【文章內(nèi)容簡介】 警區(qū)域系統(tǒng)。 （ 2）工作原理 MC14468 為雙列直插式（ DIP） 16 腳封裝，其引腳如圖 34 所示。 圖 34 MC14468 封裝圖 由圖可以看出它具有直接同離子室中的各極相連的引腳（引腳 1 1 16）和發(fā)光二極管驅(qū)動輸出引腳（引腳 5）等。 進煙孔 B A C 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 7 MC14468 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 圖 35 所示。 低電壓設(shè)置 信號輸出 靈敏度設(shè)置 檢測輸出 LED 驅(qū)動 B 極 S 極 輸入輸出 反饋輸入 信號輸入 保護上限 保護下限 晶振電容 定時電阻 振蕩 定時器 報警邏輯 內(nèi)部電源 圖 35 MC14468 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 內(nèi)含有振蕩器、定時器、鎖存器、報警控制邏輯電路，和高輸入阻抗的比較器、電阻網(wǎng)絡(luò)等。沒有檢測到煙霧時， MC14468 內(nèi)部振蕩周期為 。每個 周期內(nèi)，內(nèi)部的電源都提供給整個芯片工作。除了 LED 閃亮、電池欠壓告警和有煙霧報警期間，它都不停的檢測有無煙霧，每 24 個周期檢測一次電壓是否正常，它是通過與比較器中的一個齊納穩(wěn)壓二極管相比較而得出，應(yīng)為整個探測裝置對功耗的要求比較高，所以經(jīng) 12 腳接的振蕩 電容應(yīng)該選低泄露的電容，以提高電池壽命。 當 MC14468 檢測到有煙霧時，振蕩器的振蕩周期變?yōu)?40ms，壓電蜂鳴器振蕩驅(qū)動電路啟動，啟動使能輸出為維持高電平 160ms 后，停止 80ms。在停止期間，繼續(xù)檢測煙霧的變化，這時如果沒有檢測到煙霧，則禁止蜂鳴器振蕩電路振蕩，將不發(fā)出報警聲。在煙霧報警過程中，將禁止電池欠壓報警，同時 LED 發(fā)光二極管指示等閃亮，頻率約為 1Hz。 檢測輸入端的鄰近腳均設(shè)置有隔離保護，這三個腳的輸入端電壓必須在 100mV以內(nèi)，為維持其泄露電流最小化，提高其測量精度， 15 腳檢測輸入端內(nèi)部設(shè)置 有保護二極管，防止靜電干擾等引起場效應(yīng)管損壞。 煙霧探測的靈敏度和電池欠壓告警值可以通過外接電阻來設(shè)置，它們共用一個電阻分壓網(wǎng)絡(luò)，通過 3 腳將一電阻接到 VDD，可設(shè)置電池欠壓告警電壓值，通過 13火災(zāi)檢測報警系統(tǒng)的設(shè)計 8 腳將一電阻接至 VSS可設(shè)置靈敏度級別；靈敏度級別的設(shè)置也可以通過改變離子室的結(jié)構(gòu)或離子源的強度。 離子感煙探測器電路設(shè)計 （ 1）電路組成及工作原理 當 UD02 檢測到煙霧顆粒時，其收集電極 C 產(chǎn)生的檢測信號送到 MC14468 內(nèi)部電路處理后，由 11 腳輸出報警信號，它能驅(qū)動其外圍連接的壓電陶瓷蜂鳴器或壓電 式揚聲器發(fā)出報警聲，與此同時，還驅(qū)動發(fā)光二極管（ LED）以 1Hz 的頻率閃爍發(fā)光，利用聲光報警達到煙霧報警的最佳效果。 MC14468 的 1 腳（檢測輸出端）直接聯(lián)接單片機的 INT0 如圖 36，當檢測到煙霧時，其輸出的高電平通過 INT0 控制單片 機內(nèi)部定時器 T0 工作，定時 50 ms，T0 溢出中斷，進入中斷服務(wù)程序 。在檢測到煙霧時， MC14468 自身的 100 mV 的滯后電壓會防止其他外界因素（如飛蟲）造成的誤報警，加以單片機產(chǎn)生 50 ms 的延時，更能提高系統(tǒng)的可靠性。每次 T0 記時開始時，要由軟件重新置初值，從而不會由 于 50 ms 期間 MC14468 管腳 1 上的信號消失或變低而導(dǎo)致下次運行出錯。 圖 36 離子感煙探測電路 （ 2）各元器件的作用及參數(shù)的確定 電路中的按鈕 SB 用來檢查報警功能是否正常。當按下 SB 時， 9V電源經(jīng) RR5分壓后變成 由 UD02 的 A 電極輸入傳感器，模擬有煙霧時的狀態(tài)，使收集電極 C 的輸出電壓降低。只要在此狀態(tài)下報警電路會發(fā)出報警聲，就表明電路正常工作。 限流電阻 R1 = （ 9V2V） / 20 mA =350 Ω （這里黃色發(fā)光二極管的工作電壓為 2V，工作電流為 20mA）。 RT 和 CT 分別為振蕩電阻和振蕩電容。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 9 蜂鳴器驅(qū)動電路經(jīng)外接的 C R R2 形成調(diào)制的變頻輸出，從而推動蜂鳴器發(fā)出報警。 4 用戶端自動報警器設(shè)計 用戶端自動報警器總體設(shè)計 用戶端自動報警器是系統(tǒng)的又一設(shè)計重點，自動報警器組成框圖如圖 41 所示。 系統(tǒng)微處理器采用美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89S51 單片機， AT89S51 采用CMOS 工藝，是一種低功耗、高性能的，與 INTEL 8051 系列單片機完全兼容的 8位微控制器，而且內(nèi)部集成看門狗定時 器不再像 8051 那樣需要外接看門狗芯片，節(jié)省了硬件資源。 AT89S51 內(nèi)部具有 4K 字節(jié)的 Flash(閃速 )存儲器，可反復(fù)擦寫，在設(shè)計程序時可反復(fù)修改原程序、編譯、并燒寫到單片機，適合單片機最小系統(tǒng)的開發(fā)與研制。 圖 41 用戶端自動報警器組成框圖 電路原理圖見附錄 。 聲光報警電路 電路如圖 42（ a）和（ b）所示。 當用戶端系統(tǒng)確認有火災(zāi)發(fā)生時， 和 輸出低電平，使得 PNP 三極管導(dǎo)通。由圖 42（ a）可知當三極管 Q1 導(dǎo)通時紅色的 LED 發(fā)光，由圖 42（ b）可知當三級管 Q4 導(dǎo)通時蜂鳴器發(fā)聲。 限流電阻 R11=(5V2V)/20mA=150Ω （這里紅色發(fā)光二極管的工作電壓為 2V，工作電流為 20mA）。 電阻 R8 和 R15 取值較大，防止三極管擊穿時反向電流過大，破壞單片機芯片。 用戶端自動報警器CPU AT89S51 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能處理 溫度探測器 離子感煙火災(zāi)探測器 輸入 /輸出控制電路 通訊模塊 緊急呼叫按鈕 報警蜂鳴器 LED 指示燈 火災(zāi)檢測報警系統(tǒng)的設(shè)計 10 圖 42（ a）發(fā)光報警電路 （ b）聲音報警電路 用戶端自動報警器軟件編制 用戶端軟件部分采用模塊化設(shè) 計，分為主控模塊，探測模塊，報警模塊，通訊模塊。在 Keil uVision2 的環(huán)境里，應(yīng)用 C 語言編寫。完整程序見附錄 1。 主程序流程圖見圖 43。 圖 43 主程序流程圖 程序初始化后，即對溫度、煙霧及緊急按鈕進行監(jiān)控。當緊急報警按鈕按下時Y Y Y N N N 開 始 初始化 INT0 中斷，重新置T0 初值 返 回 啟動報警機制 INT1 是否中斷？ 溫 度 是否超限？ T0 是否溢 出 中斷？ 返 回 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 11 INT1 中斷啟動報警機制； DS18B20 的輸出端接至單片機 口，當單片機檢測到溫度超過預(yù)設(shè)的溫限時，啟動報警機制； MC14468 的 1 腳（檢測輸出端）直接聯(lián)接單片機的 INT0，當檢測到煙霧時，其輸出的高電平通過 INT0 控制單片 機內(nèi)部定時器 T0 工作，定時 50 ms， T0 溢出中斷，進入中斷服務(wù)程序，啟動報警機制。 啟動報警機制后，紅色的 LED 閃爍、蜂鳴器鳴叫，并且同時通過串口發(fā)送災(zāi)情數(shù)據(jù)由 nRF401 發(fā)射到控制監(jiān)控中心。 探測模塊程序設(shè)計 void int1_buttom() interrupt 2 //外部中斷 1，用戶端緊急按鈕按下 { warning()。 //啟動報警 } void timer0_ISR() interrupt 1 //定時器 0 溢出中斷，檢測到煙霧 { TH0 = 0x3C。 //為 T0 填入初值，定時時間為 50ms TL0 = 0xB0。 warning()。 } void int0_ISR() interrupt 0 //外部中斷 0，煙霧消失。 { TH0 = 0x3C。 //為 T0 填入初值，定時時間為 50ms TL0 = 0xB0。 } void read_ temperature() //讀取溫度 { } 報警模塊程序設(shè)計 sbit LED_RED =P2^0。 // 定義 口，紅色 led sbit Beef =P2^3。 // 定義 ，蜂鳴器 void warning() { LED_RED =0。 // 點亮 LED Beef=0； // 蜂鳴器鳴叫 transmint_data()。 // 發(fā)送數(shù)據(jù)給控制中心 } 火災(zāi)檢測報警系統(tǒng)的設(shè)計 12 控制模塊程序設(shè)計 void main() { timer0_init()。 // 定時器 0 初始化 serial_init()。 // 串口初始化 while(1) // 反復(fù)檢測 { read_temperature()。 //讀取溫度 if(sdata50)warning()。 //超限報警 } 5 管理監(jiān)控中心中央控制器設(shè)計 小區(qū)管理監(jiān)控中心中央控制器是系統(tǒng)中至關(guān)重要的一部分，它是主控計算機與用戶端自動報 警器之間的橋梁、紐帶，負責(zé)主控計算機與自動報警器之間的指令、數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，可以連接多個用戶端自動報警器。住宅小區(qū)中住戶的數(shù)目成百上千，每戶都安裝有一個用戶端自動報警器，由于通訊距離、速度和質(zhì)量的限制，不可能每一個自動報警器都和主控計算機之間直接進行指令和數(shù)據(jù)的通訊，所以采用中央控制器作為中間橋梁，可以對自動報警器不間斷查詢，同時將自動報警器報警信息等數(shù)據(jù)事先存在中央控制器，等待主控計算機查詢。 中央控制器實現(xiàn)的主要功能是：當用戶端探測器監(jiān)測到警情時，通過住宅內(nèi)的自動報警器傳輸至住宅小區(qū)管理監(jiān)控中心的中央 控制器，并向相關(guān)部門 (管理中心或戶主 )發(fā)出報警信號。主控計算機將中央控制器接收到的報警信息準確顯示，如警情發(fā)生的住戶名稱、地址等，提示保安人員迅速確認警情，及時趕赴現(xiàn)場，以確保住戶人身和財產(chǎn)安全。 中央控制器硬件總體設(shè)計 系統(tǒng)中的中央控制器作為主控計算機和自動報警器之間的橋梁，是數(shù)據(jù)的中間存儲站，組成框圖如圖 51 所示，它包括上位機連接模塊、通訊模塊、 LED 數(shù)碼顯示模塊、高響度喇叭和水泵聯(lián)動模塊。 系統(tǒng)微處理器采用 Winbond公司推出的一個快速 8051 兼容微控制器 W77E58，它的內(nèi)核經(jīng)過重新設(shè) 計，提高了時鐘速度和存儲器訪問周期速度。經(jīng)過這種改進以后，在相同的時鐘頻率下，它的指令執(zhí)行速度比標準 8051 要快許多。一般來說，按照指令的類型， W77E58 的指令執(zhí)行速度是標準 8051 的 ~3 倍。整體來看，W77E58 的速度比標準的 8051 快 倍。在相同的吞吐量及低頻時鐘情況下，電源消耗也降低。由于采用全靜態(tài) CMOS 設(shè)計， W77E58 能夠在低時鐘頻率下運行。工鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書（ 2020） 13 作電壓為 ，具有 1KB 片上外部數(shù)據(jù)存儲器，當用戶應(yīng)用時使用片上 SRAM代替外部 SRAM，可節(jié)省更多 I/O 口。 圖 51 中央控制器組成框圖 該芯片具有如下特點： （ 1） 8 位 CMOS 微控制器； （ 2）每 4 個時鐘周期為一個機器周期的高速結(jié)構(gòu)，最大外部時鐘頻率為40MHZ； （ 3）與標準 80C52 管腳兼容； （ 4）指令與 MCS51 兼容； （ 5） 4 個 8 位 I/O 口； （ 6）一個附加的 4 位 I/O 口和等待狀態(tài)控制信號 (僅限 44 腳 PLCC/QFP 封裝 ) ； （ 7） 3 個 16 位定時 /計數(shù)器； （ 8） 12 個中斷源， 2 級中斷能力； （ 9）片上振蕩器及時鐘