【文章內(nèi)容簡介】 并轉(zhuǎn)化為電信號 。 ]2[ （ 2）火災(zāi)探測器的分類 根據(jù)監(jiān)測的火災(zāi)特性不同，火災(zāi)探測器可分為感煙、感溫、感光、復(fù)合和可燃?xì)怏w等五種類型。感煙探測器可分為離子型、光電型、激光型和紅外線束型四種。感溫探測器根據(jù)其感熱效果和結(jié)構(gòu)型式可分為定溫式、差溫式及差定溫式三種。目前，大多數(shù)消防系統(tǒng)中使用的是離子感煙探測器、光電感煙探測器及感溫探測器。 （ 3）火災(zāi)探測器的工作原理 下面就幾種常用探測器的工作原理做簡 要介紹： 感煙探測器 ： 該種探測器主要響應(yīng)燃燒或熱解產(chǎn)生的固體、液體微粒即煙霧粒子，主要用來探測可見或不可見的燃燒產(chǎn)物及起火速度緩慢的初期火災(zāi)。離子型主要是利用煙霧粒子改變電離室電流原理而設(shè)計的，探測器內(nèi)部裝有 !放射源的電離室為傳感器件；光電型主要是應(yīng)用煙霧粒子對光線產(chǎn)生散射及折射、吸收或遮擋的原理而設(shè)計，有減光型和散射型，探測器內(nèi)部有光學(xué)系統(tǒng)和紅外線光源作探測器件；紅外光束型應(yīng)用煙霧粒子吸收或散射紅外光束的原理而設(shè)計，主要包括一個光源，一套光線照準(zhǔn)裝置和一個接收裝置。 感溫探測器 ： 該種探測器主要是利用熱敏元 件來探測火災(zāi)。在火災(zāi)初始階段，除有大量煙霧產(chǎn)生外，物質(zhì)在燃燒過程中會釋放出大量的熱量，周圍環(huán)境溫度急劇上升。該種類探測器中熱敏元件的阻值隨溫差發(fā)生變化，從而將溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號，并進(jìn)行報警處理。 火災(zāi)探測器發(fā)展特點 隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用需求不斷提高，普通類型的感溫、感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)已不能滿足需要，運(yùn)用高新技術(shù)的新型探測器在不斷研發(fā)，其特點是： ]3[ （ 1）功能更新 現(xiàn)代火災(zāi)探測器的最大特征之一就是判別功能和判定決定權(quán)不僅從觀念上分離，而且在 實際應(yīng)用中已經(jīng)分別執(zhí)行。早期的判別功能和判定決定權(quán)合二為一，由設(shè)置在探測器中的傳感器件實現(xiàn)，因而處理問題死板且易受干擾。而現(xiàn)代火災(zāi)探測傳感器的判別功能和判定決定權(quán)由軟件控制，能濾除干擾，識別真假火災(zāi)，實現(xiàn)火災(zāi)智能判斷。 （ 2）可靠性提高 火災(zāi)探測報警系統(tǒng)可靠性的提高首先體現(xiàn)在用智能技術(shù)處理傳感器提供的火災(zāi)信息。人們采用多種火災(zāi)探測算法和復(fù)合多傳感等傳感方式，為判斷火災(zāi)提供了更加 8 充分可靠的信息。模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)用于火災(zāi)的判別，大大提高火災(zāi)探測的可靠性。 （ 3）報警時間提前 新型火災(zāi)探測器已不局限于 對已發(fā)生的火災(zāi)及時報警，可以在火災(zāi)發(fā)生之前的幾小時或幾天內(nèi)，識別潛在的火災(zāi)危險性，實現(xiàn)超早期火災(zāi)報警。 總體設(shè)計及方案論證 火災(zāi)智能監(jiān)測及防火卷簾門自動控制系統(tǒng) 是有傳感器，信號變換，單片機(jī)及相應(yīng)的 信號顯示、輸出部分 組成。通過 溫度和煙霧傳感器 采集 信號，經(jīng)過單片機(jī)與其設(shè)定值進(jìn)行比較后，根據(jù)差值和內(nèi)部的軟件設(shè)計來對溫度 高低和煙霧濃度 進(jìn)行檢測及控制， 及時準(zhǔn)確的報警和滅火，實現(xiàn)物資損失降低到最小。 工藝技術(shù)要求 由于本系統(tǒng)是為直接應(yīng)用于工廠，所以所有參數(shù)必須與相關(guān)產(chǎn)品相匹配，下面我們就以硅鋼片退火 的相關(guān)參數(shù)為例來進(jìn)行設(shè)計： 利用單片機(jī)結(jié)合各類傳感器，實現(xiàn)樓宇（庫房） 現(xiàn)場溫度、煙氣信號的實時動態(tài)監(jiān)測，實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)。 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，由計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)生把盆景及控制信號。 報警信號包括聲、光報警和電話語音報警，并通過通訊接口給相關(guān)部門發(fā)送火災(zāi)位置信號。 控制信號用于卷簾門的自動控制（溫感一步降、煙感兩步降，同時具有手動控制功能）和自動噴淋、排風(fēng)換氣裝置的啟動，要求系統(tǒng)控制精度高，響應(yīng)速度快 ，動作時間小于 5秒，工作可靠。 本設(shè)計可以獨立單元房間（面積 100 平方米）設(shè)計，要求系統(tǒng)可 以方便地實現(xiàn)擴(kuò)展。 9 系統(tǒng) 設(shè)計思想 系統(tǒng)硬件及信號由 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有非易失性 Flash存儲器分別包含 128 字節(jié) RAM 、 32 條 I/O 口線、 3 個 16 位定時 /計數(shù)器、 6 輸入 4 優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)、 1 個串行 I/O口（可用于多機(jī)通信、 I/O擴(kuò)展或全雙工 UART） 以及片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。使用 AT89C51芯片 ， 能夠滿足需要 ， 還可以使外圍器件盡可能少 ， 另外價格也便宜 ，所以選用它 。 防火門及相應(yīng)的控制 、 動力機(jī)構(gòu)安裝完畢后，首先要確定時間 。 通過 傳 送信號給單片機(jī) ， 通知單片機(jī)要開始設(shè)置時間 。 有 3個時間要設(shè)置 ： 防火門的全程上升時間和全程下降時間及從頂下降到中位所需的時間 。 所確定的時間被存在 EEPROM中 。 上述 3個時間存入 EEPROM后 ， 就可以隨意按動 “ 上 ”、“ 下 ”、“ 停 ” 3個按鈕中的任何一個 ， 使防火門運(yùn)行或停止 。 通常使防火門停在最高處 ， 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時 ， 防火門向下運(yùn)行 ， 切斷火勢曼延的通路 。 發(fā)生火災(zāi)時 ， 防火門的工作模式有如下幾種 ， 我們可以預(yù)先做以下設(shè)置 。 ]5[ 1） 煙霧二步降 。 發(fā)生火災(zāi) ， 一般都是煙先竄到防火門 ， 火后一步到 。 防火門的傳感器感知到煙信號后 ， 防火門 立即開始下降 ， 并發(fā)出聲光報警信號 。 防火門下降到中位 （ 通常門已關(guān)閉一半 ， 下面一半開著 ， 讓人逃生 ） 停止下降 ， 延時一段時間 ， 以便讓里面的人逃生 ， 而后繼續(xù)下降 （ 稱作第二步下降 ）， 直到防火門完全關(guān)閉為止 。在第二步下降過程中 ， 只要有人按動 “ 上 ”、“ 下 ”、“ 停 ” 3個按鈕中的任何一個 ， 門就會自動上升到中位 ， 以便人逃離火場 。 2） 煙溫二步降 。 火災(zāi)發(fā)生 ， 煙霧先到達(dá) ， 這時防火門附近的溫度還處在正常范圍 。 防火門感知此煙 ， 立即下降到中位 ， 并在中位停下來 ， 以便人員逃生 。 在防火門附近的溫度上升到一定的高度以前 ， 防火門將一直停在中位 。 當(dāng)防 火門的感應(yīng)系統(tǒng)感知到防火門附近的溫度達(dá)到比較高的程度后 ， 防火門開始第二步下降 ， 從中位下降到把整個門關(guān)閉 。 因為只有溫度達(dá)到一定的高度 ， 才說明火將曼延過來 ， 須迅速徹底關(guān)閉防火門 。 防火門在第二步下降的過程中 ， 若有人按動 “ 上 ”、“ 下 ”、“ 停 ” 3個按鈕中任何一鈕 ， 門都將上升到中位 。 到達(dá)中位后 ， 將立刻開始下降 ， 但只要有人再次按任何一鈕 ， 門仍將上升到中位 。 不論是煙霧二步降還是煙溫二步降 ， 當(dāng)門徹底關(guān)閉后 ， 只要有人按上述 3個鈕任一鈕 ， 門就上升到中位 ， 以讓人逃離火場 。 3） 高溫處理 。 不論初始設(shè)置的是煙霧二步降還是煙溫二步降 ， 只要高溫先到達(dá)或是與煙霧信號同時到達(dá) ， 防火門都將從頂不停地一直下降到底 。 還有一種情形也會導(dǎo)致 “ 高溫處理 ” ： 若火災(zāi)發(fā)生時沒有高溫 ， 當(dāng)防火門從頂下降到中位前或下降到中 10 位后在中位停留的時間內(nèi) ， 檢測到有高溫信號 ， 防火門系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)入 高溫處理 ， 立即開始第二步下降 。 火撲滅后 ， 防火門系統(tǒng)檢測到既無煙又無高溫 ， 則確認(rèn)火已滅 ，便自動關(guān)閉報警信號 ， 防火門自動上升到正常位置 。 方案論證 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是本方案的靈魂，所以我們選擇是需要慎之又慎，下面我們來拿 8031 和AT89C51 做一下比較。 8031 片內(nèi)不帶程序存儲器 ROM，使用時用戶需外接程序存儲器和一片邏輯電路373，外接的程序存儲器多為 EPROM 的 2764 系列。用戶若想對寫入到 EPROM 中的程序進(jìn)行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除，之后再可寫入。寫入到外接程序存儲器的程序代碼沒有什么保密性可言。 由于上述類型的單片機(jī)應(yīng)用的早，影響很大，已成為事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。后來很多芯片廠商以各種方式與 Intel 公司合作，也推出了同類型的單片機(jī)，如同一種單片機(jī)的多個版本一樣，雖都在不斷的改變制造工藝，但內(nèi)核卻一樣，也就是說這類單片機(jī)指令 系統(tǒng)完全兼容，絕大多數(shù)管腳也兼容；在使用上基本可以直接互換。我們統(tǒng)稱這些與 8051 內(nèi)核相同的單片機(jī)為 51 系列單片機(jī) 。 在眾多的 51 系列單片機(jī)中，要算 ATMEL 公司的 AT89C51 更實用，因他不但和8051 指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序存儲器是 FLASH 工藝的，這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫，一般專為 ATMEL AT89Cx 做的編程器均帶有這些功能。顯而易見，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密，這又很好地保護(hù)了你 的勞動成果。而且AT89C51 目前的售價比 8031 還低，市場供應(yīng)也很充足。 單對 AT89C51 來說，在實際電路中可以直接互換 8051 和 8751，替換 8031 只是第 31 腳有區(qū)別， 8031 因內(nèi)部沒有 ROM， 31 腳需接地（ GND），單片機(jī)在啟動后就到外面程序存儲器讀取指令；而 8051/8751/89c51 因內(nèi)部有程序存儲器， 31 腳接高電平（ Vcc），單片機(jī)啟動后直接在內(nèi)部讀取指令。也就是 51 芯片的 31 腳控制著單片機(jī)程序從內(nèi)部讀取還是從外部讀取， 31 電 腳接 源，程序從內(nèi)部讀取， 31 腳接地，程序從外部讀取 ， 其他 無須改動。另外， AT89C51 替換 8031 后因不用外存儲器，不必安裝原電路的外存儲器和 373 芯片。 由于內(nèi)部 RAM 的存在，可以減少 I/O 擴(kuò)展芯片、鎖存器及片外 RAM 等等，使整個 11 設(shè)計顯得簡單明了，所以我們選擇 AT89C51。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有 8位、 10 位、 12位、 16 位等。位數(shù)越高，其分辨率也越高，但價格也越貴。而就其結(jié)構(gòu)而言，有單一的 A/D 轉(zhuǎn)換器，有內(nèi)含多路開關(guān)的 A/D 轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本設(shè)計的需要，我選擇的 A/D 轉(zhuǎn)換器是 ADC0809。 ]6[ ADC0809 是美國 Analog Device 公司生產(chǎn)的 8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速率高 ， 自帶三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種典型的 8 位或 16 位的微處理器相連而無需附加邏輯接口電路，且能與 CMOS 及 TTL 兼容。是目前我國應(yīng)用最為廣泛，價格始終的 A/D 轉(zhuǎn)換器。加之內(nèi)部含有三態(tài)輸入緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無須附加邏輯接口電路，內(nèi)部設(shè)置的高精參考電壓源和時鐘電路，使它不需要任何外部電路和時鐘信號，就能完成 A/D 轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用非常方便。 第三章 單片機(jī) AT89C51 原理 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)。片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 引腳說明 主要性能參數(shù) ： ]7[ AT89C51 管腳圖，如圖 31。 12 圖 31 AT89C51 管腳圖 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 1000 次擦寫中期 全靜態(tài)操作： 0Hz—— 24MHz 三級加密程序存儲器 128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/O 口線 2 個 16 位定時 /計數(shù)器 6 個中斷源 功能特性概述 ： AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4K 字節(jié) Flash 閃存存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容。但振蕩器停止工作并禁止其它所有 工作直到下一個硬件復(fù)位。 AT89C51 方框圖 ，如下圖 32 13 圖 32 AT89C51 內(nèi)部 結(jié)構(gòu)圖 引腳功能說明 ]8[ ccV ：電源電壓 GND：地 P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對斷口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 在 Flash編程時， P0 接受指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流