【文章內(nèi)容簡介】 行探測(cè)，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來觸發(fā)報(bào)警。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 （ 3）感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 物質(zhì)燃燒不但會(huì)產(chǎn)生煙霧和熱量，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感光型火災(zāi) 報(bào)警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的光強(qiáng)度和閃爍頻率，來觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為對(duì)波長較短的光輻射敏感的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對(duì)波山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 長較長的光輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。 （ 4）復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 如果報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)對(duì)溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應(yīng)，那么它就是復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。目前復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。 火災(zāi)探測(cè)器的原理 火災(zāi)發(fā)生時(shí)，必然會(huì)伴隨著產(chǎn)生煙霧、高溫和火光，探測(cè)器對(duì)這些都很敏感。當(dāng)有煙 霧、高溫、火光產(chǎn)生的時(shí)候，它就改變平時(shí)的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機(jī)械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程發(fā)出警報(bào)聲，有的還能同時(shí)發(fā)出燈光信號(hào)并顯示發(fā)生火災(zāi)的部位、地點(diǎn)。 火災(zāi)探測(cè)器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： （ 1）感煙探測(cè)器。一種是離子感煙探測(cè)器，它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅 241，電離產(chǎn)生的正負(fù)離子，在電場(chǎng)的作用下各向正負(fù)電極移動(dòng)。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng)，電流、電壓就有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡，于是就發(fā)出了 信號(hào)。還有一種叫光電感應(yīng)探測(cè)器，它有一個(gè)發(fā)光元件和一個(gè)光敏元件，平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達(dá)光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強(qiáng)的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報(bào)警。還有一種叫管道抽吸式感煙探測(cè)器，他的工作原理與光電感應(yīng)探測(cè)器中另一種散射型相似，通過煙霧的反射或散射產(chǎn)生光敏電流，主要用在船舶上。近年來還出現(xiàn)了激光感煙探測(cè)器，它也是利用光電感應(yīng)原理，不同的是光源改用激光束。這種探測(cè)器采用半導(dǎo)體器件，體積小、價(jià)格低、耐震動(dòng)、壽命長，很有發(fā)展前途 。 （ 2）感溫探測(cè)器。一種是運(yùn)用金屬熱脹冷縮的特性。正常的情況下，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 探測(cè)器的電路斷開，當(dāng)溫度升到一定值時(shí)，由于金屬膨脹、延伸，導(dǎo)體接通，于是發(fā)出了信號(hào)。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測(cè)器里固定一塊低熔點(diǎn)合金，當(dāng)溫度升到它的熔點(diǎn)（ 70～ 90℃）時(shí)，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發(fā)出信號(hào)。這兩種探測(cè)器都屬定溫型，即當(dāng)外界溫度超過某一限值時(shí)就會(huì)報(bào)警；還有一類是差溫型，升溫的速度超過特定值時(shí)，便會(huì)感應(yīng)報(bào)警。如將兩者結(jié)合起來，便成為差定溫組合式。 （ 3）光輻射探測(cè)器。一種是紅外光輻射探測(cè)器。物質(zhì) 在燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大后，就能向人們報(bào)警。另一種是紫外光輻射探測(cè)器，則利用有機(jī)化合物燃燒時(shí)，火光中的紫外光，使紫外光敏管的電極激發(fā)出離子，通過繼電器等，就能打開開關(guān)電路報(bào)警。 火災(zāi)報(bào)警器是重要的安全設(shè)備，一切重要的場(chǎng)所，如大型物資倉庫、隧道、大型船舶、高層建筑都應(yīng)該安裝。它還可以與自動(dòng)滅火設(shè)備一起組成自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火的“自動(dòng)消防隊(duì)”。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 第 3 章 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)核心芯片選擇 傳感器介紹 AD590 溫度傳感器 要準(zhǔn)確地進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警 ， 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)警的前提。綜合考慮各因素 ， 本文選擇集成溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器TGS202 用作采集系統(tǒng)的敏感元件 。 AD590是美國 Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖 31 所示。由于 AD590 是電流型溫度傳感器 ， 他的輸出同絕對(duì)溫度成正比 ， 即 1μA/k ， 而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量 [2]，所以在 AD590 的負(fù)極接出一個(gè) 1kΩ 的電阻 R和一個(gè) 100Ω 的可調(diào)電阻 W ，將電流量 變?yōu)殡妷毫克腿?ADC0809。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻 ， 便可在輸出端 VT 獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量 ， 即 10 mV/K。 圖 31 AD590 應(yīng)用電路圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 AD590 有以下特點(diǎn)： AD590 的測(cè)溫范圍 55℃～ +150℃。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流 TI 變化 1 A? ，相當(dāng)于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞 。 輸出電阻為 710MΩ； 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在55℃～ +150℃范圍內(nèi)，非線形誤差177。 ℃。 TGS202 氣體傳感器 火災(zāi)中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO。 TGS202 氣體傳感器能探測(cè) CO2, CO, 甲烷、煤氣等多種氣體 ,他靈敏度高 ,穩(wěn)定性好 ,適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè)。如圖 32 所示 ,當(dāng) TGS202 探測(cè)到 CO2或 CO 時(shí) ,傳感器的內(nèi)阻變小 ,VA 迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?,使得當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度 (如 CO 濃度達(dá)到%)時(shí) ,VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷骸? 圖 32 TGS202 應(yīng)用電路圖 ISD1420 語音芯片 ISD1420 引腳 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 A01A13A25A37A49A511NC13NC15A617A719NC21VSSD23VSSA25SP+134VCCD2REC4XCLK6RED8PLAE10PLAY12NC14ANAO16ANAI18AGC20REF22MIC24VCCA26SP28ISD1420 圖 3 3 ISD1420 引腳 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 ISD1420 各引腳及其功能介紹 電源（ VCCA， VCCD） ： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應(yīng)盡量靠 近芯片。 地線（ VSSA， VSSD） ： 芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個(gè)腳最好在引腳焊盤上相連。 錄音（ /REC） ： 低電平有效。只要 /REC 變低（不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄音。 邊沿觸發(fā)放音（ /PLAYE） ： 此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開始放音。 電平觸發(fā)放音（ /PLAYL） ： 此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開始放音。 錄音指示（ /RECLED） ： 處于錄音狀態(tài)時(shí)，此端為低，可驅(qū)動(dòng) LED。 話筒參考（ MIC REF） ： 此端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí) ， 可減小噪聲 ，提高共模抑制比。 自動(dòng)增益控制（ AGC） ： AGC 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補(bǔ)償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧嘩囂聲）時(shí)失真都能保持最小。 模擬輸出（ ANA OUT） ： 前置放大器輸出 .前置電壓增益取決于 AGC 端的電平。 模擬輸入（ ANA IN） ： 此端即芯片錄音的輸入信號(hào)。對(duì)話筒輸入來說， ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至本端。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對(duì)輸出端能驅(qū)動(dòng) 16Ω 以上的喇叭。單端使用時(shí)必須在輸出端和喇叭間接耦合電容 ,而雙端輸出既不用電容又能將功率提高 4 倍 。 錄音時(shí) ,它們都呈高阻態(tài) 。節(jié)電模式下 ,它們保持為低電平。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 外部時(shí)鐘（ XCLK） ： 此端內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。輸入時(shí)鐘的占空比無關(guān)緊要，因?yàn)閮?nèi)部首先進(jìn)行了分頻。 地址（ A0~A7） ： 地址端有兩個(gè)作用，取決于最高（ MSB）兩位 A A6 的狀態(tài)。 語音段的尋址 語音芯片與單片機(jī)的連接，常通過串行口來實(shí)現(xiàn)，串行口也可以通過輔助電路分時(shí)多用。定義好串行口的工作方式（串行口控制寄存器 SCON 字節(jié)地址為 98H，可位尋址），當(dāng)由按鍵輸入或其它需要語音輸出時(shí)，串行口向 CPU 申請(qǐng)中斷，響應(yīng)中斷后， CPU 便 可以從串行數(shù)據(jù)中識(shí)別出語音段編號(hào)，輸出語音信號(hào)。發(fā)送結(jié)束，中斷由軟件清零。 80C51 芯片 80C51 芯片的引腳及功能 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 12345678RES9RXD 10TXD 11INT0/12INT1/13T0/19T1/15WR/16RD/17XLAT118XLAT219VSS20VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN29282724252423222180C51 圖 34 80C51 芯片的引腳圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 19 下面按引腳功能分為 4個(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)引腳的功能。 （ 1）電源引腳 VCC 和 VSS VCC（ 40 腳）：接 +5V 電源正端； VSS（ 20 腳）：接 +5V 電源正端。 （ 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成采用外部時(shí)鐘時(shí)， 對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于 CHOMS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于 HMOS 單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。對(duì)于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。 （ 3）控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP等 4 種形式。 （ A） RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單 片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)復(fù)位到初始狀態(tài)。 當(dāng) VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時(shí)，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 （ B） ALE/ P （ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的低 （ C） PSEN(29 腳 ):片外程序存儲(chǔ)器讀選通輸出端 ,低電平有效。當(dāng)從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間， PESN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 （ D） EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問外部程序儲(chǔ)器控制信號(hào)，低電平有效。當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 4KB（ MS— 52 子系列為8KB）。若超出該范圍時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng) EA端保持低電平時(shí)，無論片內(nèi)有無程序存儲(chǔ)器，均只訪問外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。 （ 4）輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0 口、 P1 口 、 P2 口及 P3 口 (A)P0 口（ 39 腳～ 22 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P0 口。當(dāng)不接外部存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O 接口時(shí)，它可作為準(zhǔn)雙向 8位輸入 /輸出接口。當(dāng)接有外部程序存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 口時(shí)， P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口。它分時(shí)提供 8位雙向數(shù)據(jù)總線。對(duì)于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機(jī)，當(dāng) EPROM 編程時(shí)，從 P0口輸入指令字節(jié)，而當(dāng)檢驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 (B)P1 口（ 1腳～ 8腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P1口，可作為準(zhǔn)雙向 I/O接口使用。對(duì)于 MCS— 52 子系列單片機(jī)， 和 還有第 2 功能： 口用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的計(jì)數(shù)脈沖輸入端 T2； 用作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的外部控制端 T2EX。對(duì)于 EPROM 編程和進(jìn)行程序校驗(yàn)時(shí)， P0 口接收輸入的低 8 位地址。