【導(dǎo)讀】西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文?共建筑迅速增長,火災(zāi)發(fā)生的概率和規(guī)模不斷增大,造成的損失也越來越大,了防止火災(zāi)帶來的嚴(yán)重后果,火災(zāi)探測的時效性和準(zhǔn)確性就顯得尤為重要。警控制器組成的分布式火災(zāi)探測報警系統(tǒng)。主從節(jié)點微控制器均采用。為了解決火災(zāi)報警控制器負(fù)擔(dān)過大、系統(tǒng)響應(yīng)速度慢和可靠性低?，F(xiàn)對火災(zāi)信息的處理和判斷?；馂?zāi)報警控制器能夠?qū)Ω鱾€節(jié)點進(jìn)行巡檢,并。融合,系統(tǒng)采用模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)的方式。先利用模糊邏輯對三個系。進(jìn)行判決,并通過MATLAB實現(xiàn)算法的仿真。的危險,具有較強(qiáng)的火災(zāi)預(yù)測和報警能力。

　　

【正文】 20PF OSC_IN Y1 R13 Y2 R14 GND GND C17 1M 8MHZ C18 1M PC15 OSC_OUT 20PF 20PF 圖 微控制器系統(tǒng)的時鐘電路 3 復(fù)位電路 系統(tǒng)的復(fù)位電路主要通過 RC 復(fù)位電路實現(xiàn) ,由于系統(tǒng)復(fù)位引腳需要的是一個 短暫的低電平 ,然后保持在高電平狀態(tài)。故設(shè)計的復(fù)位電路如圖 所示 ,在上 電的瞬間 ,電容由于兩端電壓不能突變 ,兩端的 電壓逐漸增大 ,所以開始視為短 路 ,RESET 腳為低電平 。然后電容逐漸充電 ,直到一端為高一端為低 ,視為斷路 , 此時 RESET 腳為高電平。按鍵按下復(fù)位相當(dāng)于電容短路的作用。 S1 SWPB C1 RESET GND 103 R1 6K6 圖 微控制器系統(tǒng)的復(fù)位電路 4 調(diào)試電路 由于 STM32f103RE 支持在線編程 InCircuit ProgrammingICP 方式 ,通過 JTAG、 SWD 協(xié)議或系統(tǒng)加載程序 Bootloader 下載用戶應(yīng)用程序到微控制器中。 考慮到系統(tǒng)處于 開發(fā)測試階段 ,為方便后期的軟件調(diào)試 ,采用 JTAG 的方式下載、 調(diào)試程序。 STM32F103C8T6 有一個符合 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的 20PIN 的 14 西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ? JTAG 調(diào)試接口 ,通過這個接口可以控制芯片的運(yùn)行并獲取內(nèi)部信息。具體 JTAG 的接口電路如圖 所示。 JTAG1 C26 104 1 2 R29 JTRST 3 4 R30 10K JTDI 5 6 R31 10K JIMS/SWDIO 7 8 JTCK/SWCLK 9 10 11 12 R27 R32 10K JTDO/SWO 13 14 RESET 15 16 17 18 10K 19 20 Header 10X2 GND GND 圖 微控制器的調(diào)試接口電路 昀終 ,微控制器系統(tǒng)的外圍電路原理圖如圖 所示。 C16 GND 20PF C25 R13 U7 Y1 104 1 48 GND 1M VBAT VDD_3 C17 32768 2 47 C27 PC13ANTI_TAMP VSS_3 3 46 104 PC14OSC32_IN PB9/TIM4_CH4 20PF 4 45 PC15OSC32_OUT PB8/TIM4_CH3 C15 5 44 BOOT0 OSC_IN BOOT0 6 43 Alarm R14 OSC_OUT PB7/I2C1_SDA/TIM4_CH2 20PF Y2 RESET 7 42 Control_Relay GND 1M NRST PB6/I2C1_SCL/TIM4_CH1 8MHZ C18 8 41 Net_Flag VSSA PB5 VSSA 9 40 JTRST VDDA PB4/JNTRST 20PF AD_CO 10 39 JTDO/SWO PA0WKUP/ADC_IN0/TIM2_CH1_ETR PB3/JTDO AD_Smok 11 38 JTDI PA1/ADC_IN1/TIM2_CH2 PA15/JTDI AD_Temperatu12 re 37 JTCK/SWCLK PA2/USART2_TX/ADC_IN2/TIM2_CH3 PA14/JTCK/SWCLK 13 36 PA3/USART2_RX/ADC_IN3/TIM2_CH4 VDD_2 14 35 C28 PA4/SPI1_NSS/ADC_IN4 VSS_2 ADDR0 15 34 JIMS/SWDIO 104 PA5/SPI1_SCK/ADC_IN5 PA13/JTMS/SWDIO ADDR1 16 33 PA6/SPI1_MISO/ADC_IN6/TIM3_CH1 PA12/CANTX/USBDP/TIM1_ETR ADDR2 17 32 PA7/SPI1_MOSI/ADC_IN7/TIM3_CH2 PA11/CANRX/USBDM/TIM1_CH4 ADDR3 18 31 RX PB0/ADC_IN8/TIM3_CH3 PA10/USART1_RX/TIM1_CH3 19 30 TX PB1/ADC_IN9/TIM3_CH4 PA9/USART1_TX/TIM1_CH2 BOOT1 20 29 DE PB2/BOOT1 PA8/TIM1_CH1/MCO 21 28 ADDR4 PB10/I2C2_SCL/USART3_TX PB15/SPI2_MOSI/TIM1_CH3N 22 27 ADDR5 PB11/I2C2_SDA/USART3_RX PB14/SPI2_MISO/TIM1_CH2N 23 26 ADDR6 VSS_1 PB13/SPI2_SCK/TIM1_CH1N C22 24 25 ADDR7 VDD_1 PB12/SPI2_NSS/TIM1_BKIN STM32F103C6 104 圖 微控制器系統(tǒng)的外圍電路原理圖 電源模塊設(shè)計 系統(tǒng)的電源電路前端采用 220V 交流電轉(zhuǎn) 12V 直流電輸出 ,后端主要為降壓電 路 ,先通過集成線性穩(wěn)壓芯片 LM7805 將 12V 直流電壓降至 5V,同時 ,輸出的 5V 電壓再通過集成線性穩(wěn)壓芯片 降為微控 制器的供電電壓 。其 中 , LM7805 是低壓差線性集成穩(wěn)壓芯片 ,當(dāng)輸入電壓在 8V~35V 內(nèi)變化時 , LM7805 輸出的電壓穩(wěn)定于 5V。而 當(dāng)輸入電壓在 ~12V 變化時 ,輸 出電壓穩(wěn)定于 +。由于電源穩(wěn)壓模塊主要選用的都是集成的穩(wěn)壓芯片 ,極大的 簡化了電源電路的設(shè)計。但為了進(jìn)一步穩(wěn)定系統(tǒng)的工作電源 ,減小高頻電路對電 源電路的沖擊 ,本文在電源系統(tǒng)設(shè)計過程中 ,通過在各個穩(wěn)壓芯片周邊增加大容 量電解電容及高頻濾波電容 ,確保電源模塊的穩(wěn)定性。 昀終 ,電源 模塊的設(shè)計電路圖如圖 所示 : 15 西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ? VIN U5 1 L1 +5V U9 U3 VIN L3 C5 3 VOUT Vin Vout 2 1uh L1 GND GND C13 C19 C20 C21 C23 C24 C11 78M05 104 104 104 104 104 L4 GND VSSA L1 圖 電源電路 同時 ,為將數(shù)字地、模擬地、數(shù)字電源、模擬電源隔離開來 ,采用了磁珠、 0 歐電阻等器件進(jìn)行隔離。 傳感器信號采集電路設(shè)計 系統(tǒng)在設(shè)計時 ,首先確定監(jiān)測的對象 ,主要監(jiān)測內(nèi)容和監(jiān)測的具體參數(shù)。由 需求出發(fā) ,系統(tǒng)檢測的具體參數(shù)應(yīng)為火災(zāi)前后房間里變化的環(huán)境因素。火災(zāi)前后 , 半封閉空間里變化的環(huán)境因素主要有 CO 濃度、煙霧濃度、溫度。選擇的傳感器是 CO 濃度傳感器、煙霧濃度傳感器、溫度傳感器。 CO 濃度傳感器主要監(jiān)測房間是 否有燃燒發(fā)生 ,因為只有在燃燒發(fā)生時才會產(chǎn)生大量的 CO。煙霧濃度傳感器監(jiān)測 房間是否有濃煙 ,溫度傳感器主要監(jiān)測房間的溫度 ,因為燃燒的發(fā)生往往伴隨著 煙霧濃度的增大和溫度的升高。 通過對房間 CO 濃度、煙霧濃度、溫度的變化信息 的復(fù)合探測 ,確保監(jiān)測的正確性和可靠性 ,降低誤報率。因此各監(jiān)測傳感器分別 為 CO 氣體傳感器 MQ煙霧傳感器 MQ溫度傳感器 LM35。 同時 ,考慮傳感器輸出電壓信號的精度和動態(tài)范圍 ,以及 ADC 的輸入范圍和 量化精度等要求 ,需設(shè)計傳感器信號采集、調(diào)理電路 ,其中傳感器的信號采集電 路主要采用分壓式 ,如圖 所示。 Rs 為氣體傳感器的電阻值 ,依據(jù) MQ 系列的 應(yīng)用手冊 ,Rs 值隨著 CO 氣體濃度的增大而減小 。Rc 為采樣電阻。 Vi Rs Vo Rc GND 圖 傳感器信號采集 ??分壓式 輸出電壓 Vo 為將傳感器模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電壓信號 ,通過檢測 Vo 的電壓值的變化 ,即可監(jiān)測環(huán)境的變化。電壓 Vo 的計算公式為 V V R /R R (31) O C C S 16 1 3 2 1 2 3 4 11 GND 3 Vout 2 VC C 1 西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 ? 1CO、煙霧采集放大電路 CO濃度傳感器 MQ7與煙霧濃度傳感器 MQ2使用的氣敏材料均是在清潔空 氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 SnO ,敏感機(jī)理為被 檢測氣體吸附造成的半導(dǎo)體敏感 2 層電導(dǎo)率的變化。它們基本測試回路相同。參考基本測試回路以及傳感器