【導(dǎo)讀】災(zāi)也越來越多，在我們生活得四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須按照“隱患險于明火，防患勝于救災(zāi)，狀態(tài)，最大限度地減少社會財富的損失。到的信號與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定火災(zāi)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，可實。的煙霧傳感器，具有一定的實用價值。

　　

【正文】 線，也不為總線的負載， 但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。圖中 三態(tài)允許控制端 OE 接地，表示三態(tài)門一直打開。鎖存允許端 LE 為高電平時，輸出端 O0~O7 狀態(tài)與輸入端 D0~D7 狀態(tài)相同；當(dāng) LE 由“ 1”變?yōu)椤?0”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。 LE 端接至單片機的地址鎖存允許 ALE 端。 當(dāng) P20=0 時，與寫信號 WR 共同選通 ADC0809。圖中 ALE 信號與 START信號連在一起，在 WR 信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。當(dāng) ALE端口變?yōu)楦唠娖剑瑢?74LS373 輸出端的低 3 位地址存入 A/D 的地址鎖存器中，此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將 A/D內(nèi)的寄存器清零，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 端變成低電平，指示轉(zhuǎn)換正在進行。例如，輸出地址 F8H 可選通通道 IN0，實現(xiàn)對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換；輸出地址 F9H 可選通通道 IN1，實現(xiàn)對煙霧傳感器輸出山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 的模擬量進行轉(zhuǎn)換。 ADC0809 的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號 EOC 接到 80C51 的 INT1引腳，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后， EOC 變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器 ,并產(chǎn)生產(chǎn)生中斷。當(dāng) 80C51 知道 A/D 轉(zhuǎn)換完成后， P20 與讀信號RD 共同控制下的 A/D 端口 OE 電平變?yōu)楦唠娖綍r，輸出三態(tài) 門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到單片機上。 信號處理電路 VDD3GSI4GND0GS01OUT2AD5901KR8R9VCC0GND1OUT2煙霧傳感器VCC10KR10R1250KR111KR131KR14U2ALM324U2BLM324VCCC5C6C7IN0100KR15IN1VCC 圖 310 信號處理電路 由于傳感器輸出的模擬信號比較微弱，且含有干擾信號，所以系統(tǒng)需要將信號進行放大、過濾 。 對于傳感器輸出的模擬信號，一般要用運算放大器對其進行調(diào)理或放大，以滿足 A/D 轉(zhuǎn)換器對輸入模擬量幅值及極性的要求。在本報警器電路中，同樣要對兩類傳感器的輸出信號進行放大調(diào)理。電路圖如上圖 310 所示，運算放大器接成電壓放大電路。從傳感器采集過來的微弱電壓信號，經(jīng)過電壓 放大器的放大，得到較強的模擬電壓信號。采樣時，把相應(yīng)的模擬電壓信號從 Vi 端送進 LM324A 進行放大處理后，從Vo 端輸出送入 A/D 轉(zhuǎn)換電路。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 報警電路 語音報警電路 A01A13A25A37A49A511NC13NC15A617A719NC21VSSD23VSSA25SP+134VCCD2REC4XCLK6RED8PLAE10PLAY12NC14ANAO16ANAI18AGC20REF22MIC24VCCA26SP28ISD1420C810KR17C9C10C121KR18470KR16100KR19100KR20LED4S2SWPBSPEAKERVCCVCC 圖 312 語音報警電路 AD轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設(shè)定的值進行判定，如果大于設(shè)定值， 輸出低電平，控制語音芯片 ISD1420 的發(fā)出火災(zāi)語音報警 . 如果小于于設(shè)定值， 輸出高電平，說明正常，沒有火災(zāi)發(fā)生。 光報警電路 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 LED0 LED2 LED3LED11KR51KR71KR6VCC1KR4 圖 311 光報警電 路 AD 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號傳輸給 P0 口，讀取 P0 口的內(nèi)容跟設(shè)定的值進行判定，如果大于設(shè)定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制紅色發(fā)光二級管的發(fā)光，實現(xiàn)光報警功能 . 如果小于設(shè)定值， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級管的發(fā)光，說明正常，沒有火災(zāi)發(fā)生。如果出現(xiàn)異常情況， 、 輸出高電平， 輸出低電平，控制綠色發(fā)光二級管的發(fā)光。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)據(jù)采集進來并被成功地由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，就被傳送到系統(tǒng)的顯示模塊，讓人們 更直接地觀察到相關(guān)數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，對 LED 進行的是動態(tài)掃描，除了給顯示器提供段的輸入之外，還要對顯示器進行位控制。 本系統(tǒng)顯示用的 4 位七段數(shù)碼管由數(shù)碼管專用驅(qū)動芯片 ICM7218A 驅(qū)動，分別接數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g， DIGIT DIGIT DIGIT DIGIT4為位選，分別控制 4 位數(shù)碼管的亮滅， ID07 為數(shù)據(jù)線，接單片機 P0口 .WRITE、 MODE 是寫控制位和模式控制位，分別接單片機 、 。其電路圖如圖 39所示。 a1b2c3d4f6g7DIGIT18DIGIT29DIGIT310DIGIT411DIGIT512GND14DIGIT613e5VCC15D016D117D218D319D420D521D622D723DP24WRITE25MODE26DIGIT727DIGIT828ICM2718abcdefgK0K1K2K3D0D1D3D4D4D6D7D51KR211KR22WRVCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS0Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS2Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS1Dpy RedCCK1f2g3e4d5K6c8DP7b9a10DS3Dpy RedCCabcdefgabcdefabcdefgfecdbgagk0k1k3k2 圖 39 數(shù)碼顯示電路 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 第 4 章 火災(zāi) 報警系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件開發(fā)環(huán)境 本系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)的匯編語言而采用 C 語言進行程序設(shè)計。因為 C 語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言，所以更容易實現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點，同時還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細控制指令 [29]。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面，可以使用結(jié)構(gòu)體和數(shù)組，能夠處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)，可用于實時處理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國 Keil Software 公司出品的 Keil C51，是 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能 強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)中，μ Vision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows和 for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。然后分別由 C51 及 A51 編譯器編譯生成目標(biāo)文件 (.OBJ)。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) C51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準的 Hex 文件，以供調(diào)試器dScope51 或 tScope51 使用進行源代碼級調(diào)試，也 可由仿真器使用直接對 目標(biāo)板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 火災(zāi)報警系統(tǒng)程序設(shè)計 主程序流程圖 火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器上采用 80C51 作為主控芯片，其主要功能包括：控制 IO 端口、邏輯判斷處理、驅(qū)動外部電路、語音報警和 A/D 采樣等，該部分是火災(zāi)報警系統(tǒng)智能化的集中體現(xiàn)。 為了便于系統(tǒng)維護，在火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計中采用了模塊化程序設(shè)計方法，系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實現(xiàn)的。既使得程序結(jié)構(gòu)清晰，又便于以后進一步擴展其功能。本系統(tǒng)主要包括主程序、溫度煙霧 數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報警子程序等。系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 圖 程序流程圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 主程序是一個無限循環(huán)體，其流程是：首先在上電之后系統(tǒng)的各部分包括單片機輸出輸入端口的設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲電路、外圍驅(qū)動電路等完成初始化，接下來執(zhí)行火災(zāi)報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序、火災(zāi)判斷、報警程序。系統(tǒng)初始化后， 80C51 的 為低電平， 、 、 、 為高電平，所以只有綠燈亮，紅燈、黃燈不亮，蜂鳴器不報警。 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如圖 42 所示。這部分實現(xiàn)的功 能包括各種 I/O輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷使能等。首先設(shè)定定時器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時，及時對氣體濃度和溫度進行采樣。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報警限初值。 圖 42 主程序初始化流程圖 開始 定時器初始化 開中斷 關(guān)閉蜂鳴器，打開綠燈 設(shè)定初值 Y N 是否保持報警初值 返回 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 數(shù)據(jù)采集子程序 數(shù)據(jù)采集是火災(zāi)報警系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。為了降低誤報率，系統(tǒng)設(shè)計時對溫度煙霧采用了兩次采集、兩次判斷的方法。每次采集溫度煙霧數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存入單片機的寄存器，然后在火災(zāi)判斷程序中，將 采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進行比較，判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。 具體流程是：系統(tǒng)和程序初始化后，驅(qū)動 ADC0809 的 IN0 對溫度信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，單片機接受轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)，存入寄存器，由 INT1 中斷服務(wù)程序完成；系統(tǒng)延時 10ms，驅(qū)動 ADC0809 的 IN1 對煙霧信號進行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后存入寄存器。系統(tǒng)延時 50ms，進行第二次溫度煙霧信號采集，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入寄存器中。單片機每次驅(qū)動 A/D 轉(zhuǎn)換后等待外部中斷1，當(dāng) ADC0809 的 EOC 端變?yōu)?1 時，即中斷到來，說明 A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到 的數(shù)據(jù)。 由于設(shè)計采用的是模塊化設(shè)計，系統(tǒng)實現(xiàn)報警功能是通過調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)的。在數(shù)據(jù)采集子程序中，一次溫度煙霧信號采集延時 10ms，是讓ADC0809 準備好進行下一次信號轉(zhuǎn)換。當(dāng)系統(tǒng)采集 2次溫度煙霧信號后，轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)存入單片機的寄存器中，系統(tǒng)再調(diào)用火災(zāi)判斷子程序。 系統(tǒng)溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖 所示 : 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 40 圖 數(shù)據(jù)采集流程圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的程序設(shè)計中使用了延時程序，延時 10ms的程序如下： void delay_10ms (uint i) { while (i) { uchar i ， j ， k ； for (i=5 ； i0 ； i ) for (j=4 ； j0 ； j ) for (k=248 ； k0 ； k ) ； } } 火災(zāi)判斷與報警程序 固定門限檢測法是使用最早，且應(yīng)用最廣泛的火災(zāi)探測方法，優(yōu)點是計算量小且易于實現(xiàn)，其原理是根據(jù)火災(zāi)探測器的信號幅值作為火災(zāi)報警的依據(jù)，并與固定的閾值進行比較 [16]：當(dāng)信號幅值超過報警閾值時， 則發(fā)出報警，否則解除報警 [17]。 火災(zāi)報警系統(tǒng)中使用的是溫度傳感器 AD590 和煙霧傳感器 TGS202，煙霧傳感器輸出電壓