【導(dǎo)讀】越多，在我們生活中到處潛伏著火災(zāi)隱患。為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會(huì)財(cái)富的損失。正常整定值比較、判斷確定火災(zāi)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、故障自診斷、穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的煙霧傳感器，具有一定的實(shí)用價(jià)值?；鹁砗煹南陆颠壿嬀幹疲魏未_認(rèn)火災(zāi)信號均聯(lián)動(dòng)消防設(shè)施動(dòng)作。自動(dòng)確認(rèn)，用兩組探測器或兩種不同類別的火災(zāi)探測器同時(shí)報(bào)警后確定。后，切除非消防電源和電梯迫降；火災(zāi)報(bào)警后應(yīng)停止空調(diào)送風(fēng)，關(guān)閉電動(dòng)防火閥，啟動(dòng)有關(guān)部位的防煙和排煙風(fēng)機(jī)、排煙閥等，并接收反饋信號。

　　

【正文】 3938373635343332Vpp31ALE30PSEN292827262524232221AT89S52OC1C111D32D43D74D85D136D147D178D181Q22Q53Q64Q95Q126Q157Q168Q1974LS373IN016IN117IN228IN31IN42IN53IN64IN75ref()16ref(+)12接濕度傳感器接溫度傳感器ADC0809msb212122202319241825826152714Isb2817EOC7ADDA25ADDB24ADDC23ALE22START6ENABLE9CLOCK10912NORNOR1291D2D3D4D5D6D7D8D8D7D6D5D3D4D2D1DAA接氣體傳感器 圖 311 A/D 轉(zhuǎn)換電路 在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人 員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或記過計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。 由 AT89S52 的 21 腳實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警控制。當(dāng)可燃性氣體濃度 或溫度 超過限定值長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 21 時(shí)， 將 置為低電平，三極管導(dǎo)通， 揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)警 。其電路原理圖如圖312 所示。 Q1PNP5KR7LS1Speaker+5 圖 312 聲音報(bào)警電路 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)據(jù)采集進(jìn)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(jìn)行的是動(dòng)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(jìn)行位控制。顯示器的第一位顯示所選擇的通道號，而后三位則顯示該通道傳送進(jìn)來的相應(yīng)的數(shù)字量。 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(dòng)芯片 ICM7218A 驅(qū)動(dòng)， 2 2 2 26 腳分別接數(shù)碼管的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g， 1 1 2 20 腳為位選，分別控制 4 位數(shù)碼管的亮滅， ID07為數(shù)據(jù)線，接單片機(jī) P0口， WRITE、 MODE是寫控制位和模式控制位，分別接單片機(jī) 、 。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 22 SEGa27SEGb3SEGc1SEGd25SEGe2SEGf24SEGg26DIGIT115DIGIT216DIGIT323DIGIT420DIGIT517DIGIT622GROUND28Vcc19ID012ID111ID213ID314ID410ID56ID65ID77DP4WRITE8MODE9DIGIT721DIGIT818f6g7e5d4c3DP8b2a1DS1f6g7e5d4c3DP8b2a1DS0f6g7e5d4c3DP8b2a1DS2f6g7e5d4c3DP8b2a1DS3COM1COM1ICM7218abcdefg10KR1110KR12VCC1D3D2D4D5D6D7D8Daaa abb bbcc ccd ddde eeef fffg ggg 圖 313 數(shù)碼管顯示電路 燈光報(bào)警及控制鍵電路 燈光報(bào)警電路是火災(zāi)報(bào)警中重要的組成部分，主要由發(fā)光二極管和電阻構(gòu)成。單片機(jī) AT89S52 的 、 、 、 控制輸出的狀態(tài)指示燈。綠燈亮表示環(huán)境處于正常狀態(tài)，沒有火災(zāi)危險(xiǎn)。黃燈亮表示傳感器遺落，布線故障，內(nèi)部元件損壞時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號。紅燈 1亮表示環(huán)境中煙霧濃度、溫度超過報(bào)警限值，提醒用戶盡快采取相應(yīng)措施。紅燈 2亮?xí)r說明三只傳感器中有一個(gè)動(dòng)作表示室內(nèi)有異常現(xiàn)象，這時(shí)發(fā)出異常報(bào)警信號。 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(jìn)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(shí)現(xiàn)光報(bào)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。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 23 紅 1綠紅 2黃340ΩR340ΩR340ΩR340ΩR+5 圖 314（ a） 燈光報(bào)警電路 控制鍵電路采用獨(dú)立式按鍵設(shè)計(jì)。 4 個(gè)按鍵分別接到片 、 、 和RST，對于這 種鍵各程序可以采用中斷查詢的方法，功能就是：檢測是否有鍵閉合，如有鍵閉合，則去除鍵抖動(dòng)，判斷鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理。 4 個(gè)鍵定義如下： ： S1 功能轉(zhuǎn)換鍵，按此鍵則開始鍵盤控制。 ： S2 加，按此鍵則溫度設(shè)定值加一度或煙霧濃度增加 ％。 ： S3 減，按此鍵則溫度設(shè)定減少一度或煙霧濃度減少 ％。 SRT ： S4 復(fù)位鍵，使系統(tǒng)復(fù)位。 1KR51KR41KR3+5S1S2S3 圖 314(b)控制鍵電路 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 24 備用電源自動(dòng)投入裝置 當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動(dòng)、迅速地將備用電源投入工作或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源上 ，使負(fù)荷不至于停電的一種自動(dòng)裝置。 采用備用電源自動(dòng)投入裝置優(yōu)點(diǎn)： a) 提高供電的可靠性，節(jié)省投資。 b) 簡化繼電保護(hù)。 c) 限制短路電流，提高母線殘余電壓。 正常運(yùn)行時(shí) 1QF、 2QF、 3QF 投入， 4QF 斷開，即設(shè)專用的備用線路。 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生備用電源啟動(dòng)時(shí)，人們可以沿著安全通道標(biāo)志進(jìn)行逃生。 每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)至少設(shè)置一個(gè)手動(dòng)報(bào)警按鈕，從一個(gè)防火分區(qū)的任何一個(gè)位置到最鄰近的一個(gè)手動(dòng)報(bào)警按鈕的距離不應(yīng)大于 30m。手動(dòng)報(bào)警按鈕宜設(shè)置在公共活動(dòng)場所的出入口處，和設(shè)置在明顯和便于操作的部位。當(dāng)安裝在墻上時(shí)，其底邊距地高度宜為 ～ ，且應(yīng)有明顯標(biāo)志。 工作線 備用線4QF1QF 2QF 3QF工作線 工作線 圖 315 專用備用線路 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 25 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因?yàn)閭鞲衅餍枰A(yù)熱一段時(shí)間才能正常采集煙霧、溫度和紅外信息。預(yù)熱同時(shí)，對傳感器加熱絲故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。 AT89S52 單片機(jī)對傳感器檢測到的煙霧濃度、溫度信號和紅外信號進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換、平均值法濾波、線性化處理后，將檢測值與報(bào)警限設(shè)定值相比較，判斷是否報(bào)警。同時(shí)送入顯示器顯示通道及相應(yīng)的數(shù)字 量。主程序還包括狀態(tài)指示燈及按鍵功能，中斷子程序等，使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來便利。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 26 圖 41 主程序流程圖 開始 初始化 傳感器預(yù)熱、故障檢測 鍵盤處理 是否按下模式切換 報(bào)警線設(shè)置 A/D 轉(zhuǎn)換 平均值法濾波 線性化處理 是否超過報(bào)警極限 設(shè)置指示燈狀態(tài) 報(bào)警子程序 Y N N Y 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 27 主程序初始化流程圖 這部分實(shí)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(shí)器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時(shí)，及時(shí)對氣體濃度和溫度進(jìn)行采樣。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報(bào)警限初值。 圖 42 主程序初始化流程圖 濾波子程序 在對氣體濃度采樣時(shí)，可能會(huì)遇到尖脈沖干擾的現(xiàn)象。干擾通常只影響個(gè)別采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與其他采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)相差比較大。如果采用一般的平均值法，開始 定時(shí)器初始化 開中斷 關(guān)閉蜂鳴器、打開綠燈 是否保持報(bào)警 初值 返回 設(shè)定初值 Y N 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 28 則干擾將“平均”到計(jì)算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。為此，可采取去極值平均濾波法，先對 N 個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，去掉其中的最大值和最小值，然后計(jì)算余下的 N– 2 個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機(jī)干擾。保證報(bào)警器檢測煙霧濃度的準(zhǔn)確性，減小誤 報(bào)、錯(cuò)報(bào)的可能。 圖 43 濾波子程序流程圖 開始 設(shè)定采樣次數(shù) 調(diào)用 A/D 采樣 已達(dá)到設(shè)定次數(shù) 將采樣值排序 求第 2個(gè)到第 9個(gè)采 樣值的累加值 將累加值求 平均 送入寄存器 Y N 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 29 線性化子程序 本論文報(bào)警器使用的 TGS202型傳感器的電阻是隨著可燃?xì)怏w濃度值的升高而降低的，因此輸入單片機(jī)的電壓也是隨之降低的。電壓值與氣體濃度之間是非線性的關(guān)系，為了實(shí)時(shí)顯示煙霧濃度需要對其進(jìn)行線性化處理。 在誤差許可范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)定曲線形狀，以及單片機(jī)處理能力，把曲線分成若干小段，對每小段分別線性化 根據(jù)分段線性插值法求輸入單片機(jī)的某一電壓值對應(yīng)的煙霧濃度的 公式如下： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?11 , 1 , 2 , 3 . . . .iiiiiif x f xf x f x x x i Nxx???? ? ? ?? 式中， N 為所分區(qū)間個(gè)數(shù)， ??fx為實(shí)際煙霧檢測濃度， x為實(shí)際氣體檢測濃度對應(yīng)的電壓值， xi是區(qū)間的下限濃度對應(yīng)電壓值， xi+1是區(qū)間的上限濃度對應(yīng)電壓值，? ?ifx為區(qū)間下限煙霧濃度值， ? ?1ifx? 為區(qū)間上限煙霧濃度值。分段插值法線性化程序流程圖如圖 44 所示。 報(bào)警子程序 當(dāng)煙霧濃度或溫度值及紅外超過報(bào)警限設(shè)定值時(shí)，蜂 鳴器發(fā)聲，對應(yīng)通道的紅燈閃亮，以提示操作人員采取安全對策或自動(dòng)控制相關(guān)安全裝置，從而保障生產(chǎn)安全，避免火災(zāi)和爆炸事故的發(fā)生。為防止誤報(bào)，在程序設(shè)計(jì)上，對煙霧濃度、溫度及紅外進(jìn)行快速重復(fù)檢測和延時(shí)報(bào)警，以區(qū)別出時(shí)管道中煙霧的泄露，還是由于暫時(shí)打開閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報(bào)。報(bào)警子程序流程圖如圖 45所示。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 30 圖 44 線性化子程序 開始 返回 讀取濾波電壓 X 查表并確定電壓 X 所在的區(qū)間 求電壓值 X 與所在區(qū)間下限差 miX X X?? 求 X 所在區(qū)間的上下限濃度值的差? ? ? ?1iiZ f X f X??? 求上下限電壓值的差 1d i iX X X??? 求 Z 與 dX 的比， Z=K/ dX 求出 K 與 X 的和， S=K* mX 求出 ? ? ? ?if X f X S?? 保存濃度值 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 31 圖 45 報(bào)警子程序 開始 讀取處理后的氣體濃度值和溫度值 煙霧濃度≥ ％或溫度≥ 100℃ 延遲 20s 后采集一組數(shù)據(jù) 是否煙霧濃度≥ ％ 或 溫 度 ≥100℃ 傳感器故障自診斷 傳感器有問題 啟動(dòng)火災(zāi)報(bào)警 復(fù)位鍵是否按下 返回 啟動(dòng)故障報(bào)警 Y N N Y Y N N Y 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士論文 32 鍵盤 處理子程序 鍵盤處理子程序如下面流程圖 46 圖 46 鍵盤處理子程序流程圖 開始 結(jié)束 是否有按鍵按下 掃描按鍵 延時(shí) 10ms 消 抖 是否有鍵按下 提取鍵值 調(diào)用鍵盤處理子程序 Y Y N N