【正文】 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 35 參考文獻(xiàn) [1] 劉文濤 .單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實例 .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020 [2] 陳有卿 .報警集成電路和報警器制作實例 .北京 :人民郵電出版社 2020 [3] 徐愛卿 .單片微型計算機(jī)應(yīng)用和開發(fā)系統(tǒng) .北京 : 北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [4] 黃繼昌 .實用報警電路 .北京 :人民郵電出版社 ,2020 [5] 李廣弟 .單片機(jī)基礎(chǔ) .北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2020 [6] 而師瑪乃在此，謹(jǐn)向所有關(guān)心和幫助我們完成 畢業(yè)設(shè)計的 學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師們致以深深的謝意。在畢業(yè)設(shè)計 的幾個 個月中 , 他對我出現(xiàn)的錯誤給予了及時指正 ,并進(jìn)行了熱心的指導(dǎo) , 同時還提出了許多寶貴的意見 和建議，使得我能較好地完成我的畢業(yè)設(shè)計。嚴(yán)格來說，由于作業(yè)現(xiàn)場其他信號的火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 33 干擾，其控制精確 性還存在一定的缺陷，突出表現(xiàn)為漏報和誤報，需要今后進(jìn)一步研究。 系統(tǒng)展望 在本次設(shè)計中，由于采用了特定型號的 離子感煙傳感器以及與之相配套的專用集成 電路，輸出的是開關(guān)量信號，省去了 A/D 轉(zhuǎn)換這個看似必有的環(huán)節(jié)，使得本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的火災(zāi) 報警系統(tǒng)有著很大的不同。 面對做細(xì)節(jié)問題，常常無從下手。 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 30 圖 44 顯示及報警子程序 聯(lián)動消防 CPL RET 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 31 延時子程序 DELAD1: MOV R5,04H ；延時子程序 1 DELAD2: MOV R6,0F0H DELAD3: MOV R7,0F7H DELAD4: NOP NOP DJNZ R7, DELAD4 DJNZ R6, DELAD3 DJNZ R5, DELAD2 RET DELAD5: MOV R5,02H ；延時子程序 2 DELAD6: MOV R6,0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R5,DELAD6 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 32 5 總結(jié) 全文工作 總結(jié) 本文的設(shè)計是 基于 AT89C51 單片機(jī)的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)， 在該系統(tǒng)的研究和設(shè)計中主要作了下列具體工作： (1)系統(tǒng)硬件設(shè)計：信息采集轉(zhuǎn)化部分，涉及到了傳感器、電路等方面的相關(guān)知識；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計，涉及到了單片機(jī)I/O 口擴(kuò)展等相關(guān)知 識；外圍電路以及電源部分設(shè)計，均涉及到了電子電路方面的相關(guān)知識。 查找報警點(diǎn)子程序 查找報警點(diǎn)子程序要完成三項任務(wù)：第一項任務(wù)是判斷當(dāng)前讀的是 8243 四個口中的哪一個；第二項任務(wù)是判斷這個口所在的片；第三項任務(wù)是判斷這個口有哪幾個點(diǎn)不為零。其流程圖如圖 41 所示。 用單片機(jī) AT89C51 控 制 24V 直流電磁換向閥運(yùn)動，信號通過單片機(jī)端口送出，經(jīng)三極管的開關(guān) 放大 作用，接直流固態(tài)繼電器，然后接負(fù)載，因為電磁閥是感性負(fù)載，其兩端并聯(lián)一個二極管 。 電源電路板設(shè)計圖如圖 316 所示。 (2)檢測電池部分電壓情況并及時報告故障。 單片機(jī) 檢測到火災(zāi)信息后，應(yīng)該能夠自動切斷主電源，進(jìn)入從電源供電模式。由于 P4～ P7端口的輸出具有鎖存功能，則在 PROG 的上跳沿后輸出 的數(shù)據(jù)將一直保持在相應(yīng)的端口上；但輸入無鎖存，因此要求外部輸入的數(shù)據(jù)在 PROG 為低電平時需保持有效，僅在完成數(shù)據(jù)的輸入后才可予以撤除。 表 31 8243芯片 P2口傳送控制命令時各位的定義 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 23 表 31 中的“或”、“與”方式是指分別把輸出的數(shù)據(jù)同被 尋址端口的內(nèi)容進(jìn)行“邏輯或”及“邏輯與”運(yùn)算后再寫入該端口。由于各端口均為 4 位，因此十分適宜用于 BCD 碼的輸入 /輸出。其 與 AT89C51 單片機(jī)控制器的連接圖如下圖 312。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。由于該報警器約需 10mA 的驅(qū)動電流，因此，選擇 TTL 系列集成電路7406 或 7407 低電平驅(qū)動。 聲光報警模塊 數(shù)碼顯示部分選用 BS212 共陰數(shù)碼管，報警電路選用一片KD9561 及放大器、揚(yáng)聲器來構(gòu)成。 ⑥中斷處理 過程 中斷處理過程分為三個階段，即中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。 2)一種中斷一旦得到響應(yīng)，與它同級的中斷不能再中斷它。 ②中斷開放和屏蔽 MCS51 單片機(jī)中，設(shè)有一個專用寄存器 IE（稱為中斷允許寄存器）。因此，使用時一般在此地址單元中存放一條跳轉(zhuǎn)指令，當(dāng) CPU 響應(yīng)中斷時，使單片機(jī)自動執(zhí)行相應(yīng)入口地址的跳轉(zhuǎn)指令，然后再通過該跳轉(zhuǎn)指令跳至到用戶安排的中斷服務(wù)程序的入口處。 ④中斷優(yōu)先級： MCS51 單片機(jī)中斷分二級，即高級和低級。標(biāo)志位分別為IE0、 IE TF0、 TF TI/RI。其中 、 為外部中斷源，其中斷請求信號分別由 、 引腳輸入，可選擇低電平有效或下降沿有效 (由 和 設(shè)置 )。 (1)系統(tǒng)的基本組成 MCS51 系列單片機(jī)有 5 個中斷源。 MCS— 51 系列單片機(jī)中，不同類型的單片機(jī)，其中斷源數(shù)量不同。 中斷系統(tǒng) 中斷技術(shù)是計算機(jī)一項很重要的技術(shù)。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。 時鐘電路及其功能要求 (1)時鐘 電路 AT89C51 內(nèi)部有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路， XTAL1和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。 AT89C51 是一種低功耗 /低電壓、高性能的 8 位單片機(jī)、片內(nèi)帶有 4K 字節(jié)的 FLASH 可編程，可擦除只讀存儲器（ EPROM）， 它采用了 COMS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲器技術(shù)。當(dāng) 空氣中有煙霧粉塵時，煙霧顆粒進(jìn)入傳感器的外電離室，使離子電流大幅下降，相當(dāng)于等效電阻增大，所 已 B 端電平下降。與A1 一樣，也可以通過第 13 腳的外接電阻網(wǎng)絡(luò)來改變閥值電平高低。 見圖 38，其中 A1 是 電池低電壓比較器 A2 信號電壓比較器。 圖 36 UD02型傳感器 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 13 離子感煙傳感器專用集成電路 DQ295 根據(jù)設(shè)計選用的 UD20 型離子感煙傳感器，有 DQ295 與之相配套的專用集成電路。若有煙霧，外電離室的離子電流減小，等效電阻增加， B 點(diǎn)電位下降，其下降程度與煙霧數(shù)量成正比。在初始條件下，B 點(diǎn)的電位 Vb 是相對穩(wěn)定的，煙霧進(jìn)入 AB 之間的檢測室時，電離狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致 AB 之間的電阻阻值變化，而 BC 間組成的參照室因為不感覺煙的存在，基本保持阻值初始狀態(tài)不變，根據(jù)歐姆定律，在 B 點(diǎn)上分壓值發(fā)生相應(yīng)的變化，這個變化經(jīng)過電路放大，作為火警信號輸出，從而實現(xiàn)煙信號到電信號的轉(zhuǎn)變。 同時在離子感煙傳感器設(shè)計中，是將兩個單極性電離室串聯(lián)起來。整個電離室全部被 a 射線所照射，電離室內(nèi)的空氣都被電離，我們把這種電離室稱為雙極性電離室。 其工作原理為： P1 和 P2 是一相對的電極，在電極之間放有α放射源 241 镅，由于它持續(xù)不斷地放射出α射線，α粒子以高速運(yùn)動，撞擊空氣分子，從而使極板間空氣分子電離為正離子和負(fù)離子（電子），這樣電極之間原來不導(dǎo)電的空氣具有了導(dǎo)電性，實現(xiàn)這個過程的裝置我們稱它為電離室，如圖 32 所示 圖 32 電離電流的形成 如果在極板 P1 和 P2 間加上一個電壓 E，極板間原來做雜亂無章運(yùn)動的正負(fù)離子，此時在電場的作用下，正負(fù)離子做有規(guī)則的運(yùn)動，正離子向負(fù)極運(yùn)動，負(fù)離子向正極運(yùn)動，從而形成了電離電流 I。其中， 1 為傳感器，將現(xiàn) 場煙霧濃度這一非電信號轉(zhuǎn)化為電信號； 2 為信號調(diào)理電路，將傳感器輸出的電信號進(jìn)行調(diào)理（放大、濾波等），使之滿足比較轉(zhuǎn)換電路的要求； 3 為比較轉(zhuǎn)換電路，完成將煙霧傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。根據(jù)需要，還可增加 8243的數(shù)量。 系統(tǒng)總構(gòu)架的設(shè)計 火災(zāi) 報警系統(tǒng)，能對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行自動檢測，一旦出現(xiàn)火情能立即報警，并能指示出發(fā)生火災(zāi)的具體地點(diǎn)。即采用主供電模式和從供電模式達(dá)到一用一備的目的。 第四，報警裝置。根據(jù)要求，本設(shè)計選用的單片機(jī)為AT89C51。傳感器所要達(dá)到的任務(wù)目標(biāo)必須準(zhǔn)確無誤地反應(yīng)傳感器在規(guī)定的工作環(huán)境中的作用。現(xiàn)場火災(zāi)報警器通過對探測器火情信息的檢測，使用智能識別算法實現(xiàn)對火災(zāi)的監(jiān)測。其中火災(zāi)探測器是識別火災(zāi)是否發(fā)生的專門儀器，根據(jù)建筑物或?qū)嵉貓鏊囊?，安裝不同類型的火災(zāi)探測器。 但是，鑒于筆者的知識水平所限，本設(shè)計研究的目的僅限于：能綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能；分析、解決本專業(yè)實際問題的能力；全面分析、考慮問題的思維方式、工作方法；計算、繪圖和編寫設(shè)計文件的能力以及實際工作能力、社會活動能力。其中，火災(zāi)報警控制器是一種能接收、顯示和傳遞火災(zāi)報警等信號的報警裝置，它是火災(zāi)報警系統(tǒng)的主要組成部分。資料顯示，凡裝有自動報警系統(tǒng)的建筑物中，當(dāng)火情發(fā)生時，由于能夠及時報警，把火災(zāi)消滅在初期，從而大大減少了火災(zāi)的危害。這時期，我國生產(chǎn)火災(zāi)報警產(chǎn)品的企業(yè)也得到了快速發(fā)展。抗干擾智能采用各種消除干擾的軟件技術(shù) (如數(shù)字濾波等 )，把干擾信號限制到最低限度，提高和系統(tǒng)的抗干擾能力。 (2)監(jiān)控智能：在傳統(tǒng)的百家系統(tǒng)中監(jiān)控功能智能由硬件邏輯 電路來完成?；馂?zāi)報警系統(tǒng)是長年不間斷運(yùn)行的設(shè)備，要求具有高度可靠的性能?？梢姡瑥男盘柕慕邮仗幚淼綀缶?甚至消防，完全實現(xiàn)了自動控制，單片機(jī)在其中起到了關(guān)鍵的作用。 我國自 1985 年以來，單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用取得了一定的進(jìn)展，火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 2 尤其進(jìn)入 90 年代以后，在自動控制、智能儀表、自動測試、家電、通訊領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用，其中用單片機(jī)開發(fā)的火災(zāi)自動報警器就是很好的一例。