【正文】 天津：天津大學(xué)出版社， 1999 （ 8）黃繼昌，實(shí)用報(bào)警電路。中國電力出版社， 2020 34 （ 5）張毅剛，單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 （ 6）陳有卿，報(bào)警集成電路和報(bào)警器制作實(shí)例。北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 （ 3）余發(fā)山，單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)。 4. 參考文獻(xiàn)： （ 1）王福瑞，單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全。 2. 方案過程： （ 1）分析智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的單片機(jī)控制的工作原理； （ 2）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的主電路、控制電路； （ 3）選取合適的器件，畫系統(tǒng)原理圖； （ 4）設(shè)計(jì)各部分的電路圖； （ 5）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)由觸發(fā)器件、火災(zāi)警報(bào)裝置及具有其他輔助功能的裝置組成。 目的意義： 我國的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其中智能化程度也越來越高。天津：天津大學(xué)出版社， 1999 （ 8） 黃繼昌，實(shí)用報(bào)警電路。中國電力出版社， 2020 （ 5） 張毅剛，單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 （ 6） 陳有卿，報(bào)警集成電路和報(bào)警器制作實(shí)例。北京：北京航空航天 大學(xué)出版社， 2020 （ 3） 余發(fā)山，單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)。 32 參考文獻(xiàn) （ 1） 王福瑞，單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全。在此之際，我要感謝崔老師和同學(xué)們，在他們的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才能得以完成。也離不開同學(xué)的熱心幫助和意見。在此過程中，我不僅僅是鞏固學(xué)習(xí)了專業(yè)知識(shí)，還學(xué)會(huì)了不少做人的道理，鍛煉了我的意志品質(zhì)。 31 致謝信 兩個(gè)月的努力就要畫上一個(gè)完滿的句號，回首過去兩個(gè)月緊張的畢業(yè)設(shè)計(jì)課程以及在工作中所經(jīng)歷的困惑、艱辛和努力都成為一種美好的回憶。當(dāng)然，在工程設(shè)計(jì)與現(xiàn)場裝配中，還是有一些問題有待今后進(jìn)一步的研究、探討和實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)展望 在本設(shè)計(jì)中，由于采用新型離子感煙器探測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，使得本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警有著很大的不同。另外，由于聯(lián)動(dòng)消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在我們專業(yè)中沒有學(xué)到，確實(shí)很有困難。 在設(shè)計(jì)過程中，我遇到的最大難題就是對探測器的選擇以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。 （ 2）系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)：主要涉及到了具體工作方式的狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)。 28 圖 54 查找報(bào)警點(diǎn)子程序流程圖 顯示及報(bào)警子程序 顯示及報(bào)警子程序主要用于對所查找的報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行顯示報(bào)警，其程序流程如圖 55所示。程序流程如圖 54所示。 27 圖 53 核對子程序流程圖 查找報(bào)警電子程序 查找報(bào)警電子程序要完成三項(xiàng)任務(wù)：第一項(xiàng)任務(wù)是判斷當(dāng)前讀的是 8243 四個(gè)口中的哪一個(gè)；第二項(xiàng)任務(wù)是判斷這個(gè)口所在的片；第三項(xiàng)任務(wù)是判斷這個(gè)口有哪幾個(gè)不為零點(diǎn)。 26 圖 52 讀數(shù)子程序流程圖 核對子程序 核對子程序 主要用于核對火警的真實(shí)性，以防止發(fā)生誤報(bào)，故在核對子程序中先延時(shí)3s,然后再次讀入相同口的信號，比較后作出判斷是否報(bào)警。 圖 51 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的主流程圖 讀數(shù)子程序 讀數(shù)子程序主要用來讀入 8243 輸入口的信息，并檢查是否 有報(bào)警信號，程序流程如圖 52 所示。 25 第 5 章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 主程序主要用來進(jìn)行初始化，設(shè)置 8243 的口地址及控制字，并對檢測結(jié)果進(jìn)行核對、控制。 24 圖 415 消防聯(lián)動(dòng)裝置 由于本設(shè)計(jì)中，消防聯(lián)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)僅僅是設(shè)計(jì)的一部分，使用在特定環(huán)境時(shí)，其各項(xiàng)參數(shù)都不是恒定的值，但工作原理大同小異，所有具體的電阻值及元件型號不用選定。裝置具體如圖 415 所示。 圖 414 電源電路板設(shè)計(jì) 消防聯(lián)動(dòng)裝置 消防聯(lián)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中占據(jù)了重要的位置。 綜上所述，電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)電源檢測控制部分電路，其要完成的任務(wù)如下： （ 1） 檢測電源部分電壓情況并及時(shí)報(bào)告故障； （ 2） 檢測電池部分電壓情況并及時(shí)報(bào)告故障； （ 3） 如果主電路發(fā)生故障，及時(shí)切換到備電且不能影響 CPU正常工作； （ 4） 根據(jù)第 3 點(diǎn)的要求，需要在電源檢測控制部分電路上設(shè)計(jì)儲(chǔ)電部分，通 23 常采用幾個(gè)大容量的電解電容并連到 5V 電壓上即可； （ 5） 具有將備電電 池 24V 電壓降到 5V 電壓的電路。通常，把穩(wěn)壓電源成為主電，電池成為備電。 單片機(jī)檢測到火災(zāi)信息后，應(yīng)該能夠自動(dòng)切斷主電源，所以該系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)要求具有備用電源。對于要求較高的系統(tǒng)，通常電源選擇比較可靠的專業(yè)廠家設(shè)計(jì)的穩(wěn)定電源系統(tǒng)。 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 中占有很重要的位置。由于各端口均為 4位，因此十分適宜用于 BCD 碼的輸入 /輸出。 8243 為 24腳的雙列直插式芯片，其與 AT89C51 連接如圖 413 所示。使用時(shí)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。通常所說的 LED 顯示器由 7個(gè)發(fā)光二極管組成，其排列形狀分別如圖 411和 412 所示。 21 圖 410 聲音報(bào)警接口 LED 顯示器 由 P2口的 ~ 分別控制 BS212 共陰極數(shù)碼管，予以進(jìn)行光報(bào)警并顯示著火的地方。如圖410所示。只有當(dāng)該信號為高電平時(shí)，芯片才會(huì)根據(jù)控制端的控制信號發(fā)出報(bào)警聲，否則不會(huì)發(fā)聲報(bào)警。 聲光報(bào)警模塊 聲光報(bào)警電路在單片機(jī) P2 口的控制下，可以在檢測到火災(zāi)時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警信號 。由于不同的計(jì)算機(jī)有不同的中斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中斷相應(yīng)的方式也有所不同。中斷源由高到低：外部中斷 0、定時(shí)器 0中斷、外部中斷 定時(shí)器 1 中斷、串行口中斷。 20 ④ 中斷管理 受 IP 寄存器控制， CPU 將各中斷源的優(yōu)先級分為高低 2 級，并遵循以下 2 條基本原則： 1）低優(yōu)先級中斷源可以 被高優(yōu)先級中斷源中斷，反之不能。其作用是用來對各中斷源進(jìn)行開放或屏蔽的控制。 5個(gè)中斷源的中斷請求標(biāo)志位及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的控制位，均設(shè)置在定時(shí)控制 寄 存器 TCON 和串行口控制寄存器 SCON 中。 MCS51 的中斷系統(tǒng)由 4個(gè)與中斷有關(guān)的特殊寄存器‘中斷允許控制寄存器 IE、中斷優(yōu)先級管理和中斷順序查詢巡邏電路等組成。 （ 1） 系統(tǒng)的基本組成 MCS51 系列單片機(jī)有 5 個(gè)中斷源。 5個(gè)中斷源分為兩個(gè)中斷優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)兩級中斷嵌套， IE控制 CPU是否影響中斷請求。 MCS51 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)的功能主要為了解決快速的 CPU 與慢速的外設(shè)間的矛盾。 中斷系統(tǒng) 中斷技術(shù)是計(jì)算機(jī)一項(xiàng)很重要的技術(shù)。 PD是掉電方式位，當(dāng) PD=1 時(shí)，激活掉電工作方式， ILD空閑方式位。 圖 49 內(nèi)部方式和外部方式的時(shí)鐘電路 19 （ 2）省電工作方式 AT89C51 有兩種可用軟件來選擇的省電方式 空閑工作方式和掉電工作方式。對外部震蕩信號無特殊要 求。電容值在 530PF 之間選擇。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。內(nèi)部方式時(shí)鐘電路如圖 49所示。因此 AT89C51 是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)、可方便應(yīng)用在與本次設(shè)計(jì)相關(guān)的控制領(lǐng)域。而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51兼容。 單片機(jī)控制中心 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的聲光火 災(zāi)報(bào)警器，單片機(jī)是其中的核心部件，它就像大腦一樣，是設(shè)計(jì)的樞紐。 途中 S 是試驗(yàn)按鈕開關(guān)，離子探測器經(jīng) R3 由 9V 電壓供電；當(dāng)按下 S 時(shí)，探測器由R R4 分壓供電，供電電壓只有 ，所有探測器 0 電輸出電平下降，相當(dāng)于有煙霧狀態(tài)，則 B發(fā)出報(bào)警。當(dāng)空氣中有煙霧粉塵時(shí)，煙霧顆粒進(jìn)入探測器的外電離室，使離子電流大幅下降，相當(dāng)于等效電阻增大，所示0端電平下降。它由離子感煙探測器 UD02和與之配套的專用集成電路 DQ295 等組成。與 A1一樣，也可以通過 13 腳的外接電阻網(wǎng)絡(luò)來改變閥值電平高低。 3腳為電池電壓外部設(shè)置端，可以通過外接電阻網(wǎng)絡(luò)來改變其低電壓報(bào)警閥值。 DQ295 集成塊內(nèi)部設(shè)有檢測信號閥值設(shè)置（超過閥值即輸出報(bào)警聲）以及電池低壓設(shè)置（電壓低于某值時(shí)發(fā)出報(bào)警聲）。 DQ295的管腳排列如圖 46所示，其內(nèi)部功能框圖見 47所示。它有兩個(gè)電離室及一個(gè)放射源（ AM241），對外有三個(gè)引出腳： A電極（接電源正端 +9V）、 B電極（接地）、 C 電極（收集電極輸出端），外形如圖 45所示。無煙霧時(shí)， A點(diǎn)電位約為 1/，外電離室的離子電流減少，等效電阻增加， A點(diǎn)電位下降，期下降程度與煙霧數(shù)量成正比。煙霧數(shù)量越多，離子電流就越小，而內(nèi)電離室是封閉的，無煙塵離子進(jìn)入，離子電流是恒定的。如圖 43 所示。 所謂單極性電離室，是指電離室局部被 a射線所照射，使一部分形成電離區(qū)，而未被a射線所照射的部分則為非電離區(qū)。 如果在極板 P1和 P2 間加上 一個(gè)電壓 E，極板極板原來做雜亂無章運(yùn)動(dòng)的正負(fù)離子，此時(shí)在電場的作用下，正負(fù)離子做有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 12 圖 42 離子感煙探測器工作原理圖 在正常工作狀態(tài)下，放射源發(fā)出得射線電離了電離室的空氣，便有電流從 A經(jīng) B流向C，這時(shí)電離室是一個(gè)典型的電阻元件。由煙霧進(jìn)入外電離室，使內(nèi)外兩電離室離子電流不同，探測器就輸出與煙霧成正比的傳感信號。 離子感煙探測器工作原理 離子感煙探測器是應(yīng)用放射性同位素組成的火災(zāi)報(bào)警專用探測器，其檢測靈敏度高，可靠性好，目前已得到廣泛