【正文】 。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將 55℃所對應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計數(shù)器 1 和溫度寄存器中，減法計數(shù) 1 和溫度寄存器被預(yù)置在 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 DS18B20 的測溫原理 DS18B20 的測溫原理如圖 所示， 圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1，高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率隨溫度變化而明顯改變，所產(chǎn)生的信號 作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入。出廠前產(chǎn)品序號存入其 ROM 中。 (10)適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)。但此時芯片無法正常工作。 (8)負(fù)壓特性，即具有電源反接保護(hù)電路。 (6)用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值。當(dāng)在 10℃～ +85℃范圍內(nèi)，可確保測量誤差不超過 ℃，在 55～ +125℃范圍內(nèi)，測量誤差也不超過 2℃。 (4)測溫范圍： 55～ +125℃。 (2)在使用中不需要任何外圍元件。可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。因此，數(shù)字化單總線器件 DS18B20 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。 DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為 55℃～ +125℃，在 10～ +85℃范圍內(nèi)，精度為 ℃。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。最后由微處理器向后繼的執(zhí)行器（電動機(jī)，滅火裝置）給出信號，實現(xiàn)自動滅火，提高系統(tǒng)的可靠性。信號處理部分有模數(shù)轉(zhuǎn)換和智能處理兩部分組成。用 光電 感煙 傳感器 來代替離子感煙傳感器，是由于離子感煙傳感器具有放射性元素，對人體是有害的， 但是光電 感煙 傳感器 往往會受到各種灰塵，水氣，油污等粒子的干擾。 紫外線傳感器采用 ZJM6 火焰檢測器 ?；馂?zāi)信號探測部分分別由光電煙霧傳感器， CO 氣體傳感器 ， 溫度傳感器 和紫外線傳感器 構(gòu)成。 信息傳輸模式的研究 無線火災(zāi)報警系統(tǒng)的信息傳輸模式基本類型有雙發(fā)型和單發(fā)型兩種 圖 雙發(fā)型 圖 單發(fā)型 根據(jù)本課題研究的實際情況，我們采用單發(fā)型即可，即 位置火災(zāi)探測器發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后把信號傳向車載火災(zāi)探測器。 綜上所述，在火災(zāi)初期 即位置火災(zāi)探測器的選型中我們首選點型氣體火災(zāi)探測器。為了提高系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力，本系統(tǒng)中各個部分采用模塊化結(jié)構(gòu)，各部分之間相對保持獨立，通過預(yù)留的通訊接口進(jìn)行連接。該產(chǎn)品已在工業(yè)加熱爐及戶外火災(zāi)消防中推廣使用 ,效果良好 ,具有廣泛的應(yīng)用前景。 ZJM6火 焰檢測器通過與性能優(yōu)越的紫外光敏管相配合，采用集成化模塊化設(shè)計，將電壓轉(zhuǎn)換電路、檢測電路、放大電路、信號處理電路和數(shù)字濾波技術(shù)相融合，改善了傳統(tǒng)光敏管紫外探測技術(shù)中存在的不足，具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，探測距離遠(yuǎn)，可靠性煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 13 高，誤報率低，運用范圍廣等特點。 紫外火焰檢測器 常規(guī)的紫外火焰檢測器，直接檢測火焰中 180260nm 的紫外光譜，檢測的目標(biāo)也 十分明確。用于預(yù)防潛在的爆炸或毒氣危害的工業(yè)場所（如：煉油廠、化學(xué)實驗室或車間、溶劑倉庫、過濾車間、氣壓機(jī)站、汽車庫、輸油輸氣管道等）以及民用建筑（煤氣管道、液化氣罐等）起到防爆、防火監(jiān)測環(huán)境污染作用。因此，利用氣敏元器發(fā)件實現(xiàn)對燃燒氣體的探測在理論上是可行的，而且早期報警的 效果比感煙探測器好。燃燒氣體中一般包括的成分有：一氧化碳 (CO)、二氧化碳 (CO2)、氫氣(H2)、碳?xì)浠衔?(CXHY)、水蒸氣 (H2O)等。一般 紫外火焰探測器和快速滅火系統(tǒng)和抑爆系統(tǒng)聯(lián)動，成快速自動報警滅火系統(tǒng)和自動報警抑爆系統(tǒng)。差溫探測器適用于環(huán)境溫度較穩(wěn)定，并且一旦起火，又需做出迅速反應(yīng)的場所。定溫探測器對環(huán)境中的溫度值敏感，即當(dāng)溫度超過一定閥值后，開始報警。物質(zhì)在燃燒過程中環(huán)境溫度會升高，感溫探測器中的熱敏元件發(fā)生物理變化，從而將溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖鴪缶?。感溫式火?zāi)探測器的響應(yīng)過程是環(huán)境氣溫溫度的升高使探測 器中的熱敏元器件發(fā)生物理變化經(jīng)機(jī)械電路處理后轉(zhuǎn)化為電信號。感溫火災(zāi)探測器的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，電路少，與感煙探測器相比可靠性高、誤報率低，且可以做成密封結(jié)構(gòu)，防潮防火防腐蝕性好，可在惡劣環(huán)境（風(fēng)速大、多灰塵、潮濕等）使用。因此對于陰燃產(chǎn)生大顆粒的白色煙霧，宜用光電感煙探測器來探測。其工作原理如圖 所示： 圖 物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的任何煙粒子都大于電離室內(nèi)的帶電離子，只要進(jìn)入電離室都能輸出報警信號。光電感煙探測器內(nèi)的光電室里安裝有紅外發(fā)射管和紅外接收管。因而成了國際上各消防電子企業(yè)和各國政府開發(fā)研究和推廣 使用的重點。光電感煙探測器是在 80 年代才發(fā)展起來的一種新型火災(zāi)探測器，由于它拋棄了放射源，全部由電子元件和光電元件組成。在有些國家，離 子探測器被完全禁止，因此在最近 5年或更長一段時間以來，這些國家的大型生產(chǎn)商根本不再生產(chǎn)新的離子探測器了。如今，要獲得離子探測器生產(chǎn)許可變得越來越難，而且，關(guān)于放射性物質(zhì)運輸?shù)姆ㄒ?guī)也是越來越嚴(yán)，這些因素加大了離子探測器的生產(chǎn)成本，使其價格愈加昂貴。當(dāng)煙霧進(jìn)入電離室，由于煙霧顆粒的體積較大，會阻擋帶電離子的運動，從宏觀上表現(xiàn)為電離電流減小。早期感煙探測器屬于離子室類型，擅于探測燃燒產(chǎn)生的微小粒 子，但是這種探測器容易因濕度、大氣壓、溫度和空氣流速的變化而誤報。目的是實現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)火情，物質(zhì)燃燒過程中產(chǎn)生的氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）是表征火災(zāi)信號的物理化學(xué)參量，故也稱為火災(zāi)參量。按照要求 位置火災(zāi)探測器 必須在火災(zāi)發(fā)生 10s 內(nèi)發(fā)出警 報 信號，所以系統(tǒng)對實時性也有很高的要求； （ 4） 為 裝載火災(zāi)探測器及滅火裝置的小車 鋪設(shè) 軌 道以簡化 操作。因此要求探測器的功耗要盡可能的低才能滿足長時間工作的要求； (3)高可靠性為了保證系統(tǒng)能夠正常工作，并且盡可能減少誤報警，要求無線通信可靠。 系統(tǒng)技術(shù)要求 在了解了本系統(tǒng)的設(shè)計目的之后，我們就可以確定系統(tǒng)的技術(shù)要求。針對不同的應(yīng)用環(huán)境，用戶可以選用感溫傳感器、煙霧傳感器、光電傳感器 ，紫外線傳感器 等多種傳感器； (2)探測器編碼功能為了區(qū)分同一個系統(tǒng)內(nèi)的不同探測器，利用寫碼器為安裝的每一個探測器寫入一個唯一的探頭碼 。 下面分別對系統(tǒng)設(shè)計要求、火災(zāi)傳感器的選型、信息傳輸模式及系統(tǒng)實現(xiàn)方案進(jìn)行闡述 。 用戶也可以采用外部時鐘，采用外部時鐘的電路如圖 所示，這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 圖 內(nèi)部振蕩電路 圖 外部時鐘驅(qū)動電路 外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。 XTAL1和 XTAL2是片內(nèi)振蕩電路的輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接 8051 片內(nèi) OSC 的定時反饋電路，相應(yīng)電路如圖 所示。 ⑤ XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 RST/VPD 的第二種功能是作為備用電源輸入端。 ④ RST/VPD：復(fù)位 /備用電源線，可以使 8051 處于復(fù)位（即初始化）工作 狀態(tài)。若 EA=1，則允許使用片內(nèi) ROM；若 EA=0，則允許使用片外 ROM。其他情況下 PSEN 線均為高電平封鎖狀態(tài)。它可以在對 8051 片內(nèi) EPROM 編程 /校驗時傳送 52ms 寬的負(fù)脈沖。 該脈沖序列可用作外部時鐘源或作為定時脈沖源使用。在訪問片外存儲器時， 8051 CPU 在 — 引腳線上輸出片外存儲器低 8 位地址的同時還在 ALE/PROG 線上輸 出一個高電位脈沖，其下降沿用于把這個片外存儲器低 8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出 — 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。 表 P3 口各位的第二功能 P3 口的位 第二功能 注釋 RXD 串行數(shù)據(jù)接收口 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送口 INT0 外中 斷 0輸入 INT1 外中斷 1輸入 T0 計數(shù)器 0 計數(shù)輸入 T1 計數(shù)器 1 計數(shù)輸入 WR 外部 RAM寫選通信號 RD 外部 RAM讀選通信號 （ 2 條） VCC 為 +5V 電源線， VSS 為接地線。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后 ,它們被內(nèi)部上拉為高電平 ,并用作輸入。第二功能作控制用，每個引腳并不相同，如表 所列。 8751 的 — 還具有第二功能，即它可以配合 — 傳送片內(nèi) EPROM 12位地址中的高 4位地址。并因此作為輸入時 ,P2 口的管腳被外部拉低 ,將輸出電流。它的第二 功能和 P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不能像 P0 口那樣還可以傳送存儲器的讀出數(shù)據(jù)。 8051 的 P1 口還有第二功能，即它在 8051 編程 /校驗時用于輸入片內(nèi) EPROM 的低 8位地址。 P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ,P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 ② P1 口：這 8 條引腳和 P0 口的 8 條引腳類似， 為最高位， 為最低位。 8051 的 P0 口還有第三種功能，即它們可以用來給 8051 片內(nèi) EPROM 編程或進(jìn)行編程后的讀出校驗。第二種情況是 8051 帶片外存儲器， — 在 CPU 訪問片外存儲器時先是用于傳送片外存儲器的低 8位地址，然后傳送 CPU 對片外存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。第一種情況是 8051 不帶片外存儲器， P0口可以作為通用 I/O 口使用， — 用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)?，F(xiàn)對它們綜述如下： ① P0 口 :這組引腳共 8條，為 P0 口所專用，其中 為最高位， 為最低位。 （ 4*8=32 條） 8051 共有四個并行 I/O 接口，每個端口都有 8 條 端口線，用于傳送數(shù)據(jù) /地址。低功耗的閑置和掉電模式 178。 5 個中斷源 178。 32 可編程 I/O 線 178。三級程序存儲器鎖定 178。數(shù)據(jù)保留時間： 10年 178。 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 178。 ① 主要特性： 煙臺大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 178。同時， AT89C51 可降至 0HZ 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式，空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造 ,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C2051 是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)的簡介 主要特性及管腳 在單片機(jī)選用方面，由 于 AT89 系列單片機(jī)與 MCS51 系列單片機(jī)兼容，所以，本系統(tǒng)中的單片機(jī)選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 芯片，它是該公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)。 (5)聯(lián)動滅火裝置的設(shè)計 ，當(dāng)確定火災(zāi)發(fā) 生時，本課題用繼電器打開滅火裝置進(jìn)行滅火。 （ 3） 無線通信的實現(xiàn) ， 為了實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信，本課題采用了一種雙向收發(fā)無線數(shù)傳模塊，形式為單工， 工作在 ／ 頻段；可方便地嵌入在各種測量和控制系統(tǒng)中進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，在車輛監(jiān)控、無線抄表、無線 232 數(shù)據(jù)通信、計算機(jī)遙控遙測系統(tǒng)中應(yīng)用。 本課題主要研究的內(nèi)容 (1)火災(zāi)探測傳感器的選用 ， 火災(zāi)探測傳感器安裝在被監(jiān)測現(xiàn)場，探測環(huán)境中與火災(zāi)相關(guān)的物理量，將這些物理量轉(zhuǎn)換并處理成適當(dāng)?shù)碾娦盘杺鬟f給處理 器，依據(jù)其探測的物理量不同，可以選用多種傳感器，本系統(tǒng)選用感溫， 感煙 ， CO 和紫外線四 種傳感器?；馂?zāi)報警產(chǎn)品真正發(fā)展是在 90 年代以后，隨著政府逐漸開放國門，國外企 業(yè)開始大量進(jìn)入中國消防市場，帶來先進(jìn)技術(shù)的同時也不斷催化著市場的成熟。我國火災(zāi)報警產(chǎn)品起步較發(fā)達(dá)國家晚幾十年，從上世紀(jì) 70 年代我國才開始研制生產(chǎn)這類產(chǎn)品。九十年代初，智能化系統(tǒng)取得了較大進(jìn)展，各種智能型系列產(chǎn)品相繼問世。 第四階段始于八十年代中期，在總線制火災(zāi)自動報警系統(tǒng)出現(xiàn)后不久，隨著微處理器、計算機(jī)、傳感器及智能技術(shù)的最新發(fā)展，又推出了智能化火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。十多年來，盡管人們對離子感煙探測器和光電感煙探測器性能上差異的評價眾說紛紜，但國外卻一直在大力研制和發(fā)展光電感煙探測器，并取得長足的發(fā)展?；饎萋油加跓?，感煙探測技術(shù)使人類在實現(xiàn)火災(zāi)早期報警向前邁進(jìn)了一大步，立刻引起了人們的重視并得到廣泛應(yīng)用，自問世以來便一直統(tǒng)治著火災(zāi)探測器的市場。“先見煙后見火”， 用感煙的方法來探測火災(zāi)使人類在實現(xiàn)火災(zāi)早期報警方面邁進(jìn)了一大步，此時的系統(tǒng)一般是多線制（ N+1 線或更多線），其特點是穩(wěn)定性、可靠性差，布線復(fù)雜，調(diào)試難度大。由于其靈敏度比較低，探測火災(zāi)的速度也比較慢，尤其對陰燃火災(zāi)往往不響應(yīng)，因此，它一直無法較好地實現(xiàn)火災(zāi)早期報警的要求。 從十九世紀(jì)四十年代至本世紀(jì)四十年代，經(jīng)過漫長的一百年來，感溫探測器一直占據(jù)主導(dǎo)地位，火災(zāi)報警系統(tǒng)處于初級發(fā)展階段。1890