【正文】 煙塵顆粒直徑在 0. 5～ 1181。m 之間。在陰燃階段會產(chǎn)生大量的煙霧顆粒和一氧化碳等大量有害氣體。 散射光型光電感煙探測器基本光路示意圖如圖 24示光源光軸 和光電接收器成特定角度，在無煙粒子時光電接受器件接受不到光源發(fā)出的光；煙粒子進入探測室（光學(xué)暗室、迷宮）后，探測器光源發(fā)出的光線接受到煙的散射，在一定角度內(nèi) 光電接收器件才能接收散射光，產(chǎn)生有用電信號。散射是粒子以同樣的波長再輻射已接收的光能，再輻射可在所有的方向上發(fā)生，但在不同方向上其強度通常不同。 圖 23 常用光電傳感器 光電感煙原理 光電感煙探測器也是點型探測器，點型光電感煙探測器是利用煙粒子散射和吸收光原理工作的，主要有兩種形式：散射光型光電感煙探測器和減光型光電感煙探測器的 [5,13]。 在火災(zāi)發(fā)生前往往伴隨著煙霧的產(chǎn)生，因此，我們就需要選擇一種能夠及時檢測空氣中煙霧含量的傳感器來進行火災(zāi)發(fā)生的預(yù)警。傳感器作為煙霧檢測報警器的信號采集部分，是檢測電路的核心組成部分之一。通過探測器接口電路可以將探頭報警電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌l率的電信號傳送到控制器，由控制器判別處理，確定火災(zāi)位置報警 [19]。在火災(zāi)發(fā)生初期，當(dāng)進入光電感煙探頭中采樣室的煙濃度超過由參考室的門限值時，光電感煙探頭底座上的指示燈將點亮，同時送出報警電壓信號。 火災(zāi)檢測傳感器的選擇及原理 光電感煙傳感器 對各類火災(zāi)檢測傳感器進行比較后，根據(jù)設(shè)計 本系統(tǒng)的實際情況出發(fā)，系統(tǒng)采用光電感煙傳感器。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 芯片擦除：整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施 加 12V 編程電源（ VPP）。 EA/VPP ：當(dāng) EA 保 持 低 電平 時， 則在 此期 間外 部程 序存 儲 器燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 （ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時當(dāng) 8051 通電，時鐘電路開始工作，在 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL 門電流。在給出地址 “ 1” 時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接第 2 章 火災(zāi)報警系統(tǒng)整體方案設(shè)計 11 收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “ 1” 時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時， P0口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。綜合以上觀點，本論文選定 AT89C51 作為本系統(tǒng)的核心。 STC系列雖然功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，但是存在溢出隱患問題，而且更適用于工業(yè)用途； AT89C51 單片機應(yīng)用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，且適合民用、商用。同時，在能夠滿足報警器設(shè)計的計算速度及接口數(shù)的要求的同類型單片機中，要考慮選擇價 格低廉且體積輕巧的機型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠不提高成本，縮小體積。 單片機是煙霧檢測報警器的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的煙霧濃度的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對兩種信號分別進行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作；同時，查詢是否有鍵按下的命令。 40 個引腳，32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2 個外中斷口， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ， 2 個全雙工串行通信口。 第 2 章 火災(zāi)報警系統(tǒng)整體方案設(shè)計 9 圖 21 系統(tǒng)原理及組成框圖 器件選 型 控制芯片的選型 本設(shè)計的控制芯片使用的是 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51， AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可 編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM）和 128 字節(jié)的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機 [5,15]。 總體方案設(shè)計 由以上的分析，本系統(tǒng)的硬件設(shè)計框圖如圖 21 所示，該系統(tǒng)工作中 傳感器的探頭將探測的物理信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)信號放大電路處理后送入單片機，單片機對該信號進行判斷，如果該值超出安全范轉(zhuǎn)，單片機就會立即輸出報警信號。環(huán)境中各種因素，如：靜電、灰塵顆粒、氣流、殺蟲劑、磁場、氣溫劇烈變化、水蒸氣等都會與火災(zāi)發(fā)生時的狀況接近，從而使報警設(shè)備發(fā)生誤判而報警。而造成上述問題的罪魁禍?zhǔn)拙褪怯捎谌狈σ?guī)范、統(tǒng)一的通 訊標(biāo)準(zhǔn)。 使用火災(zāi)報警產(chǎn)品的目的就是及早報告火災(zāi)的發(fā)生，從而迅速有效的控制火災(zāi)，把損失降到最低。其中火災(zāi)檢測傳感器是檢測火災(zāi)是否發(fā)生的專門儀器，可根據(jù)建筑物或?qū)嵉?場所的要求，安裝不同類型的火災(zāi)檢測傳感器。 完成系統(tǒng)軟件算法流程設(shè)計。完成信號采集、信號處理、數(shù)據(jù)分析、聲光報警模塊。首先 選擇合理傳感器、控制芯片 AT89C5 AD 轉(zhuǎn)換器、 LED 等主要器件。 本文主要研究內(nèi)容 本系統(tǒng)采用 ATMEL公司的 AT89C51 單片機 [1,16]作為處理器設(shè)計了一種智能火災(zāi)報警器，主要包括：信號采集及前置放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路、聲光報警電路等部分組成可以實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、報警限設(shè)置、延時報警等功能 [4,17]。由于采用了先進的計算機控制技術(shù)，智能化程度大大提高，探測器的報警形式采用數(shù)字量，并可通 過軟件對其靈敏度根據(jù)使用場合、時間進行設(shè)定和調(diào)整，如可設(shè)定白天、夜間、休息日不同靈敏度。 第三階段：智能型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 第二階段：總線型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 另外，火災(zāi)報警系統(tǒng)，從發(fā)展過程來看，大體可分為三個階段 [14,15]： 第一階段：多線型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。此外，該系統(tǒng)的子機與主機可以進行雙向智能信息交 流，使整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度及運行能力空前提高，誤報率幾乎接近零，靈敏度比傳統(tǒng)探測器高1000 倍以上，能探測到物質(zhì)高熱分解出的微粒子，并在火災(zāi)發(fā)生前的 30min 到 120min 預(yù)警，確保了系統(tǒng)的高靈敏性和高可靠性。 (5) 高靈敏性 以早期火災(zāi)智能預(yù)警系統(tǒng)為代表。 (4) 社區(qū)化 目前我國火災(zāi)自動報警系統(tǒng)只被安裝在重要建筑上，而在美國、日本等發(fā)達國家，包括許多居民家庭 都安裝了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 (3) 小型化 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的小型化是指探測部分或者說網(wǎng)絡(luò)中的 “ 子系統(tǒng) ” 小型化。此外，利用納米粒子化學(xué)活性強、化學(xué)反應(yīng)選擇性好的特性，將納米材料制成氣體探測器或光電感煙探測器，用來探測有毒氣體、易燃易爆氣體、蒸氣及煙霧的濃度并進行預(yù)警，具有反映快、準(zhǔn)確性高的特點，目前已列為我國消防科研工作者的重點研究開發(fā)課題。 (2) 多樣化 第 1 章 緒論 5 火災(zāi)探測技術(shù)的多樣化。發(fā)生火災(zāi)時，能依據(jù)探測到的各種信息對火場的范圍、火勢的大小、煙的濃度以及火的蔓延方向等給出詳細(xì)的描述，甚至可配合電子地圖進行形象顯示、對出動力量和撲救方法等給出合理化建議，以實現(xiàn)各方面快速準(zhǔn)確反應(yīng)聯(lián)動，最大限度地降低人員傷亡和財產(chǎn)損失，而且火災(zāi)中探測到的各種數(shù)據(jù)可作為準(zhǔn)確判定起火原因、調(diào)查火災(zāi)事故責(zé)任的科學(xué)依據(jù)。傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警與現(xiàn)代自動報警系統(tǒng)的區(qū)別主要在于探測 器本身的性能，其中現(xiàn)代自動報警系統(tǒng)使系統(tǒng)確定火災(zāi)的數(shù)據(jù)處理能力和自動化程度大為增加，減少了誤報警的概率，增加了系統(tǒng)可靠性，這是現(xiàn)代火災(zāi)探測報警技術(shù)的發(fā)展方向 [13]。這種管理運作方式已經(jīng)取得了良好的效果。他們將自動火災(zāi)報警作為公共報警手段接入監(jiān)控系統(tǒng)，并有效運行多年，使消防指揮中心能夠快速準(zhǔn)確判斷火 災(zāi)地點、火災(zāi)類型，并調(diào)度消防部隊迅速到達現(xiàn)場，自動報警監(jiān)控系統(tǒng)在此起到了很大的作用。德國、日本、美國等國家就采用計算機與用戶終端的傳感器或者用戶終端信號采集器相連，對火災(zāi)自動報警設(shè)備實時監(jiān)控以及故障遠(yuǎn)程傳輸 [12]。 國外一些較發(fā)達的國家，具有火災(zāi)預(yù)防、報警、撲救、善后處理等比較完善的消防體系。同時根據(jù)場地不同，不同工作方式的系統(tǒng)也已使用，如無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，空氣取樣火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等，設(shè)備容量也有小系統(tǒng)如 500 點、中型系統(tǒng)如 500 至 20xx 點、大型系統(tǒng)如 3000 點以上的多種型號。用戶界面多采用 VB 或 C 語言等高級語言進行編制，使用方便、直觀。其中以秦皇島海灣、北京利達、北京國泰怡安 為代表的國產(chǎn)品牌逐步發(fā)展壯大起來。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，部分企業(yè)進行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績，也造就了現(xiàn)今市場上許多有實力的商家，部分技術(shù)已接近或趕上了國際水平 [7]。進入 80 年代后，國內(nèi)主要廠家也多是模仿國外產(chǎn)品，或是引進國外技術(shù)進行生產(chǎn)，沒有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場也剛 剛開始發(fā)育。目前復(fù)合型火災(zāi)報警系統(tǒng)有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長，可以將感光型火災(zāi)報警系統(tǒng)分為對波長較短的光輻射敏感 的紫外報警系統(tǒng)和對波長較長的光輻射敏感的紅外報警系統(tǒng)。 (3) 感光型火災(zāi)報警系統(tǒng) 物質(zhì)燃燒不但會產(chǎn)生煙霧和熱量，同時也會產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是對空氣中可見或不可見的煙霧粒子進行探測，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號來觸發(fā)報警。 (2) 感煙型火災(zāi)報警系統(tǒng) 煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一 [5]。感溫型火災(zāi)報警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響應(yīng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號以達到判斷報警的目的。因此，設(shè)計簡單實用的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)有著防止和減少 火災(zāi)危害、保護人身安全和財產(chǎn)安全的重要意義。研制火災(zāi)報警控制器的目的是為了立足于掌握核心開發(fā)技術(shù)，降低系統(tǒng)成本?；馂?zāi)報警探測器是監(jiān)視周圍環(huán)境狀況的 “ 感覺器官 ” ，而火災(zāi)報警控制器則是系統(tǒng)的 “ 神經(jīng) ” 、 “ 大腦 ” ，是整個系統(tǒng)的核心?；馂?zāi)報警系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出來的，并越來越被人們所接受，其自身技術(shù)水平也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。大賓館、酒店、商場、圖書館、博物館、檔案館和辦公樓等，自動滅火系統(tǒng)已成為必不 可少的安保裝置。 火災(zāi)作為危害人類生存的大敵，越來越受到人們的重視。我國 20xx 年《中國火災(zāi)統(tǒng) 計年鑒》記載，從 1950 年至 1999 年，全國共發(fā)生火災(zāi) 3258105 起，死亡人數(shù) 165499 人，傷 313766 人，直接經(jīng)濟損失 1828億元 [1]。 火災(zāi)早已成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力最強的災(zāi)害之一。 關(guān)鍵詞 火災(zāi)報警系統(tǒng) ； 單片機 ； 傳感器 ； 聲光報警 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） II Abstract Fire has bee destructive and often made and most influential disasters. With the rapid economic development and urban construction, urban highrise and underground buildings and largescale integrated architectural increasing fire hazards are greatly increased, the number of fires and the resulting losses were increasing, the paper design of the fire alarm system is designed to avoid fire caused significant losses. In this paper, for fire alarm controllers and sensors do ind