【正文】 + YHWEP02 500 9 ktINA / D 轉(zhuǎn)換模塊RE F +RE F OUT5 V1 V0 . 5 VM CURtRh西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 14 圖 35 HIS07 煙霧傳感器工程樣圖 表 33 HIS07 煙霧傳感器工作參數(shù) 靈敏度特性 電源電壓特性 濕度特性 煙霧濃度 %/英尺 輸出電壓 V 誤差 ΔV 電源電壓 V 輸出電壓 V 濕度 %RH 輸出 V 0 177。 圖 33 溫度檢測電路 原理圖 煙霧傳感器 HIS07 HIS07 煙霧傳感器是日本為檢測煙霧而設(shè)計的新型傳感器， 是為專用于煙霧檢測的傳感器 實(shí)物圖及外形尺寸見圖 34 及圖 35，其特性參數(shù)如表 33 所示。 圖 32 YHWEP01/Pt100 溫度傳感器實(shí)物圖 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eBD a t e : 19 A pr 201 0 S he e t of F i l e : E : \畢設(shè)資料 \電路圖 \ F i r e _A l e r t .dd b D r a w n B y :R E F +1IN2R E F 3GND4~ C S5OUT6IO7V C C8UT L C 54 9C PC103DD M 7DD M 7R1kP 13P 34P 14V C C R E F +R E F A na l og西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 13 表 32 YHWEP01/Pt100 溫度傳感器工作參數(shù) 由熱電偶的溫度計算公式 ： ? ?? ?00 1 ttRRt ???? ? (31) 其中 ， R0是 0℃ 時的電偶內(nèi)阻 ，阻值 1000Ω；溫度系數(shù) α=。傳感器工作時因環(huán)境溫度的變化，使自身內(nèi)阻發(fā)生相應(yīng)變化產(chǎn)生相應(yīng)，經(jīng)過放大整形后送入 A/D 轉(zhuǎn)換，成為能被單片機(jī)識別的溫度數(shù)據(jù)信號。 之后 就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。例如，對于TLC549CP，其內(nèi)部時鐘信號為 4MHz，轉(zhuǎn)換時間小于 17μs，相當(dāng)于晶振 12MHz 的單片機(jī)工作 36 個機(jī)器周期。芯片的連接方式見圖 310，電路中另需要通過源與一只電阻串聯(lián)接入，以實(shí)現(xiàn)輸入補(bǔ)償?shù)墓δ堋２罘指咦杩够鶞?zhǔn)電壓輸入范圍是： 1V≤差分基準(zhǔn)電壓 ≤Vcc+。片內(nèi)提供 4MHz 內(nèi)部系統(tǒng)時鐘，并與操作控制用的外部 I/O CLOCK 相互獨(dú)立。 圖 39 TLC549CP 芯片引腳分配及邏輯原理圖 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 TLC549 是單通道 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換器，總不可調(diào)整誤差 ≤177。結(jié)合該單片機(jī)本身的特點(diǎn)，可見其完全能夠滿足本設(shè)計的要求。另外單片機(jī)內(nèi)部自帶有看門狗電路，無需額外設(shè)置看門狗電路。 VSS 接地 EA/Vpp 外部尋址使能 /編程電壓 XTAL1 晶體 1：反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入 XTAL2 晶體 2：反相振蕩放大器輸出 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 11 7) 內(nèi)置看門狗電路，無需外加看門狗電路； 8) 內(nèi)置 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器，其中定時器 0 可作為 2 個 8 位定時器使用； 9) 具有 4 個外部中斷源，下降沿或低電平觸發(fā)中斷，掉 電模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷模式喚醒； 10) 通用異步串行口 (UART)可通過定時軟件實(shí)現(xiàn)多個 UART； 11) PDIP40 封裝。 表 31 STC89C52RC 引腳功能描述 注：為了避免上電時的閂鎖效應(yīng) ， 任意管腳 (Vpp 除外 )上的電壓任何時候都不能高于 VCC+，低于 。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義。RST/Vpd(9 腳 )為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測 試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。 單片機(jī)選型 STC89C52 為宏晶科技生產(chǎn)的 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，芯片的引腳分配如圖 31 所示。 該火災(zāi)報警系統(tǒng)由傳感器和主板電路構(gòu)成， 綜合考慮系統(tǒng)性能與成本，選用以單片機(jī)為核心的 系統(tǒng)設(shè)計 。 STC 89 C 52 RC單片機(jī)A / D 轉(zhuǎn)換放大整形放大整形放大整形傳感器驅(qū)動電路數(shù)字傳感器 外部設(shè)備狀態(tài)示警溫度 amp。為了解決這樣的情況，對系統(tǒng)做出如下設(shè)計：若檢測到單一傳感器的數(shù)據(jù)迅速變化，則檢測其余傳感器是否檢測到觸發(fā)火災(zāi) 相應(yīng)的數(shù)據(jù)變化，同時判斷結(jié)果是否到達(dá)報警閾值，如果沒有檢測到相應(yīng)變化則視為干擾源，并根據(jù)設(shè)置的閥值直接報警。設(shè)計系統(tǒng)的時候，不能只考慮正常狀態(tài)的運(yùn)行，對于干擾源也要有所考慮。 系統(tǒng)的其他部分均安裝在主板上，單片機(jī)接收到來自各傳感器的數(shù)據(jù)后將數(shù)值顯示于液晶屏，并根據(jù)事先制定好的規(guī)則判斷是否 有火災(zāi)情況，如果有火災(zāi)情況則將報警信息顯示，同時驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出聲音報警，并可以在需要的情況下啟動外部設(shè)備。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作流程 該火災(zāi)報警系統(tǒng)由圖 21 中所示的幾個部分構(gòu)成。 由上述性能指標(biāo)可知該傳感器符合設(shè)計的性能要求， ME4CO 傳感器對 CO 有很高的靈敏度，具有良好的重復(fù)性和長期的穩(wěn)定性，抗干擾特性良好 ，適合是用于火災(zāi)環(huán)境下的一氧化碳?xì)怏w檢測。 測量范圍： 0～ 1500ppm；工作電壓： 9V；測量誤差： 177。 一氧化碳傳感器 本設(shè)計使用的一氧化碳傳感器為 ME4CO 型電化學(xué)傳感器，該傳感器根據(jù)電化學(xué)的原理工作，利用待測氣體在電解池中工作電極上的電化學(xué)氧化過程，通過電子線路將電西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 解池的工作電極和參比電極恒定在一個適當(dāng)?shù)碾娢?，在該電位下可以發(fā)生待測氣體的電化 學(xué)氧化，由于氧在氧化和還原反應(yīng)時所產(chǎn)生的法拉第電流很小，可以忽略不計，于是待測氣體電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律。10%； 電離室 25cm 處輻射劑量率： 。； 集電極平衡電位： 177。； UL217 標(biāo)準(zhǔn) 大氣中 輸出電壓： 177。當(dāng)煙霧進(jìn) 入 外 電離室時對電離電流產(chǎn)生影響， 使電離電流下降，集電極重新充電直到新的平衡電位，這時的電位變化經(jīng)整形后送入 A/D 轉(zhuǎn)換，即可得到煙霧濃度的數(shù)據(jù)。 煙霧傳感器 本設(shè)計使用的煙霧傳感器為離子式煙霧傳感器 HIS07， 該傳感器是基于類比最佳性能設(shè)計的單源雙室 DSCB 型電離室， 電離室中安裝的電離源為 Am241， 專用于感煙探測 。(+| t |)； 外形結(jié)構(gòu)： 金屬殼封裝 ；延長線： 。 傳感器工作時因環(huán)境溫度的變化，使自身內(nèi)阻發(fā)生相應(yīng)變化，在固定電流下轉(zhuǎn)化為一定的電壓，經(jīng)過放大整形后送入 A/D轉(zhuǎn)換，成為能被單片機(jī)識別的溫度數(shù)據(jù)信號。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 6 溫度傳感器 本設(shè)計使用 高精度 熱電偶溫度傳感器 YHWEP01/Pt100， 其形為薄膜鉑電阻，是用真空沉積的薄膜技術(shù)把 鉑 膜濺射在陶瓷基片上。 本設(shè)計中對傳感器的性能有著如下要求： 煙霧檢測： 0～ 5%/英尺，誤差 ≤10％； 溫度檢測： 0～ 200℃ ，誤差 ≤4％； 一氧化碳： 0～ 500ppm，誤差 ≤5ppm。 傳感器選型方案 簡介 對火災(zāi)報警系統(tǒng)來說，傳感器的性能 在整個系統(tǒng)的工作效 能上有著舉足輕重的作用，因此傳感器的選型尤為重要，根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計要求， 使用溫度傳感器、一氧化碳傳感器和煙霧傳感器 。 第二， 實(shí)時環(huán)境數(shù)據(jù) 監(jiān)測與模糊判斷 。 本系統(tǒng)屬于分布式多傳感器火災(zāi)報警系統(tǒng)，與 傳統(tǒng)火災(zāi)報警系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點(diǎn)： 第一， 多判數(shù)據(jù)處理。并對系統(tǒng)做了簡單的環(huán)境穩(wěn)定性測試。 第四章， 詳細(xì)介紹了整個火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計思想， 實(shí)現(xiàn) 各個功能 的 模塊程序設(shè)計，以及系統(tǒng)工作的軟件流程。 第二章， 描述火災(zāi)報警系統(tǒng)的主板設(shè)計方案，包括各功能模塊和芯片的選型以及詳細(xì)說明。 包括火災(zāi)報警系統(tǒng)主程序設(shè)計，各個功能模塊的程序設(shè)計，數(shù)據(jù) 收集與模糊判斷 算法設(shè)計以及系統(tǒng)自檢程序的設(shè)計 。包括火災(zāi)報警系統(tǒng)的控制器主板設(shè)計 和其中各部分元件的選型，電路板的設(shè)計與繪制，傳感器及相關(guān)電路的設(shè)計 。除了完成通常環(huán)境下 監(jiān)視傳感器及系統(tǒng)自身的工作狀況、 處理各個傳感器輸出的報警信號、進(jìn)行 正確的示警與警示信息 及執(zhí)行相應(yīng)的輔助控制等功能以外 ，還需要在設(shè)計系統(tǒng)軟件時考慮到不同環(huán)境下 系統(tǒng)功能 的適應(yīng)性 與穩(wěn)定性 。 而這里面包括硬件設(shè)計的獨(dú)創(chuàng)性和軟件系統(tǒng)的設(shè)計獨(dú)創(chuàng)性 兩方面。 第三，由于火災(zāi)發(fā)生的 可能性 很大程度 上取決于環(huán)境因素，因此火災(zāi)報警系統(tǒng)需要不僅能對固定環(huán)境的活在進(jìn)行監(jiān)測，更要 能夠 針對不同環(huán)境條 件下 變化環(huán)境中的火災(zāi)隱患進(jìn)行監(jiān)控，這對報警系統(tǒng) 的智能化以及傳感器技術(shù)提出了 新的要求 。而這些倉庫又往往存在面積大、貨物貨架高、死角多等對火災(zāi)監(jiān)視不利的因素 ，此外 ， 各種有毒或特殊材料 的特點(diǎn)也對火災(zāi)監(jiān)測有很大影響。由此可見，現(xiàn)代化高層建筑對火災(zāi)報警系統(tǒng)在火災(zāi)整體的檢測靈敏度、多樣化檢測標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)確度、可 靠性以及極端條件下系統(tǒng)工作穩(wěn)定性有了更多的要求。因此現(xiàn)代消防建設(shè) 對火災(zāi)檢測與報警的要求也與日俱增 ，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 第一， 高層、超高層建筑對消防設(shè)施的要求。 現(xiàn)代消防對火災(zāi)檢測與報警的要求 由于城市規(guī)模日益擴(kuò)大，高層建筑、地下建筑、公共娛樂場所及大型綜合性建筑越來越多，建筑布局及功能日益復(fù)雜，用火、用電、用氣和化學(xué)物品的應(yīng)用日益廣泛，火災(zāi)的復(fù)雜性、危險性大大增加。 同國外相比，國內(nèi)在火災(zāi)報警系統(tǒng)的研究上還是有一定的差距的。探測器由普通探測器發(fā)展到帶編碼地址的探測器，信號線由原來的多線制發(fā)展到二總線制，探測器的性能和系統(tǒng)的聯(lián)動控制日趨完善，可靠性越來越高。 現(xiàn)代建筑因?yàn)轶w 量大、層數(shù)多、人員多，并使用了大量可燃材料裝修，而且垂直疏散困難很大，所以火災(zāi)危險性也很大。 即為火災(zāi)報警器發(fā)展的第三階段 。 但多線制火災(zāi)報警系統(tǒng) 過于復(fù)雜的設(shè)計與布線，使得安裝和維護(hù)都很不方便，并且成本也比單線制報警器高很多。 20 世紀(jì) 50 年代到 70 年代 則是火災(zāi)報警器發(fā)展的第二階段，火災(zāi)報警已經(jīng)由單線 制變化為多線制 。 從 1847 年美國牙科醫(yī)生坎寧和緬因大學(xué)教授法莫研制出世界上第一臺城鎮(zhèn)火災(zāi)報警裝置至今，已有一百多年的歷史。 實(shí)踐證明，隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消防工作的重要性就越來越突出。 現(xiàn)今火災(zāi)報警技術(shù)發(fā)展 及國內(nèi)外研究 概況 火災(zāi)是指在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的 災(zāi)害。 附錄 2 USING MULTIPLE SENSOR FOR DISCRIMINATING FIRE DETECTION原文 錯誤 !未定義書簽。 it39。s extendibility. Software design includes the design of MCU and sensors data acquisition programs, data fuzzy processing programs, system check amp。 besides, we did simple hardware debugging, as well as some analysis of the results of the debugging。 關(guān)鍵詞： 火災(zāi)報警 ； 多傳感器 ； 模糊判斷； 權(quán)重算法設(shè)計 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 II Design of multisensors fire alarm system Abstract: Fire is a mon and highonset disaster. As the fire itself is highly destructive, it usually causes a lost of life and property. This article describes the affection of fire on human life and introduces the development of fire alarm systems today in world at first。 最后的 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果表明，該設(shè)計能夠有效解決靈敏度與報警準(zhǔn)確率之間的矛盾，能夠達(dá)到預(yù)期的效果。 本文首先簡單介紹了火災(zāi)對人類生活的影響并介紹了當(dāng)今世界火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展情況；然后， 介紹了一種多 傳感器 火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計， 講解了火災(zāi)報警系統(tǒng)的軟件功能設(shè)計并給出了系統(tǒng)與各個功能模塊的程序流程圖；之后 詳細(xì)講解了系統(tǒng)的 各 功能模塊硬件及軟件設(shè)計 ，其中 硬件設(shè)計的最后部分還論述了提高系統(tǒng)抗干擾能力與可靠性的一些方法，并對系統(tǒng)的可擴(kuò)展性做了簡單介紹 ， 軟件設(shè)計包括針對