【正文】 火災(zāi)，系統(tǒng)以聲光的形式報(bào)警，并顯示著火點(diǎn)位置信息。 (2)手動(dòng)報(bào)警及取消報(bào)警的功能。 (4)指定檢測(cè)點(diǎn)功能。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷、報(bào)警子程序與系統(tǒng)控制子程序等，系統(tǒng)程序流程圖如圖 所示。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，把火災(zāi)產(chǎn)生的各種非電量參數(shù) (如煙霧，溫度 )變成電量參數(shù)傳送給控制器?；馂?zāi)探測(cè)器根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)所表現(xiàn)出來的物理現(xiàn)象可以分為：氣敏型、感溫型、感煙型、感光型、感聲型五大類。單一的感溫探測(cè)器靈敏度低、探測(cè)速度慢、探測(cè)范圍小，尤其對(duì)陰燃情況不響應(yīng)，因此不適用于火災(zāi)早期的探測(cè)，而在設(shè)計(jì)時(shí)往往安裝在不宜安裝感煙探測(cè)器的區(qū)域 [17]。感煙探測(cè)器具有非常好的早期報(bào)警功能，即使在不太好的環(huán)境條件場(chǎng)所也會(huì)有比較好的探測(cè)效 果，它一般適用于極高的房屋或空心花板或地下室中。 (3)氣體探測(cè)器 氣體探測(cè)器的主要作用是在發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏危險(xiǎn)時(shí)，提醒有關(guān)人員采取相關(guān)措施以保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)工作人員、生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)以及周圍環(huán)境。但由于氣體探測(cè)器探測(cè)對(duì)像 CO 易與還原氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此在有還原氣體的場(chǎng)所可能會(huì)發(fā)生誤報(bào)警。但煙霧圖像火災(zāi)探測(cè)器對(duì)不規(guī)則物體或相似圖像可能發(fā)生誤報(bào)警 。激光圖像感煙火災(zāi)探測(cè)器則由于其良好的探測(cè)性能，發(fā)生誤報(bào)警的概東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9頁 共 37頁 率小，非常適合商場(chǎng)建筑的火災(zāi)探測(cè) [19]。紫外火焰探測(cè)器靈敏度高 (ms 級(jí) )，反應(yīng)快，適合在火災(zāi)時(shí)有強(qiáng)烈的火焰輻射而無陰燃階段且需對(duì)火焰做出快速反應(yīng)的場(chǎng)合，但當(dāng)環(huán)境中有紫外輻射、高溫物體或有太陽光直射時(shí)可能或產(chǎn)生誤報(bào)警，因此，紫外火焰探測(cè)器不宜用于火焰出現(xiàn)前有濃煙擴(kuò)散或有陽光直射的地方。火災(zāi)中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，溫度也是火災(zāi)的另一特性參數(shù)，和環(huán)境溫度相比火災(zāi)的溫升是很明顯的，所以溫度也被用來進(jìn)行火災(zāi)探測(cè) [21]。溫度探測(cè)器可以很好地補(bǔ)充煙霧探測(cè)器造成的漏報(bào)，但由于只有在燃燒的后兩個(gè)階段才會(huì)發(fā)生明顯的變化，報(bào)警的響應(yīng)時(shí)間慢。 2）煙霧探測(cè)器 本設(shè)計(jì)的感煙探測(cè)器采用的是 MQ2氣體傳感器，其特點(diǎn)有：廣泛的探測(cè)范圍、 高靈敏度、快速響應(yīng)恢復(fù)、優(yōu)異的穩(wěn)定性、壽命長(zhǎng)、簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路等等。 MQ2的規(guī)格 東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10頁 共 37頁 東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11頁 共 37頁 東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12頁 共 37頁 3）溫度探測(cè)器 溫度探測(cè)器使用的是 DALLAS（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的 DS18B20 溫度傳感器。對(duì)于我們普通的電子愛好者來說， DS18B20 的優(yōu)勢(shì)更是我們學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)和開發(fā)溫度相關(guān)的小產(chǎn)品的不二選擇。 ? 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 ? 12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒。 ? 檢測(cè)溫度范圍為 –55176。 C (–67176。 F) ? 內(nèi)置 EEPROM，限溫報(bào)警功能。 ? 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 GND 電壓地 VDD 電源電壓 其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。 18B20 共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲(chǔ)器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列編碼（ DS18B20 的編碼是 19H），后面 48 位是芯片唯一的序列號(hào)，最后 8 位是以上 56的位的 CRC 碼（冗余校驗(yàn)）。 DS18B20 共 64位 ROM。第 2 個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第 4 個(gè)字節(jié)是用戶 EEPROM（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。第 5 個(gè)字節(jié)則是用戶第 3 個(gè) EEPROM 的鏡像。第 9 個(gè)字節(jié)為前 8 個(gè)字節(jié)的 CRC 碼。 控制器對(duì) 18B20 操作流程： 1， 復(fù)位：首先我們必須對(duì) DS18B20 芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給 DS18B20 單總線至少 480uS 的低電平信號(hào)。 2， 存在脈沖：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在 15~60uS 后接收存在脈沖，存在脈沖為一個(gè) 60~240uS 的低電平信號(hào)。如果復(fù)位低電平的 時(shí)間不足或是單總線的電路斷路都不會(huì)接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時(shí)要注意意外情況的處理。 ROM 指令為 8 位長(zhǎng)度，功能是對(duì)片內(nèi)的 64 位光刻 ROM 進(jìn)行操作。誠然，單總線上可以同時(shí)掛接多個(gè)器件，并通過每個(gè)器件上所獨(dú)有的 ID 號(hào)來區(qū)別，一般只掛接單個(gè) 18B20 芯片時(shí)可以跳過 ROM 指令（ 注東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15頁 共 37頁 意：此處指的跳過 ROM 指令并非不發(fā)送 ROM 指令，而是用特有的一條 “跳過指令 ”）。操作指令同樣為 8 位，共 6 條，存儲(chǔ)器操作指令分別是寫 RAM 數(shù)據(jù)、讀 RAM 數(shù)據(jù)、將 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將 EEPROM 中的報(bào)警值復(fù)制到 RAM、工作方式切換。 5， 執(zhí)行或數(shù)據(jù)讀寫：一個(gè)存儲(chǔ)器操作指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫， 這個(gè)操作要視存儲(chǔ)器操作指令而定。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循 18B20 的讀寫時(shí)序來操作。 若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個(gè)周期為復(fù)位、跳過 ROM 指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器操作指令、等待 500uS 溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間。其它的 操作流程也大同小異，在此不多介紹。 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8 字節(jié) FLASH 閃速存儲(chǔ)器， 256 字竹內(nèi)部 RAM , 32 個(gè) I/O 口線， 3 個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16頁 共 37頁 許 RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振蕩器一起構(gòu)成自激振蕩器。由于外接電容 C C2 的容量大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn) 定性，如果使用石英晶體，電容的容量大小范圍為 30 10pF pF? ；如果使用陶瓷諧振，則電容容量大小為 40 10 FpF p? 。 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 REST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2個(gè)機(jī)器周期(24 個(gè)振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平 ,采用的辦法是在RST 端和正電源 Vcc 之間接一個(gè)按鈕。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，設(shè)計(jì)完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 AT89C52 的復(fù)位電路如圖 所示。 煙霧傳感器的外部電路設(shè)計(jì)圖如圖 。 此設(shè)計(jì)圖中，撥碼開 關(guān) SW1 即模擬的是 8個(gè)煙霧傳感器經(jīng)過外部電路處理后傳回來的電信號(hào)。 AT89C52 的 P0 口加入了大小為 10K 歐姆的上拉電阻， 因 P0 口是地址數(shù)據(jù)復(fù)用口線，與其它口線不一樣。 以方便操作，選用了直流電壓控制型的蜂鳴器、紅色發(fā)光二級(jí)管以及紅色 7段數(shù)碼管作為聲光報(bào)警顯 示設(shè)備。考慮到之后的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目的顯示也要用 7 段數(shù)碼管（本設(shè)計(jì)采用藍(lán)色數(shù)碼管），因此采用了兩個(gè) 74hc573 芯片作為鎖存器，分別于兩個(gè)數(shù)碼管連接，使得單片機(jī)只需要控制之前的 4個(gè)管腳和這兩鎖存器的兩個(gè)使能管腳便能控制兩個(gè)數(shù)碼管的顯示。 圖 聲光報(bào)警電路 系統(tǒng)控制電路 系統(tǒng)控制電路包含 了 10個(gè)按鍵和一個(gè)藍(lán)色數(shù)碼管， 1~8號(hào)按鍵分別對(duì)應(yīng)著 1~8號(hào)檢測(cè)位置， 9號(hào)按鍵對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中的取消報(bào)警鍵， 10號(hào)按鍵對(duì)應(yīng)系統(tǒng)中的設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)數(shù)目功能鍵，藍(lán)色數(shù)碼管則實(shí)時(shí)地顯示當(dāng)前監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，方便用戶調(diào)整。 出于節(jié)省單片機(jī)管腳的考慮， 10 個(gè)按鍵被連接在兩個(gè) 83編碼器上。 同時(shí)為了提高程序運(yùn)行的效率，本設(shè)計(jì)將兩個(gè) 83 編碼器 GS 輸出端通過一個(gè)與門（ 74LS08）連接到單片機(jī)的外部中斷 0口，這樣把中斷與管腳掃描結(jié)合一體，使得程序運(yùn)行效 率有了大大提高。因?yàn)?C 語言的描述由函數(shù)組成，是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言，所以更容易實(shí)現(xiàn)模塊化，而且具有可讀性好，易于移植等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還有匯編語言一樣的位操作功能的硬件詳細(xì)東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21頁 共 37頁 控制指令 [29]。 本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國 Keil Software 公司出品的 Keil C51，是 51系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā) 系統(tǒng)。另外重要的一點(diǎn)， Keil C51 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 C52工具包的整體結(jié)構(gòu)中，μ Vision與 Ishell分別是 C52for Windows和 for Dos的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 本系 統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷 /報(bào)警子程序與系統(tǒng)控制子程序等來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。 程序流程圖： 東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22頁 共 37頁 圖 程序流程圖 數(shù)據(jù)采集子程序 對(duì)于煙霧信息，根據(jù)電路設(shè)計(jì)可知， MQ2 煙霧傳感器電路傳回單片機(jī) P1 口的是高低電頻的信號(hào)。因此，對(duì)煙霧情況的檢測(cè)實(shí)則對(duì) P1 口相應(yīng)管腳上高低電頻的檢測(cè)。 對(duì)于溫度信息，由于 DS18B20 是單總線傳輸數(shù)據(jù)的器件，只需根據(jù)該器件的單總線特性設(shè)計(jì)程序。 unsigned int temp。 write18B20(Q,0xcc)。 rst18B20(Q)。 write18B20(Q,0xbe)。//低 8 位 temp2=read18B20(Q)。 temp=8。 temp=(unsigned int)(temp*)。 } 此函數(shù)中的參數(shù)值的是監(jiān)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置。所以如果要檢測(cè)第 8 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則本函數(shù)的調(diào)用應(yīng)該是：tmpT=temperature(getQ(8))。 煙霧檢測(cè)及溫度、煙霧報(bào)警判斷子函數(shù)： void checkFun(unsigned char i){ unsigned char temp=0x01。 dense=0xff。 器件復(fù)位 跳過 ROM命令，執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)化命令并等待完成 器件復(fù)位 跳過 ROM 命令，設(shè)置讀模式 讀取溫度，并轉(zhuǎn)換為所需的值 東北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24頁 共 37頁 tmpT=temperature(getQ(i))。temp)==0){ //check dense while(((cancel%2)==0)amp。((denseamp。 buzz=0。 } }else if(tmpTstdT){ //check temperature while(((cancel%2)==0)amp。(tmpTstdT)){ tmpT=temperature(getQ(i))。 buzz=0。 } } led=1。 seg7(0,2)。此函數(shù)中包含了溫度采集子函 unsigned int temperature(unsigned char Q)和數(shù)碼管顯示子函數(shù)。 else AA=0