【正文】 ............... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。煙霧報(bào)警器也隨之被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。論文中主要針對(duì)煙霧報(bào)警系統(tǒng)中的各個(gè)組成部件進(jìn)行了介紹，對(duì)它的主控電路和外圍設(shè)備電路之間的接口技術(shù)，還有軟件方面進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。然而 ,火災(zāi)是永遠(yuǎn)跟隨我們?nèi)祟惡妥匀唤绲纳鐣?huì)現(xiàn)象 ,現(xiàn)代社會(huì)也不例外 ,是一種發(fā)生頻 率較高的災(zāi)害。其次 ,現(xiàn)代化的高層建筑物是一旦起火 ,火勢(shì)猛 ,蔓延快 ,建筑物內(nèi)部的管道豎井 ,樓梯和電梯等如同一座座煙囪 ,拔火力很強(qiáng) ,使火勢(shì)迅速擴(kuò)散 ,這樣一來 ,處于高處的人員及物資在火災(zāi)時(shí)疏散較為困難。由此可見高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)是何等的 重要?；鹁詣?dòng)報(bào)警系統(tǒng)是隨時(shí)警惕火災(zāi) ,及時(shí)報(bào)警和輸出聯(lián)動(dòng)滅火信號(hào)的哨兵 ,是早期報(bào)警的有力手段 ,特別是高層建筑物和人員密集的公共場(chǎng)所。為此，除對(duì)建筑物平面布置、建筑和裝修材料的選用、機(jī)電設(shè)備的選型與配置有許多限制條件外，還需要設(shè)置現(xiàn)代化的消防設(shè)施。為了 早期發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火災(zāi)，防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，保 衛(wèi)社會(huì) 主義現(xiàn)代化建設(shè)，在現(xiàn)代化的工業(yè)民用建筑、賓館、圖書館、科研和商業(yè)部門，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已成為必不可少的設(shè)施。因此，自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)的設(shè)計(jì)及設(shè)備選型顯得尤為重要。系統(tǒng)的工作原理如圖 11所示： XXXXXXX XXXX學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 11 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作原理圖 煙霧報(bào)警器的發(fā)展及現(xiàn)狀 火災(zāi)探測(cè)技術(shù) 火災(zāi)作為一種在時(shí)空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災(zāi)害，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)安全構(gòu)成了極大的威脅。 火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展是一個(gè)非常復(fù)雜的非平穩(wěn)過程，它除了自身的物理化學(xué)變化以外還會(huì)受到許多外界的干擾，火災(zāi)一旦產(chǎn)生便以接觸式 (物質(zhì)流 )和非接觸式〔能量流 )的形式向外釋放能量?；馂?zāi)探測(cè)技術(shù)就是利用敏感元件將火災(zāi)中出現(xiàn)的物理化學(xué)特征轉(zhuǎn)換為另外一種易于處理的物理量。 ?????????????????火 焰 （ 非 接 觸 式 ）燃 燒 產(chǎn) 物 （ 接 觸 式 ）燃 燒 音 （ 接 觸 式 ） 聲 音 傳 感 器???輻 射 火 焰 探 測(cè) 器形 狀 圖 像 探 測(cè) 器???????????溫 度 感 溫 傳 感 器固 體 產(chǎn) 物氣 體 產(chǎn) 物 氣 體 傳 感 器?????????微 粒煙 霧 形 狀 圖 像 傳 感 器???靜 電 探 測(cè) 器感 煙 探 測(cè) 器???離 子 式光 電 式圖 12各種探測(cè)器對(duì)應(yīng)的火災(zāi)物理參量及探測(cè)器 XXXXXXX XXXX學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 火災(zāi)探測(cè)器的發(fā)展趨勢(shì) 探測(cè)器朝新探測(cè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步拓展了火災(zāi)探測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域，為一些傳統(tǒng)探 測(cè)器無法勝任的環(huán)境提供了有效的手段?；馂?zāi)探測(cè)向極早期探測(cè)、多傳感器復(fù)合探測(cè)和探測(cè)器小型化、智能化的方向發(fā)展邁出了更快的步伐。各種類型的單片機(jī)也根據(jù)社會(huì)的需求而開發(fā)出來。由于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應(yīng)用到任何電子系統(tǒng)中 去，同樣，它也可以廣泛應(yīng)用于報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域，使各類報(bào)警裝置的功能更加完善，可靠性大大提高，以滿足社會(huì)發(fā)展的需要。家庭火災(zāi)一旦發(fā)生，很容易出現(xiàn)撲救不及時(shí)、滅火器材缺乏及在場(chǎng)人驚慌失措、逃生遲緩等不利因素，最終導(dǎo)致重大生命財(cái)產(chǎn)損失。家庭起火的原因 很多 ，可能在我們注意 的 到的地方，也可能就隱藏在我們根本就注意不到的地方。 所以說 ,人們應(yīng)該積極了解家庭火災(zāi)的主要起因 ，還有預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。 意義： 在我國(guó)的一些大中城市，幾乎每天都發(fā)生家庭火災(zāi)，所以防火是每個(gè)家庭必須時(shí)刻注意的問題。 煙霧報(bào)警器對(duì)預(yù) 防家庭火災(zāi)，減少火災(zāi)損失具有現(xiàn)實(shí)意義 。據(jù)調(diào)查，在最近發(fā)生火災(zāi)的大多數(shù)房屋都沒有安裝 報(bào)警器。 2 基于單片機(jī)的火災(zāi)煙霧報(bào)警的設(shè)計(jì) 任務(wù)分析 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可以分為智能儀器表和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)兩大類，無論哪一類，都必須以市場(chǎng)需求為前提。簡(jiǎn)單地說，就是通過調(diào)研克服舊缺點(diǎn)，開發(fā)新功能。先要整理出煙霧報(bào)警系統(tǒng)的整體思路，確定出方案設(shè)計(jì)中需要的硬件設(shè)備。 設(shè)計(jì)方案 方案設(shè)計(jì)思想 此次設(shè)計(jì)是針對(duì)于單片機(jī)原理及其應(yīng)用展開的。 80C51單片機(jī)好比一個(gè)橋梁，聯(lián)系著傳感器和報(bào)警電路設(shè)備。物理量和測(cè)量范圍的不同，傳感器的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)就不同。當(dāng)信號(hào)的數(shù)值符合 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入等級(jí)時(shí)，可以不用放大器放大；當(dāng)信號(hào)的數(shù)值不符合 A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級(jí)時(shí)，就需要放大器放大。傳感器將物理信號(hào)經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為可以利用識(shí)別的電信號(hào)給單片機(jī)，這里我們選擇單片機(jī)的 為輸入方式，接收到信號(hào)的單片機(jī)經(jīng)過程序的設(shè)定（當(dāng)溫度、濕度、煙霧濃度達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)）會(huì)由 作為單片機(jī)的輸出直接啟動(dòng)報(bào)警電路。 總體框圖 根據(jù)方案的設(shè)計(jì)思想，我們從中就可以得到了煙霧報(bào)警系統(tǒng)的總體框圖如圖 21所示下： 圖 21煙霧報(bào)警系統(tǒng)的總體框圖 使用 80C51 單片機(jī)，選用 煙霧 傳感器作為敏感元件，利用 AD574A 轉(zhuǎn)換器和聲光報(bào)警電路 ，開發(fā)了可用于 家庭或 小型單位火災(zāi)報(bào)警的 煙霧 報(bào)警器。 其中， 煙霧傳 感器 是 將現(xiàn)場(chǎng)溫度、煙霧等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路 是將 完成將煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 綜合考慮各因素，本文選擇 NIS09 煙霧傳感器 用作采集系統(tǒng)的敏感元件。 NIS09 煙霧傳感器 能探測(cè) CO CO、 甲烷、煤氣等多種氣體， 它 靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測(cè) 。 3 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn) 主控電路設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)中最核心的器件是單片機(jī) 80C51，它一方面控制 A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，另一方面，將采集到的數(shù)字電壓值經(jīng)計(jì)算機(jī)處理得到相應(yīng)的二進(jìn)制代碼，與設(shè)定的值作比較。 80C51 系列 80C51 系列單片機(jī)產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成。 由此可見， 80C51已經(jīng)成為事實(shí)上的單片機(jī)主流系列，所以，本次設(shè)計(jì)選擇 80C51單片機(jī)。 （ 2）存儲(chǔ)器系統(tǒng) 4KB的程序存儲(chǔ)器（ ROM/EPROM/Flash，可擴(kuò)至 64KB）； 128KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM，可再擴(kuò) 64KB）；特殊功能寄存器 SFR。這里僅介紹常用的總線型 DIP40 封裝。 40個(gè)引腳按引腳功能大致可分為 4個(gè)種類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳 (1) 電源 : VCC 芯片電源，接 +5V； VSS 接地端； 圖 32 80C51單片機(jī)的的封裝和引腳 XXXXXXX XXXX學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 (2)時(shí)鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 PSEN:外 ROM讀選通信號(hào)。 RST（ Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM編程電源。 Vpp功能：片內(nèi) EPROM的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。 80C51的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有以下兩種。外接晶振時(shí)， Cl和 C2的值通常選擇為 30pF左右； Cl、 C2對(duì)頻率有微調(diào)作用，晶振或陶瓷諧振器的頻率范圍可在 ～12MHz之間選擇。 圖 33 80C51時(shí)鐘電路接線方法 XXXXXXX XXXX學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 b 外部時(shí)鐘方式 此方式是利用外部振蕩脈沖接入 XTALl或 XTAL2。 表 31 80C51單片機(jī)外部時(shí)鐘接入方法 芯片類型 接線方法 XTAL1 XTAL2 HMOS 接地 接片外時(shí)鐘脈輸入端（引腳需接上拉電阻） CHMOS 接片外時(shí)鐘脈沖輸入端 懸空 80C51 單片機(jī)的復(fù)位 在整個(gè)煙霧報(bào)警系統(tǒng)中，要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)整個(gè) 系統(tǒng)先復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部復(fù)位電路才能實(shí)現(xiàn)。 我們?cè)谠O(shè)計(jì)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，選用上電復(fù)位。圖 34是 80C51單片機(jī)的上電復(fù)位電路。 圖 35是 80C51單片機(jī)的上電 +按鍵復(fù)位電路。上電瞬間 RST引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RST 引腳的高電平將逐漸下降。該電路典型的電阻值和我電容參數(shù)為：晶振為12MHZ，電容值為 10uF，電阻值為 。 表 32復(fù)位后的內(nèi)部特殊功能寄存器狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H BSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL0 00H P0～ P3 FFH SCON 00H IP xx000000B SBUF xxxxxxxxB IE 0x000000B PCON 0xxx0000B 復(fù)位時(shí)， ALE和 成 輸入狀態(tài)，即 ALE= = 1，片內(nèi) RAM不受復(fù)位影響。此時(shí)，單片機(jī)從起始地址 0000H開始重新執(zhí)行程序。 外圍接口電路設(shè)計(jì) NIS09煙霧傳感器簡(jiǎn)介 在設(shè)計(jì)中我們之所以選用 NIS09煙霧傳感器，是因?yàn)樗妮敵瞿M量與我們所用的 A/D轉(zhuǎn)換器輸入等級(jí)相符合。這類傳感器多用于火災(zāi)報(bào)警器，也是以煙霧的有無決定輸出信號(hào)的傳感器，不能定量的連續(xù)測(cè)量。這種傳感器的靈敏度與煙霧種類無關(guān)。有煙霧 時(shí)，微粒將離子吸附，而且離子本身也吸收 a射線，其結(jié)果是離子 Ik減小。此法的靈敏度與煙霧種類有關(guān)。它是離子式煙霧傳感器，是日本 NEMOTO公司專為檢測(cè)延誤而精心設(shè)計(jì)的新型傳感器。 放射參數(shù)：電源電壓是 DC 9v，輸出電壓是 + 電流損耗是 27+3pA ，靈敏度是 +。 工作環(huán)境： 電源電壓是 ，最大 24V；溫度是 050℃，最大 1060℃，溫度 95﹪。 典型特性 : 表 33 特性參數(shù) (a)靈敏度特 性 （ b） 電源電壓特性 （ C) 溫濕度特性 （ d） 溫度特性 煙霧濃度 （ %英尺） 輸出電壓（ V） 誤差（△ V） 0 177。 177。 177。 177。 177。 177。 9 177。 15 177。 溫度（℃） 輸出（ V） 0 177。 50 177。 60 177。 XXXXXXX XXXX學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)驗(yàn)如下 表所示： 表 34 長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)驗(yàn) AD574A 簡(jiǎn)介 AD574A型快速 12 位逐次比較式 A／ D 轉(zhuǎn)換器為美國(guó)模擬器件公司產(chǎn)品。 1/2LSB。 圖 36 AD574A 引腳功能 名稱 方法 標(biāo)準(zhǔn) 高溫儲(chǔ)存特性 高溫 80℃177。 5不通電的情況儲(chǔ)存 72 小時(shí) 保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋 高溫儲(chǔ)存特性 在 40℃177。 5RH不通電的情況儲(chǔ)存 72小時(shí) 保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋 震動(dòng)實(shí)驗(yàn) 共振頻率 1035HZ，振幅 ，如果不產(chǎn)生共振，則用頻率 35HZ震蕩 4小時(shí) 保持特性參數(shù)不變，不變形、不變色、不產(chǎn)生裂紋 跌落實(shí)驗(yàn) 三個(gè)不同方向把器件從 1M高度自由落體跌落到木板上 保持特性參數(shù)不變，不變形 、不變色、不產(chǎn)生裂紋 XXXXXXX XXXX學(xué)院