【正文】 警系統(tǒng) 摘要 ： 目前，隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來(lái)越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來(lái)越多，在我們生活得四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。 為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須按照“隱患險(xiǎn)于明火，防患勝于救災(zāi)，責(zé)任重于泰山”的概念設(shè)計(jì)和完善火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會(huì)財(cái)富的損失。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、故障自診斷、濃度顯示、報(bào)警限設(shè)置、延時(shí)報(bào)警及與上位機(jī)串口通信等，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的煙霧傳感器，具 有一定的實(shí)用價(jià)值?；穑诮o人類帶來(lái)文明進(jìn)步、光明和溫暖的同時(shí)也在其失去控制之時(shí)給人類造成了巨大的災(zāi)難。進(jìn)入 90 年代，特別是 1993年以來(lái)，火災(zāi)造成的直接損 失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人。殘酷的現(xiàn)實(shí)讓人們逐漸認(rèn)識(shí)到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時(shí)的報(bào)警機(jī)制可以大大降低人員的上網(wǎng)，為社會(huì)減少不必要的損失 [1]。智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義 上的簡(jiǎn)單的報(bào)警設(shè)備，而是融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識(shí)。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，一般由火災(zāi)探測(cè)器、區(qū)域報(bào)警器和集中報(bào)警器組成；也可以根據(jù)工程的要求同各種滅火設(shè)施和通訊裝置聯(lián)動(dòng)，以形成中心控制系統(tǒng)。 火災(zāi)探測(cè)器是探測(cè)火災(zāi)的儀器，由于在火災(zāi)發(fā)生的階段，將伴隨產(chǎn)生煙霧、高溫格火光。 區(qū)域報(bào)警器能將所在樓層之探測(cè)器發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲光報(bào)警，并在屏幕上顯示出火災(zāi)的房間號(hào)；同時(shí)還能監(jiān)視若干樓層的集中報(bào)警器（如果監(jiān)視整個(gè)大樓的則設(shè)于消防控制中心）輸出信號(hào)或控制自動(dòng)滅火系統(tǒng)。此外，也可以控制有關(guān)的滅火系統(tǒng)或?qū)⒒馂?zāi)信號(hào)傳輸給消防控制室 [2]。國(guó)外的產(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領(lǐng)中國(guó)的大部分市場(chǎng)。當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù)的是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)外還剛啟動(dòng)。 現(xiàn)狀及特點(diǎn) 消防報(bào)警產(chǎn)品是一個(gè)系列產(chǎn)品，包括火災(zāi)探測(cè)設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、報(bào)警分析控制器、消防控制聯(lián)動(dòng)。依托中國(guó)多年的基本建設(shè)的發(fā)展，這個(gè)行業(yè)也得到發(fā)展，具備了和國(guó)外知名企業(yè)抗衡的能力。 在消防報(bào)警產(chǎn)品的技術(shù)含量上，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和國(guó)外產(chǎn)品差距不是很大，許多指標(biāo)已經(jīng)超越，存在的問(wèn)題是：類似于國(guó)外消防報(bào)警產(chǎn)品的大批量規(guī)模化的生產(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)；也因此在產(chǎn)品一致性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性上有一些差距；國(guó)內(nèi)正在形成權(quán)重的大型企業(yè)和集團(tuán)，這樣可以帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)的各家企業(yè)去沖擊海外市場(chǎng)，并最終占領(lǐng)海外的消防報(bào)警市場(chǎng)。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)提高自己對(duì)單片機(jī)的使用能力，了解和掌握溫度傳感器和煙霧傳感器的使用，鞏固自己在大學(xué)所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)自己的實(shí)際操作能力。 主要應(yīng)用方向與設(shè)計(jì)構(gòu)思 本設(shè)計(jì)主要用于居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位，是為人們提供的一種簡(jiǎn)單的、廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置。觸發(fā)器件包括 自動(dòng)或者手動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)的器件，如 DS18B20 溫度傳感器， MQ2氣體傳感器，手動(dòng)報(bào)警按鈕。顯示裝置是 CAI3461BH 數(shù)碼管 模塊，能夠?qū)崟r(shí)顯示由 DS18B20 溫度傳感器和MQ2 氣體傳感器所傳送的數(shù)據(jù)。其中 MQ2 氣體傳感器需要配置放大電路和 A/D 轉(zhuǎn)換模塊對(duì)其信號(hào)進(jìn)行處理，采用 LM324 芯片做放大電路， ADC0804 芯片制作 A/D 轉(zhuǎn)換模塊。 DS18B20 采集的數(shù)據(jù)為數(shù)字信號(hào)，可以直接發(fā)送至單片機(jī)進(jìn)行處理。 MQ2 半導(dǎo)體煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個(gè)參考電阻，再經(jīng)過(guò)一個(gè)放大電路即可發(fā)送給 ADC0804 采集，信號(hào)經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換模塊后傳送進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行 4 處理。單片機(jī)正常工作后，判斷所接收到的數(shù)據(jù)是否達(dá)到報(bào)警臨界值，如果到達(dá)報(bào)警值單片機(jī)控制蜂鳴器和 LED 燈進(jìn)行報(bào)警，如果沒(méi)有達(dá)到報(bào)警值單片機(jī)繼續(xù)接收并處理新數(shù)據(jù)。單片機(jī)實(shí)時(shí)向 CAI3461BH 數(shù)碼管 顯示模塊輸出顯示信號(hào)，液晶顯示模塊顯示周圍環(huán)境溫度和氣體數(shù)值。單片機(jī)一 方面要接收來(lái)自傳感器送來(lái)的感應(yīng)信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另一方面要對(duì)不同信號(hào)分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作，同時(shí)還要查詢是否有按鍵按下的請(qǐng)求。 89S51 單片機(jī)應(yīng)用普遍，工具多，易上手，片源廣，價(jià)格低，編程靈活，控制簡(jiǎn)單，很適合我們所要制作的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。它與通用 80C51 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳兼容。他將通用 CPU和在線可編程 Flash集成在一個(gè)芯片上，形成了功能強(qiáng)大、使用靈活和具有較高性能性價(jià)比的微控制器 [4]。 89S51 相對(duì)于 89C51 增加的新功能包括：新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比 89C51 更低； ISP 在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫(xiě)單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離，是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能；最高工作頻率為 33MHz，大家都知道 89C51 的極限 工作頻率是 24M，就是說(shuō) S51 具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度；具有雙工 UART 串行通道；內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像 89C51 那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路；雙數(shù)據(jù)指示器；電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)；全新的加密算法，這使得對(duì)于 89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 顯示模塊設(shè)計(jì) 本火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍環(huán)境溫度和氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，故需要顯示模塊來(lái)顯示周圍環(huán)境的溫度和氣體變量。 CAI3461BH 數(shù)碼管介紹 其主要技術(shù)參數(shù)如下： 模塊工作電壓： ~ 工作電流： 80ma,每段 10ma 字 高： ： 85％ 視角： 6:00 工作溫度： 10~+50176。C 接口方式： 8 線并行接口 圖 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 7 圖 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管引腳圖數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說(shuō)明： （１）數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （２）焊接溫度：２６０度；焊接時(shí)間：５Ｓ （３）表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品 ,可以在使用前撕下來(lái)。圖中的 8 個(gè) LED 分別與上面那個(gè)圖中的 A~DP 各段相對(duì)應(yīng)，通過(guò)控制各個(gè) LED 的亮滅來(lái)顯示數(shù)字。注意， 3 腳和8 腳是連通的，這兩個(gè)都是公共腳。 溫度采集模塊設(shè)計(jì) 8 本設(shè)計(jì)的測(cè)溫元件采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，該產(chǎn)品采用美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS18B20 可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。 DS18B20 介紹 DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)提供 9 位溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。讀、寫(xiě)和完成溫度變換所需的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供，而不 需要外部電源。等效的華氏溫度范圍是 67176。F；以 9位數(shù)字方式讀出溫度；在 1 秒（典型值）內(nèi)把溫度變換為數(shù)字；用戶可定義的，非易失性的溫度告警設(shè)置；告誡搜索命令識(shí)別和尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度告警情況）；應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)類產(chǎn) 品，溫度計(jì)或任何熱敏系統(tǒng)。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。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶更改。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算 9 和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共 9 個(gè)字節(jié) RAM，每個(gè)字節(jié)為 8 位。在上電復(fù)位時(shí) 其值將被刷新。第 8 個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。 EEPROM 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)， DS18B20 共 3 位 EEPROM，并在 RAM 都存在鏡像，以方便用戶操作。 氣體采集模塊設(shè)計(jì) 氣體采集模塊是能夠檢測(cè)環(huán)境中的煙霧等氣體的濃度，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送至主控芯片，其最基本組成部分應(yīng)包括：氣體信號(hào)采集電路、模擬放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煙霧檢測(cè)電路送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī) [6] [7]。 MQ2 型半導(dǎo)體可燃?xì)怏w 敏感元件 煙霧傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾性好、使用方便、價(jià)格便宜，且不會(huì)發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護(hù)成本較低等優(yōu)點(diǎn)。 MQ2 型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，屬于表面離子式 N 型半導(dǎo)體。C 溫度時(shí)，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負(fù)離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。利用這一點(diǎn)就可以獲得這種煙霧存在的信息。而當(dāng)空