【正文】 XXXXXXX學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 姓 名 學(xué) 號(hào) 專業(yè)班級(jí) 分 院 指導(dǎo)教師 20XX年XX月XX日摘 要大空間火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)用于各種大型建筑及其它公共設(shè)施中，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些場所早期的報(bào)警功能，達(dá)到預(yù)期的目的。這種火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集信號(hào)檢測、傳輸、處理和控制與一體的控制系統(tǒng)。為了適應(yīng)不同規(guī)模的工程的應(yīng)用，便于信息的遠(yuǎn)程傳輸和系統(tǒng)的安裝、維護(hù)，該系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，應(yīng)用多種標(biāo)準(zhǔn)串行總線（如RS485等）形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。同時(shí)，每個(gè)控制器可以通過RS485總線將相應(yīng)的報(bào)警信息傳給位于各個(gè)位置的下位機(jī)，從而形成一個(gè)完整的防火、早期滅火局域網(wǎng)。隨著越來越多的產(chǎn)品進(jìn)入市場，國家也制定了相應(yīng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)都是多線制的開關(guān)量系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)呈星型接法，每個(gè)探測器分別用兩根線與控制器相連，系統(tǒng)中的探測器只能反映出三種狀態(tài)，分別表示報(bào)警、正常和故障，隨后出現(xiàn)n+1線制的開關(guān)量系統(tǒng)，也就是說n個(gè)探測器共用一根地線，這樣就在一定程度上減少了系統(tǒng)的布線。從而在二十世紀(jì)八十年代后期在國內(nèi)出現(xiàn)了總線制開關(guān)量火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)仍然采用開關(guān)量探測器，探測器被安裝在編址底座上，底座同時(shí)具有檢測探測器工作狀態(tài)的功能和控制通信的能力。每臺(tái)控制器可以用多個(gè)獨(dú)立的回路總線。這種總線制火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅使得該領(lǐng)域在技術(shù)上取得了較大的發(fā)展，而且也為工程施工、布線、調(diào)試、維護(hù)帶來了極大的方便。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警或故障時(shí)，都能在控制器上反映出每個(gè)點(diǎn)的具體位置。一九九四年在國內(nèi)規(guī)模最大的北京國際消防產(chǎn)品博覽會(huì)上，國外一些廠家將他們的智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)拿來展出，使得國內(nèi)同行們對(duì)智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)有了初步的了解。如開關(guān)量系統(tǒng)只能反映出火災(zāi)發(fā)展過程中的兩個(gè)狀態(tài)，即要么是正常，要么是報(bào)警。此后，國內(nèi)部分企業(yè)開始研究、開發(fā)智能型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。但都有一個(gè)明顯的特征，就是網(wǎng)絡(luò)化模塊化，應(yīng)用了一些成熟的、標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線技術(shù)。 系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)和功能大空間火災(zāi)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)是由火災(zāi)報(bào)警控制器、火災(zāi)探測器、手動(dòng)報(bào)警裝置、報(bào)警裝置等組成。系統(tǒng)也應(yīng)該報(bào)出系統(tǒng)的斷線、短路及接地等故障。它主要分五部分：它接收人工或自動(dòng)火災(zāi)探測器送來的信號(hào)，送至CPU加以判斷，確認(rèn)，并認(rèn)識(shí)相應(yīng)的編碼地址。監(jiān)控單元的作用主要有兩個(gè)：一個(gè)是檢查報(bào)警控制器與探測器以及下位機(jī)與上位機(jī)之間的線路的狀態(tài)是否存在斷路，短路等故障，如果存在這些故障，報(bào)警器應(yīng)給出故障聲報(bào)警，以確保系統(tǒng)工作的可靠。實(shí)時(shí)時(shí)鐘記下第一次火災(zāi)報(bào)警的時(shí)間，直到火警消除，復(fù)位后方恢復(fù)正常。一個(gè)是采用220V市電整流進(jìn)行正常供電。火災(zāi)報(bào)警控制器本身應(yīng)提供一個(gè)工作時(shí)鐘，用于對(duì)工作狀態(tài)提供監(jiān)測參考。火災(zāi)報(bào)警控制器應(yīng)具有一對(duì)以上的工作接點(diǎn)，用于火災(zāi)報(bào)警時(shí)的直接聯(lián)動(dòng)控制，如控制警鈴、啟動(dòng)自動(dòng)滅火系統(tǒng)等。通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料和篩選器件，最終確立了設(shè)計(jì)中上述各工作模塊所采用的具體器件。鍵盤顯示裝置直接與單片機(jī)的P3口相連，完成鍵盤輸入和LED顯示控制功能。 火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)方案論證在上述最終方案確定之前，火災(zāi)報(bào)警控制器選用的是MC8051，理由是MC8051功能強(qiáng)大，外圍電路簡單，資料比較多，設(shè)計(jì)中會(huì)省去一大部分的工作。最終方案中所選用的STC89C51作為主控制器，其數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器的容量是足夠系統(tǒng)的要求的。煙霧傳感器采用比較流行的MQ2煙霧傳感器模塊，該模塊具有快速響應(yīng)恢復(fù)、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性、對(duì)煙霧有良好的靈敏度。，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。（在系統(tǒng)可編程），IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/，TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成。，其中定時(shí)器0還可以當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用。 STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC89C51RC/RD+。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。在能滿足系統(tǒng)的性能要求的情況下，可優(yōu)先考慮采用此種方案。用AT89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，與8031外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的最小應(yīng)用系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)省去了外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的工作。 STC89C51的最小系統(tǒng) 下位機(jī)輸入通道元器件選擇隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的發(fā)展，人員、設(shè)備和建筑對(duì)消防保護(hù)的要求也越來越高，促使火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警系統(tǒng)不斷采用新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)人類生命和財(cái)產(chǎn)安全的可靠保障。所以，有好的火災(zāi)探測器在現(xiàn)場可靠的運(yùn)行是很重要的！由于本設(shè)計(jì)方案只針對(duì)普通的大空間可能發(fā)生的火災(zāi)，所以本設(shè)計(jì)方案選用感煙探測器和感溫探測器兩種。DS18B20是1—Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)，超低的硬件開銷，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，是測溫系統(tǒng)的不二選擇。2）先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。C。5）可選擇寄生工作方式。C~+125176。F~+257176。7）內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能。，采用兩個(gè)DS18B20作為溫度采集系統(tǒng)。感煙探測器采用的是MQ2煙霧傳感器模塊，它能準(zhǔn)確的探測到，CO，甲烷，煙霧等多種可能引發(fā)火災(zāi)的氣體的存在。該模塊具有如下特點(diǎn)：1）具有信號(hào)輸出指示。3）TTL輸出有效信號(hào)為低電平。5）對(duì)液化氣，天然氣，城市煤氣，煙霧有較好的靈敏度。7）快速的響應(yīng)恢復(fù)特性。 ADC0832的引腳結(jié)構(gòu)圖 ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一個(gè)的模擬量轉(zhuǎn)換要求，其內(nèi)部電源輸入與參考電壓復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0V——5V之間。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。 正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別為CS、CLK、DO、DI。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片被禁用，CLK和DO/DI的電平可以任意。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)有處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第二、三個(gè)脈沖下降之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換；當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換；當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN進(jìn)行輸入。到第三個(gè)脈沖的下降之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的讀取。直到第十一個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，到此一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第十九個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。 ADC083MQ2煙霧傳感器模塊及單片機(jī)接口電路（2）ADC0832內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC0832由一個(gè)8位輸入寄存器、一個(gè)8位DAC寄存器和一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。 下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理 鍵盤/顯示接口電路設(shè)計(jì)本模塊以STC89C51單片機(jī)為控制核心，由于本模塊只用了5個(gè)按鍵，不需要譯碼器，直接與單片機(jī)的P3口相連，如圖所示，大大簡化了硬件設(shè)計(jì)，充分的利用了單片機(jī)的資源，這也是本設(shè)計(jì)的巧妙所在。通過軟件編程，負(fù)責(zé)鍵盤掃描、消除抖動(dòng)處理和顯示輸出工作。在火災(zāi)可能發(fā)生或發(fā)生時(shí)在或者某個(gè)火災(zāi)探測器出現(xiàn)問題的時(shí)候，都需要火災(zāi)的聲報(bào)警系統(tǒng)來提醒工作人員或告知有關(guān)人員逃生?；馂?zāi)報(bào)警控制器在兩種情況下發(fā)出聲音報(bào)警：當(dāng)檢測到故障信號(hào)時(shí)（如傳感器斷線，電纜斷線或傳感器接觸不良時(shí)）由蜂鳴器發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，蜂鳴器工作電流12mA。 聲報(bào)警系統(tǒng)電路原理圖 電源電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，由于MQ2煙霧傳感器模塊對(duì)電流要求比較高，故外加的穩(wěn)壓器必須達(dá)到足以提供模塊工作以及其他電路工作的條件，所以本系統(tǒng)采用開關(guān)電源芯片LM2576完成從12V到5V的轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)供電。它內(nèi)含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下： ●最大輸出電流：3A； ●最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V； ●輸出電壓：、5V、12V、15V和ADJ（可調(diào)）等可選； ●振東頻率：52kHz； ●轉(zhuǎn)換效率：75%～88%（不同電壓輸出時(shí)的效率不同）； ●控制方式：PWM；●工作溫度范圍：40℃ ～ +125℃ ●工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制； ●工作模式控制：TTL電平兼容； ●所需外部元件：僅四個(gè)（不可調(diào)）或六個(gè)（可調(diào)）；●器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制； ●封裝形式：TO220或TO263。IC采用LM2576，CCCC7分別為輸入端和輸出端濾波電容，D1為續(xù)流二極管。 +5V直流穩(wěn)壓原理圖 +5V3A直流穩(wěn)壓電路參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，（）:= (VinVout)*Vout/Vin*1000/f上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓，Vout是LM2576的輸出電壓，f是LM2576的工作振蕩頻率值（52kHz）。而輸出電容C6的值應(yīng)根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算（單位：uF）：C=13300Vin/Vout*L上式中，Vin是LM2576的最大輸入電壓，Vout是LM2576的輸出電壓，L是經(jīng)過計(jì)算并查表選出的電感L1的值，其單位是uH。對(duì)于5V電壓輸出而言，推薦使用耐壓值為16V。推薦使用IN582X系列的肖特基二極管。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主機(jī)程序流程圖為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，本系統(tǒng)采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通