基于單片機(jī)的火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計

1、火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計 作者姓名: 專業(yè)名稱:測控技術(shù)與儀器 指導(dǎo)老師: 摘摘 要要 火災(zāi)已成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力最強(qiáng)的災(zāi)害之一。 在工業(yè)和民用建筑、賓館、酒店、圖書館、科研和商業(yè)部門，火 災(zāi)報警系統(tǒng)已成為必要的裝置?；馂?zāi)報警系統(tǒng)對現(xiàn)代建筑起著極 其重要的安全保障作用?；馂?zāi)報警控制器是火災(zāi)報警系統(tǒng)的核心。 火災(zāi)報警系統(tǒng)通過一定的方式向火災(zāi)報警控制器發(fā)出火災(zāi)報警信 號，火災(zāi)報警控制器收到報警信號后，立即發(fā)出聲光報警，并打 開消防聯(lián)動裝置。本設(shè)計的檢測裝置由離子感煙傳感器 UD-02 和與之配套的專用集成電路 DQ-295 等組成，通過對現(xiàn)場的火災(zāi) 參數(shù)采集，模/數(shù)轉(zhuǎn)換，地址編碼，然后傳送給單

2、片機(jī)，由單片 機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運算處理，判斷現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)。這種信號處理 方式將單片機(jī)用于火災(zāi)模式判別，可以根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時，火災(zāi)參 數(shù)的發(fā)展變化規(guī)律來識別真假火災(zāi)，不同于傳統(tǒng)單一的定值判別 方式，有利于提高火災(zāi)判別的準(zhǔn)確性。 關(guān)鍵詞 火災(zāi)報警系統(tǒng)；火災(zāi)探測器；單片機(jī)； 控制； 消防聯(lián) 動 ABSTRACT In our country, as a disaster, the fire has many characteristics, such as: mediocrity, breakage and influence. . In the instruction of industry and

3、 civil, hotel, grogshop, library, the department of scientific research and trade, the fire alarm system has become the necessary installation. The fire alarm system has important functions to the modern buildings. The fire alarm system controller is its core. Fire alarm system of hotel sends out th

4、e correlated signal to the single Chip MircroComputer in some way,then the single Chip MircroComputer will drive the Acousto-optics alarm device and the linkaged fire preventional device after receive the signal.In this Paper,the mointor deveice is made of Ion feeling smoke sensor with the model of

5、UD-02 and its corresponding integrated connection chip with the model of DQ-295.It will gather all the fire Parameter ,then Process the data in A/D converter in order to judge whether there may be a fire or not,the core unit of this Processing way of signal is a single Chip MircroComputer,it has the

6、 ability to identificate the true or false fire according to the processed date.It is very advantage to inhance the accurate degree of the fire. Keywords: Fire alarm system；fire detector；MCU; control ； linkaged fire preventional device 目錄目錄 摘摘 要要.I ABSTRACTABSTRACT.II 目錄目錄 .III 1 1 緒論緒論 .1 1.1 課題背景.

7、1 1.2 現(xiàn)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)比較 .1 1.2.1 傳統(tǒng)火災(zāi)探測技術(shù) .2 1.2.2 智能火災(zāi)探測技術(shù) .2 1.3 火災(zāi)報警系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展情況 .3 1.4 本設(shè)計研究的主要任務(wù)及意義 .4 2 2 系統(tǒng)原理及總體方案設(shè)計系統(tǒng)原理及總體方案設(shè)計 .5 2.1 系統(tǒng)原理 .5 2.2 系統(tǒng)設(shè)計 .6 2.2.1 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計 .6 2.2.2 系統(tǒng)總構(gòu)架的設(shè)計 .6 3 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 .8 3.1 硬件組成 .8 3.2 煙霧信號采集模塊 .9 3.2.1 離子感煙傳感器的原理 .9 3.2.2 離子感煙傳感器專用集成電路 DQ-295 .13 3.2.3 離子感煙

8、火災(zāi)報警器應(yīng)用電路 .15 3.3 單片機(jī)控制中心.16 3.3.1 時鐘電路及其功能要求 .16 3.3.2 中斷系統(tǒng) .17 3.4 聲光報警模塊 .20 3.4.1 聲音報警電路 .20 3.4.2 LED 顯示器 .21 3.5 接口芯片 8243 .22 3.6 電源系統(tǒng)設(shè)計 .23 3.7 消防聯(lián)動裝置 .25 4 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計 .27 4.1 主程序設(shè)計 .27 4.2 讀數(shù)子程序 .27 4.3 查找報警點子程序 .28 4.4 顯示及報警子程序 .29 4.5 聯(lián)動消防 .30 4.6 延時子程序 .31 5 5 總結(jié)總結(jié) .32 5.1 全文工作總結(jié) .32

9、 5.2 系統(tǒng)展望 .32 致謝致謝 .34 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .35 附錄附錄 .36 1 緒論緒論 1.1 課題背景課題背景 火災(zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā) 生。發(fā)達(dá)國家的火災(zāi)較多，死亡人數(shù)卻相對較少，這與發(fā)達(dá)國家 的生活水平高以及消防設(shè)施完善有關(guān)。我國火災(zāi)事故相對于發(fā)達(dá) 國際而言偏少，但是火災(zāi)帶來的人員和財產(chǎn)損失卻相對很高。 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，我國生產(chǎn)力水平達(dá)到 了前所未有的高度?；馂?zāi)也成為我國常發(fā)性和破壞性以及影響力 最強(qiáng)的災(zāi)害之一。經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下 建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi) 發(fā)生的數(shù)量及

10、其造成的損失呈逐年上升趨勢。例如，以高層建筑 來說，其都有建筑高、建筑面積大、用電設(shè)備多、供電要求高、 人員集中等特點。在這樣的地方場所內(nèi)，各種電氣電子設(shè)備高度 集中且處于長期運行狀態(tài)，電器設(shè)備過載、過熱、短路的火災(zāi)隱 患較多；另外，由于人群的集中，也從客觀上存在著火災(zāi)隱患。 一旦發(fā)生火災(zāi)將很難及時救助，勢必給國家和個人帶來不可估量 的損失。 為此，火災(zāi)報警系統(tǒng)就是為了滿足這一需求而研制出來的，并 越來越被人們所接受，其自身技術(shù)水平也隨著人們需求的不斷提 高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善?，F(xiàn)在，火災(zāi)自動報 警系統(tǒng)已經(jīng)是隨時警惕火災(zāi)、及時報警以及可以達(dá)到可以輸出聯(lián) 動滅火型號的忠實哨兵，是

11、早期報警的有力手段。實踐證明，設(shè) 置先進(jìn)的火災(zāi)報警以及自動滅火系統(tǒng)是自防自救的關(guān)鍵。 1.2 現(xiàn)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)比較現(xiàn)有火災(zāi)自動報警系統(tǒng)比較 隨著傳感器技術(shù)及火災(zāi)特征性研究的發(fā)展，復(fù)合探測技術(shù)逐 漸成熟，將來勢必從根本上解決由于特征分析無法辨識火災(zāi)與非 火災(zāi)參數(shù)而引起的各種問題。 我國自 1985 年以來，單片機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用取得了一定的進(jìn)展， 尤其進(jìn)入 90 年代以后，在自動控制、智能儀表、自動測試、家 電、通訊領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用，其中用單片機(jī)開發(fā)的火災(zāi)自動 報警器就是很好的一例?；馂?zāi)自動報警器最初是以晶體管繼電器 為分立元件的產(chǎn)品，80 年代末，90 年代初隨著微型計算機(jī)的開 發(fā)應(yīng)用，出

12、現(xiàn)了以微機(jī)為核心的通用火災(zāi)報警器。它的應(yīng)用使人 們對火災(zāi)的控制能力大大增強(qiáng)，使危害大大降低。火災(zāi)報警器的 主要心臟部件就是單片機(jī)，通過它接收來自火災(zāi)探測器的報警信 號，經(jīng)過確認(rèn)后，進(jìn)行相應(yīng)的處理?？梢?，從信號的接收處理到 報警甚至消防，完全實現(xiàn)了自動控制，單片機(jī)在其中起到了關(guān)鍵 的作用。 1.2.1 傳統(tǒng)火災(zāi)探測技術(shù)傳統(tǒng)火災(zāi)探測技術(shù) 傳統(tǒng)的火災(zāi)探測報警技術(shù)是由火災(zāi)探測器感知現(xiàn)場的某種火災(zāi) 參數(shù)(如煙濃度、溫度等)，當(dāng)被感知的火災(zāi)參數(shù)達(dá)到某個限度值 后，火災(zāi)探測器通過一定的方式向火災(zāi)報警控制器發(fā)出火災(zāi)報警 信號，火災(zāi)報警控制器收到報警信號后，立即發(fā)出聲光報警。這 種信號處理方式的火災(zāi)報警設(shè)備在實

13、際應(yīng)用中有幾個不足之處： (1)探測器的靈敏度固定，不易改變，這樣在不同場合、不同 環(huán)境中使用就不能選擇最佳的火災(zāi)探測靈敏度，選擇高了容易誤 報警，選擇低了一旦發(fā)生火災(zāi)，報警不及時會損失嚴(yán)重。 (2)火災(zāi)探測報警系統(tǒng)缺乏故障的自診斷、自排除能力?；馂?zāi) 報警系統(tǒng)是長年不間斷運行的設(shè)備，要求具有高度可靠的性能。 (3)火災(zāi)報警的判據(jù)單一，對環(huán)境背景的干擾影響無法消除， 這樣在一些場合就不能提供準(zhǔn)確的報警。傳統(tǒng)的火災(zāi)探測報警系 統(tǒng)的火災(zāi)判據(jù)僅僅是根據(jù)某種火災(zāi)參數(shù)是否達(dá)到某一定值來確定， 這一判別工作是在火災(zāi)探測器中由硬件電路實現(xiàn)的，這樣就有可 能由于環(huán)境背景的影響，或火災(zāi)探測器內(nèi)部電路的緩慢漂移，產(chǎn)

14、 生誤報。 1.2.2 智能火災(zāi)探測技術(shù)智能火災(zāi)探測技術(shù) 為了克服傳統(tǒng)火災(zāi)探測技術(shù)的弊病，近年來發(fā)展了智能型火災(zāi) 報警技術(shù)，完全擺脫了傳統(tǒng)的火災(zāi)報警信號處理方式，使得火災(zāi) 報警系統(tǒng)的可靠性有較大提高，這種智能分幾個方面： (1)探測智能：采用單片機(jī)作為信號處理芯片，通過對現(xiàn)場的 火災(zāi)參數(shù)采集，模/數(shù)轉(zhuǎn)換，地址編碼，然后傳送給火災(zāi)報警控 制器，由火災(zāi)報警控制器中的計算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運算處理，判斷 現(xiàn)場是否發(fā)生火災(zāi)，這種信號處理方式將計算機(jī)用于火災(zāi)模式判 別，可以根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時，火災(zāi)參數(shù)的發(fā)展變化規(guī)律來識別真假 火災(zāi)，改變傳統(tǒng)單一的定值判別方式，有利于提高火災(zāi)判別的準(zhǔn) 確性。 (2)監(jiān)控智能：在傳統(tǒng)

15、的百家系統(tǒng)中監(jiān)控功能智能由硬件邏輯 電路來完成。不僅增加成本，而且許多系統(tǒng)內(nèi)部的故障都不能報 警。采用智能技術(shù)后，系統(tǒng)的正常維護(hù)工作由計算機(jī)自身的軟件 完成，周期地運行自診斷程序，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的任何微小的故障， 大大提高了系統(tǒng)運行的可靠性能。 (3)抗干擾智能：由于系統(tǒng)的運行環(huán)境比較復(fù)雜，有時線路上 和環(huán)境空間存在著嚴(yán)重的干擾信號，這些在傳統(tǒng)的報警系統(tǒng)中難 以濾除，影響系統(tǒng)的正常運行?？垢蓴_智能采用各種消除干擾的 軟件技術(shù)(如數(shù)字濾波等)，把干擾信號限制到最低限度，提高和 系統(tǒng)的抗干擾能力。 1.3 火災(zāi)報警系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展情況火災(zāi)報警系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展情況 我國火災(zāi)報警系統(tǒng)起步較發(fā)達(dá)國家晚幾十

16、年，從上世紀(jì) 70 年 代我國才開始研制生產(chǎn)火災(zāi)報警系統(tǒng)產(chǎn)品。進(jìn)入 80 年代后，國 內(nèi)主要廠家也多是模仿國外產(chǎn)品，或是引進(jìn)國外技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)， 沒有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場也剛剛開始發(fā)育?；馂?zāi)報 警產(chǎn)品真正發(fā)展是在 90 年代以后，隨著政府逐漸開放國門，國 外企業(yè)開始大量進(jìn)入中國消防市場，帶來先進(jìn)技術(shù)的同時也促進(jìn) 了市場的成熟。這時期，我國生產(chǎn)火災(zāi)報警產(chǎn)品的企業(yè)也得到了 快速發(fā)展。 也就是說，我國的火災(zāi)報警器控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡 單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。目前已有多家 科研院所和廠家致力于研發(fā)適合我國消防領(lǐng)域特點的火災(zāi)自動報 警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品，在部分城市

17、建立了火災(zāi)報警監(jiān)控網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)，在消防監(jiān)控和滅火救援方面發(fā)揮了重要作用。雖然我國 應(yīng)用自動報警裝置的時間并不長，但是據(jù)不完全統(tǒng)計，準(zhǔn)確報警 事例已達(dá)數(shù)千次。資料顯示，凡裝有自動報警系統(tǒng)的建筑物中， 當(dāng)火情發(fā)生時，由于能夠及時報警，把火災(zāi)消滅在初期，從而大 大減少了火災(zāi)的危害。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，火災(zāi)探測與報警技 術(shù)也在不斷提高。作為一門多專業(yè)、多學(xué)科的綜合性火災(zāi)探測與 報警技術(shù)，近幾年得到了迅速發(fā)展，已成為人類與火災(zāi)作斗爭的 重要手段。 1.4 本設(shè)計研究的主要任務(wù)及意義本設(shè)計研究的主要任務(wù)及意義 本設(shè)計研究的火災(zāi)報警系統(tǒng)，它主要應(yīng)用在賓館、酒店的場 合。其中，火災(zāi)報警控制器是一種能接收、顯示和

18、傳遞火災(zāi)報警 等信號的報警裝置，它是火災(zāi)報警系統(tǒng)的主要組成部分?；馂?zāi)報 警探測器是監(jiān)視周圍環(huán)境狀況的“感覺器官”，而火災(zāi)報警控制器 則是系統(tǒng)的“神經(jīng)”、 “大腦”，是整個系統(tǒng)的核心。火災(zāi)報警控制 器擔(dān)負(fù)著監(jiān)視探測器及系統(tǒng)自身的工作狀況、處理火災(zāi)探測器輸 出的報警信號、進(jìn)行聲光報警、指示報警的具體部位、時間及執(zhí) 行相應(yīng)的輔助控制等任務(wù)。 研制火災(zāi)報警控制器的目的是為了 立足于掌握核心開發(fā)技術(shù)，降低系統(tǒng)成本。 但是，鑒于筆者的知識水平所限，本設(shè)計研究的目的僅限于： 能綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本知識、基本技能；分析、解決本 專業(yè)實際問題的能力；全面分析、考慮問題的思維方式、工作方 法；計算、繪圖和編

19、寫設(shè)計文件的能力以及實際工作能力、社會 活動能力。當(dāng)然選擇這個課題，是立足于自動化控制的培養(yǎng)目標(biāo)， 體現(xiàn)了本專業(yè)工程訓(xùn)練的要求。自動化專業(yè)的靈魂是控制，控制 的核心思想是反饋，反饋的前提是檢測， 火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計 這一題目也能反應(yīng)出學(xué)習(xí)的結(jié)晶。 2 系統(tǒng)原理及總體方案設(shè)計系統(tǒng)原理及總體方案設(shè)計 2.1 系統(tǒng)原理系統(tǒng)原理 火災(zāi)報警系統(tǒng)，一般由火災(zāi)探測器和控制器組成。其中火災(zāi)探 測器是識別火災(zāi)是否發(fā)生的專門儀器，根據(jù)建筑物或?qū)嵉貓鏊?要求，安裝不同類型的火災(zāi)探測器?；馂?zāi)探測器主要分為感煙探 測器、感溫探測器和光輻射探測器三大類，其中離子感煙探測器 穩(wěn)定性能較好，誤報率低，壽命長等優(yōu)點，在火災(zāi)報

20、警系統(tǒng)中被 廣泛使用。此設(shè)計即是從離子感煙探測器出發(fā)進(jìn)行研究的。 火災(zāi)報警系統(tǒng)如圖 2-1 所示?，F(xiàn)場火災(zāi)報警器通過對探測器火 情信息的檢測，使用智能識別算法實現(xiàn)對火災(zāi)的監(jiān)測。當(dāng)報警器 監(jiān)測到火情信息后，產(chǎn)生聲光報警信號，同時打開聯(lián)動消防裝置。 離子感煙傳感器信號調(diào)理電路采樣比較 信號調(diào)理電路離子感煙傳感器采樣比較 采樣比較 采樣比較 離子感煙傳感器 離子感煙傳感器信號調(diào)理電路 信號調(diào)理電路 災(zāi) 火 控 制 器 模 塊 聲光報警 顯示記錄 聯(lián)動消防 圖 2-1 火災(zāi)報警系統(tǒng)原理圖 2.2 系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計 2.2.1 系統(tǒng)各模塊的設(shè)計系統(tǒng)各模塊的設(shè)計 第一，傳感器的設(shè)計。傳感器的作業(yè)環(huán)境是非常

21、關(guān)鍵的一環(huán)， 這決定了在具體環(huán)境中傳感器的選型問題。傳感器所要達(dá)到的任 務(wù)目標(biāo)必須準(zhǔn)確無誤地反應(yīng)傳感器在規(guī)定的工作環(huán)境中的作用。 本設(shè)計選用離子感煙傳感器（UD-02 型離子感煙傳感器） 。相對 于感溫傳感器和氣體傳感器，離子感煙傳感器能在火災(zāi)超早期作 出準(zhǔn)確判斷。 第二，單片機(jī)的選取。根據(jù)要求，本設(shè)計選用的單片機(jī)為 AT89C51。 第三，接口芯片。本設(shè)計的接口芯片采用并行接口芯片 8243。通過 8243 進(jìn)行多探頭監(jiān)控。 第四，報警裝置。本設(shè)計的報警裝置采用聲光報警裝置：首先， 起火點會發(fā)出聲音報警；同時，總控端也會產(chǎn)生聲音報警并會顯 示具體的著火地點（即探頭位置） 。 第五，電源的設(shè)計

22、。由于要整個系統(tǒng)必須 24 小時連續(xù)工作， 并要保證在市電突然停止供電的一定時間內(nèi)保持系統(tǒng)正常工作， 所以系統(tǒng)采用雙電源供電模式。即采用主供電模式和從供電模式 達(dá)到一用一備的目的。具體設(shè)計見后闡述。 第六，消防聯(lián)動裝置。當(dāng)單片機(jī)探測到火情后，會自動打開聯(lián) 動消防裝置。 2.2.2 系統(tǒng)總構(gòu)架的系統(tǒng)總構(gòu)架的設(shè)計設(shè)計 火災(zāi)報警系統(tǒng)，能對監(jiān)測點進(jìn)行自動檢測，一旦出現(xiàn)火情能立 即報警，并能指示出發(fā)生火災(zāi)的具體地點。本火災(zāi)報警系統(tǒng)具有 結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等特點。 硬件電路如圖 2-2 所示，主機(jī)選用 AT89C51 單片機(jī)，4 線/7 線譯碼器選用 74LS48，數(shù)碼顯示部分選用 BS212 共

23、陰數(shù)碼管， 報警電路可選用一片 KD9561 及放大器、揚聲器來構(gòu)成，多點檢 測電路選用 8243 并行 I/O 口。由于 8243 每片有四個口，每個口 有四個點，故每片 8243 可監(jiān)測 16 個離子煙霧探測器探頭，圖 2-2 用了兩片 8243，即可檢測 32 個探頭。根據(jù)需要，還可增加 8243 的數(shù)量。 圖 2-2 火災(zāi)報警系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件設(shè)計 火災(zāi)報警系統(tǒng)硬件的設(shè)計在 2.2 中已經(jīng)作了初步的探討，本 章將繼續(xù)講述該系統(tǒng)硬件的設(shè)計并予以深化。 3.1 硬件組成硬件組成 通過對火災(zāi)情況的分析，本設(shè)計采用如圖 3-1 所示的硬件組成， 報警器硬件由煙霧信號采集模

24、塊，聲光報警模塊以及聯(lián)動消防模 塊組成。圖中 1，2，3 組成數(shù)據(jù)采集模塊，4，5 組成聲光報警 模塊，5，6 組成聯(lián)動消防裝置。其中，1 為傳感器，將現(xiàn)場煙霧 濃度這一非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；2 為信號調(diào)理電路，將傳感器 輸出的電信號進(jìn)行調(diào)理（放大、濾波等） ，使之滿足比較轉(zhuǎn)換電 路的要求；3 為比較轉(zhuǎn)換電路，完成將煙霧傳感器輸出的模擬信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。聲光報警模塊由單片機(jī)和報警電路組成，由 單片機(jī)控制實現(xiàn)不同的聲光報警（異常報警、故障報警、火災(zāi)報 警）功能。下面對上述的各模塊進(jìn)行詳細(xì)的介紹 圖 3-1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件框圖 3.2 煙霧信號采集模塊煙霧信號采集模塊 圖 3-1 中 1

25、，2，3 組成煙霧數(shù)據(jù)采集模塊，將現(xiàn)場煙霧濃度這 一非電信號轉(zhuǎn)化為電信號，并以數(shù)字量的形式送給單片機(jī)。 3.2.13.2.1 離子感煙傳感器的原理離子感煙傳感器的原理 離子感煙傳感器探頭電路是利用兩片放射性物質(zhì) 241（AM） 源構(gòu)成的兩個電離室（檢測電離室和補(bǔ)償電離室） 及場效應(yīng)晶體管（EFT）等電子元件件組成。 其工作原理為：P1 和 P2 是一相對的電極，在電極之間放有 放射源 241 镅，由于它持續(xù)不斷地放射出 射線， 粒子以 高速運動，撞擊空氣分子，從而使極板間空氣分子電離為正離子 和負(fù)離子（電子） ，這樣電極之間原來不導(dǎo)電的空氣具有了導(dǎo)電 性，實現(xiàn)這個過程的裝置我們稱它為電離室，如

26、圖 3-2 所示 圖 3-2 電離電流的形成 如果在極板 P1 和 P2 間加上一個電壓 E，極板間原來做雜亂無 章運動的正負(fù)離子，此時在電場的作用下，正負(fù)離子做有規(guī)則的 運動，正離子向負(fù)極運動，負(fù)離子向正極運動，從而形成了電離 電流 I。當(dāng)然，施加電壓 E 愈高，電離電流愈大。直到電離電流 增加到一定值時，外加電壓再增高，電離電流也不會增加，形成 一個飽和電流 IS。如圖 3-3 所示 圖 3-3 電離電流和電壓的關(guān)系 電離室又可分為雙極性和單極性兩種。整個電離室全部被 a 射 線所照射，電離室內(nèi)的空氣都被電離，我們把這種電離室稱為雙 極性電離室。而單極性是指電離室局部被 a 射線所照射，使

27、一部 分形成電離區(qū)，而未被 a 射線所照射的部分則為非電離區(qū)，即主 探測區(qū)。 本設(shè)計選用的離子感煙傳感器 UD-02 為單極性的。當(dāng)發(fā)生火 災(zāi)時煙霧進(jìn)入電離室后，單極性電離室要比雙極性電離室的電流 變化大，也就是說可以得到較大的電壓變化量，從而可以提高離 子感煙傳感器的靈敏度。 同時在離子感煙傳感器設(shè)計中，是將兩個單極性電離室串聯(lián)起 來。如圖 3-4 所示，一個作為檢測電離室 AB（也叫外電離室） ， 做成煙霧容易進(jìn)入的結(jié)構(gòu)；另一個作為補(bǔ)償電離室 BC（也叫內(nèi) 電離室） ，做成煙粒子難進(jìn)入而空氣又能緩慢進(jìn)入的結(jié)構(gòu)形式。 電離室采用這種串聯(lián)的方式，主要是為了減少環(huán)境溫度、濕度、 氣壓等自然條件的

28、變化對電離電流的影響，提高離子感煙探測器 的環(huán)境使用能力和穩(wěn)定性（離子感煙探測器電路主要有三部分組 成，即前置放大器，總線無極性變換電源電路以及解碼電路） 。 圖 3-4 離子感煙探測器工作原理圖 在正常工作狀態(tài)下，放射源放出的射線電離了電離室的空氣，便有電流 從 A 經(jīng)過 B 流向 C，這時電離室是一個典型的電阻元件。在初始條件下， B 點的電位 Vb 是相對穩(wěn)定的，煙霧進(jìn)入 AB 之間的檢測室時，電離狀態(tài) 發(fā)生變化，導(dǎo)致 AB 之間的電阻阻值變化，而 BC 間組成的參照室因為不 感覺煙的存在，基本保持阻值初始狀態(tài)不變，根據(jù)歐姆定律，在 B 點上 分壓值發(fā)生相應(yīng)的變化，這個變化經(jīng)過電路放大，

29、作為火警信號輸出，從 而實現(xiàn)煙信號到電信號的轉(zhuǎn)變。 至于煙霧進(jìn)入 AB 檢測室是如何使電離狀態(tài)發(fā)生變化，是因為 當(dāng)煙霧進(jìn)入電離室 AB 時，部分正離子和負(fù)離子被吸附在了煙霧 顆粒或者那些燃燒生成物上，所以他們在電場中的速度比原來慢 得多，并且在移動中部分正負(fù)離子中和，這樣到達(dá)正負(fù)極板的離 子數(shù)量相對減少，從而離子電流變小。煙霧數(shù)量越多，離子電流 就越小，而 BC 電離室基本無煙霧進(jìn)入，離子電流恒定，這樣就 改變了 B 點的電位。 如圖 3-5 是離子感煙傳感器的等效電路圖，無煙霧時，B 點電 位約為 1/2E。若有煙霧，外電離室的離子電流減小，等效電阻 增加，B 點電位下降，其下降程度與煙霧數(shù)

30、量成正比。有煙霧和 無煙霧時其電位差可達(dá) 1V 以上。 圖 3-5 離子感煙傳感器等效電路圖 本設(shè)計選用的 UD-02 型離子感煙傳感器具有靈敏度、可靠性 好，性能符合標(biāo)準(zhǔn)等特點。其對外有三個引出腳：A 電極（接電 源正端+9V） 、C 電極（接地） 、B 電極（收集電極即輸出端） ， 外形如圖 3-6 所示。 圖 3-6 UD-02 型傳感器 3.2.2 離子感煙傳感器專用集成電路離子感煙傳感器專用集成電路 DQ-295 根據(jù)設(shè)計選用的 UD-20 型離子感煙傳感器，有 DQ-295 與之相 配套的專用集成電路。DQ-295 的管腳排列如圖 3-7 所示， 圖 3-7 DQ-295 管腳圖

31、DQ-295 各引腳功能如下： 第 15 腳接離子感煙傳感器的收集電極；12 腳為內(nèi)部振蕩器的 外接電容腳；7 腳接定時電阻；14、15 腳為輸入保護(hù)用；5 腳為 發(fā)光管 LED；1 與 4 腳為檢測腳；3 與 15 腳為電壓與靈敏度設(shè) 置腳；10 與 11 腳為報警輸出腳。其內(nèi)部功能框圖見圖 3-8 所示。 圖 3-8 DQ-295 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 DQ-295 集成塊內(nèi)部設(shè)有檢測信號閥值設(shè)置（超過閥值即輸出 報警聲）以及電池（或電源）低壓設(shè)置（電壓低于某值時發(fā)出報 警聲） 。 見圖 3-8，其中 A1 是電池低電壓比較器 A2 信號電壓比較 器。 A1 作為檢測電池電壓的比較器，用來檢測電池

32、的分壓與內(nèi)部穩(wěn) 壓管相比較，若電池電壓較高，比較器 A1 端輸出高電平；若電 池電壓不足，則 A1 輸出低電平，并給出電池電壓不足的報警聲 （每 24 個時鐘脈沖檢測一次） 。3 腳為電池電壓外部設(shè)置端，可 以通過外接電阻網(wǎng)絡(luò)來改變其低電壓報警閥值。 A2 是檢測信號閥值比較器，無煙霧信號時，傳感器的輸出平 衡電壓大于內(nèi)部設(shè)置的閥值電壓，比較器 A2 輸出低電平；當(dāng)有 煙霧信號時，傳感器輸出電壓下降 1V 左右，則其電壓小于內(nèi)部 設(shè)置的閥值電壓，A2 翻轉(zhuǎn)為輸出高電平，并發(fā)出調(diào)制報警聲。 與 A1 一樣，也可以通過第 13 腳的外接電阻網(wǎng)絡(luò)來改變閥值電 平高低。 3.2.3 離子感煙火災(zāi)報警器

33、應(yīng)用電路離子感煙火災(zāi)報警器應(yīng)用電路 (1)電路原理： 離子感煙火災(zāi)報警器的應(yīng)用電路見圖 3-9 所示。它由離子感煙 傳感器 UD-02 和與之配套的專用集成電路 DQ-295 等組成。 圖 3-9 離子感煙火災(zāi)報警器 離子感煙傳感器由內(nèi)外兩個電離室組成，當(dāng)空氣中無煙霧時， 輸出端 B 輸出電平約等于 1/2 電源電壓即 4.5V，這時集成塊不 工作，壓電陶瓷喇叭無聲。當(dāng)空氣中有煙霧粉塵時，煙霧顆粒進(jìn) 入傳感器的外電離室，使離子電流大幅下降，相當(dāng)于等效電阻增 大，所已 B 端電平下降。此電平下降的信號加到集成塊的第 15 腳，使集成塊觸發(fā)工作，第 10、11 腳就輸出調(diào)制的報警信號， 推動壓電陶

34、瓷報警喇叭發(fā)出響亮的報警聲。 (2)元器件選擇與制作 電阻 R 均用 RTX1/8W 型炭膜電阻器； 電容可用 CT1 型磁介電容器； LED 為普通紅色二極管； 揚聲器為三端壓電陶瓷揚聲器； 為保證電路可靠正常工作，電源采用 9V 穩(wěn)壓電源供給。 3.3 單片機(jī)控制中心單片機(jī)控制中心 本設(shè)計是基于單片機(jī)的聲光火災(zāi)報警器，單片機(jī)是其中的核心 部件，它就像大腦一樣，是設(shè)計中的樞紐。 AT89C51 是一種低功耗/低電壓、高性能的 8 位單片機(jī)、片內(nèi) 帶有 4K 字節(jié)的 FLASH 可編程，可擦除只讀存儲器（EPROM） ，它 采用了 COMS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲器技術(shù)。

35、 而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS-51 兼容。片內(nèi)的 FLASH 存 儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程器 來編程。因此 AT89C51 是一種功能強(qiáng)、靈活性高且價格合理的單 片機(jī)、可方便應(yīng)用在與本次設(shè)計相關(guān)的控制領(lǐng)域。 3.3.1 時鐘電路時鐘電路及其功能要求及其功能要求 (1)時鐘電路 AT89C51 內(nèi)部有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路，XTAL1 和 XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時鐘可以由內(nèi)部方 式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。在此設(shè)計中選用內(nèi)部方式產(chǎn)生時鐘。內(nèi) 部方式時鐘電路與 AT89C51 單片機(jī)連接如圖 3-10 所示。在 XTAL1 和 XT

36、AL2 引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激 振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。 晶體可以在 1.2MHZ 到 12MHZ 之間選擇。電容值在 5-30PF 之間 選擇。 圖 3-10 內(nèi)部方式時鐘電路 (2)時鐘電路功能要求 由控制器每延時 3 秒對每個煙霧傳感器探頭進(jìn)行循環(huán)掃描。 3.3.2 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 中斷技術(shù)是計算機(jī)一項很重要的技術(shù)。中斷系統(tǒng)是指能夠?qū)?現(xiàn)中斷功能的相關(guān)硬件電路和軟件程序。中斷系統(tǒng)的功能主要為 了解決快速的 CPU 與慢速的外設(shè)間的矛盾。有了中斷系統(tǒng)能使 計算機(jī)的功能更強(qiáng)、效率更高、使用更加方便靈活。 MCS51 系列單片機(jī)中，不同類型

37、的單片機(jī)，其中斷源數(shù)量 不同。8051 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)包括 5 個中斷源、中斷請求標(biāo)志 位（分別在特殊功能寄存器 TCON 和 SCON 中） 、中斷允許控制 寄存器 IE、中斷優(yōu)先級寄存器 IP 及內(nèi)部硬件查詢電路等部分。 5 個中斷源分為 2 個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷嵌套，IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請求。由 IP 設(shè)置個中斷源的優(yōu)先級，同一優(yōu) 先級內(nèi)的各中斷源同時提出中斷請求時，由內(nèi)部查詢電路確定其 響應(yīng)次序。 (1)系統(tǒng)的基本組成 MCS-51 系列單片機(jī)有 5 個中斷源。中斷源分為 2 個中斷優(yōu)先 級，即高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級都可由軟件來 設(shè)定。 MCS-5

38、1 的中斷系統(tǒng)由 4 個與中斷有關(guān)的特殊功能寄存器 (TCON、SCON 的相關(guān)位作中斷源的標(biāo)志位)、中斷允許控制寄 存器 IE、中斷優(yōu)先級管理(IP 寄存器)和中斷順序查詢邏輯電路等 組成。 中斷源：MCS-51 單片機(jī)有五個中斷源。其中、為 外部中斷源，其中斷請求信號分別由 P3.2、P3.3 引腳輸入，可 選擇低電平有效或下降沿有效(由和設(shè)置)。內(nèi)部中斷源有 T0、T1 溢出中斷。串行口發(fā)送/接收共用一個中斷源。 中斷請求標(biāo)志位：有五個中斷請求標(biāo)志位。標(biāo)志位分別為 IE0、IE1、TF0、TF1、TI/RI。 中斷允許：兩級串聯(lián)式中斷允許。EA=1,開 CPU 中斷；開 某個中斷源中斷時

39、，還需將對應(yīng)中斷源的中斷允許位 (EX0、ET0、EX1、ET1、ES)置位。中斷允許控制位存放在特殊 功能寄存器 IE 中。 中斷優(yōu)先級：MCS-51 單片機(jī)中斷分二級，即高級和低級。 對于每個中斷源均可通過中斷優(yōu)先級控制寄存器中相應(yīng)位控制， 當(dāng)某中斷源的優(yōu)先控制位置“1”時，該中斷源設(shè)置為高級，否 則為低級。對于同級中斷源，由內(nèi)部硬件查詢邏輯來確定響應(yīng)次 序。 中斷源的入口地址：不同中斷源均有不同的中斷矢量，當(dāng)某 中斷源的中斷請求被 CPU 響應(yīng)之后，CPU 將通過硬件自動地把 相應(yīng)中斷源的中斷入口地址(又稱中斷矢量地址)裝入 PC 中，即 從此地址開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。因此，使用時一般在

40、此地址單 元中存放一條跳轉(zhuǎn)指令，當(dāng) CPU 響應(yīng)中斷時，使單片機(jī)自動執(zhí) 行相應(yīng)入口地址的跳轉(zhuǎn)指令，然后再通過該跳轉(zhuǎn)指令跳至到用戶 安排的中斷服務(wù)程序的入口處。MCS-51 單片機(jī)各中斷源的矢量 地址是固定的。中斷源的入口地址分別為： 外部中斷 0 中斷： 0003H 最高級 TO 定時器 0 中斷： 000BH 外部中斷 1 中斷： 0013H T1 定時器 1 中斷： 001BH 串行口輸入/輸出中斷： 0023H 最低級 (2)中斷控制部分的功能 8051 單片機(jī)中斷控制部分由 4 個專用寄存器組成，他們的功 能分述如下： 中斷請求標(biāo)志寄存器。 5 個中斷源的中斷請求標(biāo)志位以及定時器/計數(shù)

41、器的控制位， 均設(shè)置在定時控制寄存器 TCON 和串行口控制寄存器 SCON 中。 中斷開放和屏蔽 MCS-51 單片機(jī)中，設(shè)有一個專用寄存器 IE（稱為中斷允許寄存 器） 。其作用是用來對各中斷源進(jìn)行開放或屏蔽的控制。 中斷優(yōu)先級設(shè)定 MCS-51 單片機(jī)的中斷分為 2 個優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級都 可以通過中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應(yīng)位來設(shè)定。 中斷管理 受 IP 寄存器控制，CPU 將各中斷源的優(yōu)先級分為高低 2 級，并 遵循以下 2 條基本原則： 1)低優(yōu)先級中斷源可以被高優(yōu)先級中斷源中斷，反之不能。 2)一種中斷一旦得到響應(yīng)，與它同級的中斷不能再中斷它。 3)當(dāng) CPU 同時收

42、到幾個同一優(yōu)先級的中斷請求時，按自然優(yōu) 先級順序確定應(yīng)該響應(yīng)哪個中斷請求；其自然優(yōu)先級由硬件形成， 排列如下： 中斷源 同級自然優(yōu)先級 外部中斷 0 最高級 定時器 0 中斷 外部中斷 1 定時器 1 中斷 串行口中斷 最低級 中斷相應(yīng)的阻斷 在中斷處理過程中，若發(fā)生下列情況，中斷相應(yīng)會受到阻斷： 1)同級或高優(yōu)先級的中斷正在進(jìn)行； 2)現(xiàn)在的機(jī)器周期不是執(zhí)行指令的最后一個機(jī)器周期，即正在 執(zhí)行的指令還沒完成前不響應(yīng)任何中斷； 3)正在執(zhí)行的是中斷返回指令 RETI 或是訪問專用寄存器 IE 或 IP 的指令。CPU 在執(zhí)行 RETI 或讀寫 IE 或 IP 之后，不會馬 上相應(yīng)中斷請求，至少

43、要在執(zhí)行其它一條指令之后才會響應(yīng)。 若存在上述任一種情況，中斷查詢結(jié)果就被取消。 中斷處理過程 中斷處理過程分為三個階段，即中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返 回。由于不同的計算機(jī)有不同的中斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中斷相應(yīng) 的方式也有所不同。8051 單片機(jī)的中斷響應(yīng)與中斷返回由 CPU 硬件自動完成，而中斷處理由軟件完成。它們的詳細(xì)過程在此就 不贅述。 3.4 聲光報警模塊聲光報警模塊 數(shù)碼顯示部分選用 BS212 共陰數(shù)碼管，報警電路選用一片 KD9561 及放大器、揚聲器來構(gòu)成。 3.4.1 聲音報警電路聲音報警電路 聲音報警電路在單片機(jī) P2 口的控制下，可以在檢測到火災(zāi)時 發(fā)出聲音報警信號。聲音信

44、號由專門的語音芯片 PB2130UP002A 提供，由單片機(jī)的 P2.0 控制。只有當(dāng)該信號為高電平時，芯片 才會根據(jù)控制端的控制信號發(fā)出報警聲，否則不會發(fā)聲報警。由 于該報警器約需 10mA 的驅(qū)動電流，因此，選擇 TTL 系列集成 電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動。 如圖 3-11 所示，驅(qū)動器的輸入端接 AT89C51 的 P2.0，當(dāng) P2.0 輸出高電平“1”時，7406 的輸出為低電平，使壓電蜂鳴器引線 獲得將近 5V 的直流電壓，而產(chǎn)生蜂鳴音響；當(dāng) P2.0 端輸出低電 平“0”時，7406 輸出端升高到約+5V，壓電蜂鳴器的兩引線間 的直流電壓降至接近于 0V，發(fā)音停止

45、。 圖 3-11 聲音報警接口 3.4.2 LED 顯示器顯示器 由 P2 口的 P2.4P2.7 分別控制 BS212 共陰數(shù)碼管，予以進(jìn)行 光報警并顯示著火的煙霧傳感器探頭號。本設(shè)計中選用的 BS212 是共陰數(shù)碼管，即把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。 使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就 導(dǎo)通點亮，而輸入低電平的則不點亮。七段發(fā)光二極管，加上一 個小數(shù)點位，共計八段。因此，提供給 LED 顯示器的字型代碼 正好一個字節(jié)。因為此設(shè)計考慮的是 32 個煙霧傳感器探頭，顧 需 2 個 BS212 數(shù)碼管顯示數(shù)字。其與 AT89C51 單片機(jī)控制器的 連接圖如下圖 3

46、-12。 圖 3-12 BS212 與 89C51 連接圖 3.5 接口芯片接口芯片 8243 綜合考慮，本系統(tǒng)選用了 8243 芯片擴(kuò)展單片機(jī)的并行 I/O 口。 8243 為 24 腳的雙列直插式芯片，其與 AT89C51 連線如圖 3-13 所示。 圖 3-13 8243 與 89C51 連接圖 該芯片共有 4 個 4 位的并行 I/O 端口，即 P4、P5、P6 和 P7 口，這四個端口均可獨立地設(shè)置或為輸入口或為輸出口。由于各 端口均為 4 位，因此十分適宜用于 BCD 碼的輸入/輸出。CS 為 芯片的片選信號，低電平有效。 8243 芯片的 P2 口(P2.0P2.3)為控制及信號

47、端口，其有兩個 作用，一是傳送設(shè)置芯片各端口工作方式的命令及端口地址，二 是傳送經(jīng)芯片輸入/輸出的數(shù)據(jù)。在第一種情況下，由 P2.1、P2.0 指定端口的地址，由 P2.3、P2.2 規(guī)定端口的工作方式， 各位具體的定義見表 3-1 所示。 表 3-18243 芯片 P2 口傳送控制命令時各位的定義 表 3-1 中的“或” 、 “與”方式是指分別把輸出的數(shù)據(jù)同被尋址端口的內(nèi) 容進(jìn)行“邏輯或”及“邏輯與”運算后再寫入該端口。 因 P2 口既要傳送控制命令，又要輸入/輸出數(shù)據(jù)，因此 8243 芯片用 PROG 腳上的輸出信號控制 P2 口上兩種性質(zhì)不同的信息 的傳輸。PROG 信號的控制作用可用圖

48、 3-14 所示的芯片輸入/輸 出時序圖予以說明。 圖 3-14 8243 芯片操作時序圖 由圖 3-16 可見，在進(jìn)行輸入/輸出時，先通過 P2 口傳送選擇 端口及端口操作方式的控制命令，該命令由 PROG 的下跳沿鎖 存至 8243 內(nèi)部的指令寄存器和地址譯碼器；而后進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳 送，由 PROG 的上跳沿將數(shù)據(jù)通過指定的端口輸入/輸出。由于 P4P7 端口的輸出具有鎖存功能，則在 PROG 的上跳沿后輸出 的數(shù)據(jù)將一直保持在相應(yīng)的端口上；但輸入無鎖存，因此要求外 部輸入的數(shù)據(jù)在 PROG 為低電平時需保持有效，僅在完成數(shù)據(jù) 的輸入后才可予以撤除。 3.6 電源系統(tǒng)設(shè)計電源系統(tǒng)設(shè)計 在各種

49、電子設(shè)備中，電源是不可缺少的組成部分，其性能的高 低直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和能否安全有效的工作。因為 本設(shè)計的整個系統(tǒng)必須 24 小時連續(xù)工作，并要保證在市電突然 停止供電的一定時間內(nèi)保持系統(tǒng)正常工作，所以系統(tǒng)采用雙電源 供電模式，即主供電模式和從供電模式。 本設(shè)計的電源系統(tǒng)，選擇穩(wěn)壓的電源，然后通過電源檢測控制 部分電路連接到主板的電源系統(tǒng)。單片機(jī)檢測到火災(zāi)信息后，應(yīng) 該能夠自動切斷主電源，進(jìn)入從電源供電模式。另外，電源檢測 控制部分電路還要連接到從電源蓄電池上，一旦發(fā)生斷電現(xiàn)象， 電源檢測控制部分電路要及時地切換到從電源上，并且報告故障。 由于火災(zāi)報警系統(tǒng)的連線要求是 24V 電壓，

50、所以電源系統(tǒng)選擇 的是能輸出 24V 和 5V 的穩(wěn)壓電源模塊以及 24V 備電蓄電池。 綜上所述，電源系統(tǒng)設(shè)計主要是設(shè)計電源檢測控制部分電路， 其要完成的任務(wù)如下： (1)檢測電源部分電壓情況并及時報告故障。 (2)檢測電池部分電壓情況并及時報告故障。 (3)如果主電路發(fā)生故障，及時切換到從電模式且不能影響 CPU 正常工作。 (4)根據(jù)第 3 點的要求，需要知道蓄電池充放電來由，見圖 3- 15 所示。 圖 3-15 浮充電方式不間斷電源 (5)具有將備電電池 24V 電壓降到 5V 電壓的電路。 電源電路板設(shè)計圖如圖 3-16 所示。 圖 3-16 電源電路板設(shè)計圖 3.7 消防聯(lián)動裝置

51、消防聯(lián)動裝置 消防聯(lián)動裝置的設(shè)計在火災(zāi)報警系統(tǒng)的總體設(shè)計中占據(jù)了重要 的位置。本設(shè)計中的消防聯(lián)動裝置用的是電磁閥控制，其工作原 理簡單，操作簡單，經(jīng)濟(jì)實用。其與 89C51 的連接圖如 3-17 所 示。 用單片機(jī) AT89C51 控制 24V 直流電磁換向閥運動，信號通過單 片機(jī)端口送出，經(jīng)三極管的開關(guān)放大作用，接直流固態(tài)繼電器， 然后接負(fù)載，因為電磁閥是感性負(fù)載，其兩端并聯(lián)一個二極管。 圖 3-17 消防聯(lián)動裝置連接圖 在特定環(huán)境時，其各項參數(shù)都不是恒定的值，但是工作原理大 同小異，所以具體的電阻值及元件型號不用選定。在實際工程應(yīng) 用中，應(yīng)根據(jù)情況再做變化。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計

52、4.1 主程序設(shè)計主程序設(shè)計 主程序主要用來進(jìn)行初始化，設(shè)置 8243 的口地址及控制字， 并對檢測結(jié)果進(jìn)行核對、控制。其流程圖如圖 4-1 所示。 圖 4-1 火災(zāi)報警系統(tǒng)的主程序流程 4.2 讀數(shù)子程序讀數(shù)子程序 讀數(shù)子程序主要用來讀入 8243 輸入口的信息，并檢查是否有 報警信號，程序流程如圖 4-2 所示。根據(jù)流程圖編程如下所列。 圖 4-2 讀數(shù)子程序流程圖。 4.3 查找報警點子程序查找報警點子程序 查找報警點子程序要完成三項任務(wù)：第一項任務(wù)是判斷當(dāng)前讀 的是 8243 四個口中的哪一個；第二項任務(wù)是判斷這個口所在的 片；第三項任務(wù)是判斷這個口有哪幾個點不為零。定義為 PX.0P

53、X.4（X=47） 。程序流程如圖 4-3 所示。 圖 4-3 查找報警點子程序流程圖 4.4 顯示及報警子程序顯示及報警子程序 顯示及報警子程序主要用于對所查找的報警點進(jìn)行顯示報警， 其程序流程如圖 4-4 所示。 圖 4-4 顯示及報警子程序 4.5 聯(lián)動消防聯(lián)動消防 CPL P0.0 RET 4.6 延時子程序延時子程序 DELAD1: MOV R5,#04H ；延時子程序 1 DELAD2: MOV R6,#0F0H DELAD3: MOV R7,#0F7H DELAD4: NOP NOP DJNZ R7, DELAD4 DJNZ R6, DELAD3 DJNZ R5, DELAD2

54、RET DELAD5: MOV R5,#02H ；延時子程序 2 DELAD6: MOV R6,#0FFH DJNZ R6,$ DJNZ R5,DELAD6 5 總結(jié)總結(jié) 5.5.1 1 全文工作總結(jié)全文工作總結(jié) 本文的設(shè)計是基于 AT89C51 單片機(jī)的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)，在 該系統(tǒng)的研究和設(shè)計中主要作了下列具體工作： (1)系統(tǒng)硬件設(shè)計：信息采集轉(zhuǎn)化部分，涉及到了傳感器、電 路等方面的相關(guān)知識；單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件設(shè)計，涉及到了單片 機(jī) I/O 口擴(kuò)展等相關(guān)知識；外圍電路以及電源部分設(shè)計，均涉及 到了電子電路方面的相關(guān)知識。 (2)系統(tǒng)軟件設(shè)計：撰寫了部分控制程序。 在設(shè)計過程中，筆者遇到的最

55、大的困難在于軟件和細(xì)節(jié)問題的設(shè) 計和考慮。本人所學(xué)的專業(yè)是雖然是自動化，但在本科階段對軟 件編程接觸很是有限，理論知識尚很欠缺，工程實踐也少。面對 做細(xì)節(jié)問題，常常無從下手。另外，由于聯(lián)動消防系統(tǒng)的設(shè)計是 一個邊緣交叉學(xué)科，在本科階段未能接觸，短短的 2 個月的畢業(yè) 設(shè)計中，不可能形成全面系統(tǒng)的概念，因此，在本設(shè)計中對聯(lián)動 消防裝置的設(shè)計很是粗淺。 畢業(yè)設(shè)計的全過程，一直都存在心理障礙，但在王軍老師的耐 心教導(dǎo)下，在同學(xué)同伴的幫助下，我一直努力著。即便如此，由 于本人知識所限，在本文中所談到的幾點，肯定有不足的地方， 望大家批評指正。 5.25.2 系統(tǒng)展望系統(tǒng)展望 在本次設(shè)計中，由于采用了特

56、定型號的離子感煙傳感器以及與 之相配套的專用集成電路，輸出的是開關(guān)量信號，省去了 A/D 轉(zhuǎn)換這個看似必有的環(huán)節(jié)，使得本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)有 著很大的不同。從整體性能上看，配置更加優(yōu)越。當(dāng)然，在工程 設(shè)計與現(xiàn)場裝配中，還是有一些問題有待今后進(jìn)一步的研究、探 討和實現(xiàn)。 (1)系統(tǒng)硬件設(shè)計方面：關(guān)于信號采集這個環(huán)節(jié)，本設(shè)計采用 的是單一的離子感煙傳感器。嚴(yán)格來說，由于作業(yè)現(xiàn)場其他信號 的干擾，其控制精確性還存在一定的缺陷，突出表現(xiàn)為漏報和誤 報，需要今后進(jìn)一步研究。 (2)系統(tǒng)電路設(shè)計方面：系統(tǒng)電路圖也有待進(jìn)一步研究，因為 環(huán)境不同，要求不同，從而要求滿足的電路圖也不同。 致謝致謝 本次畢

57、業(yè)設(shè)計能在規(guī)定的時間內(nèi)順利完成，與自身的努力固然 密切相關(guān)，但是，倘若沒有王老師的悉心指導(dǎo),沒有志同道合的 同學(xué)的熱心幫助，要想在此時看到完整成果，自己都不敢相信。 王老師學(xué)實際工程應(yīng)用知識豐富，教學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，工作方法科學(xué)， 周身洋溢著無限的親和力和積極的生活張力，不論是從學(xué)術(shù)角度 講還是從生活角度講，在過去的一段時間里里，都使我受益匪淺。 在畢業(yè)設(shè)計的幾個個月中, 他對我出現(xiàn)的錯誤給予了及時指正,并 進(jìn)行了熱心的指導(dǎo), 同時還提出了許多寶貴的意見和建議，使得 我能較好地完成我的畢業(yè)設(shè)計。王老師不僅教會了我怎樣去干一 件事，還教會了我如何從事情里提煉出結(jié)晶。我希望在此衷心感 謝這位幫助我的老師

58、。 當(dāng)然在論文的設(shè)計和撰寫過程中，也同樣得到了很多老師的關(guān) 心、支持、幫助和指導(dǎo)。在此，謹(jǐn)向所有關(guān)心和幫助我們完成畢 業(yè)設(shè)計的學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師們致以深深的謝意。 最后,我還要感謝我的同學(xué)，在我完成畢業(yè)設(shè)計的過程中，他多 次為我提供資料，也提出了很多寶貴的意見和建議。目前，我的 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)順利完工，這里面也蘊涵著他的功勞。 就要畢業(yè)了，很快我們就將闊別這奮斗了四年的校園，請允許 我向辛勤教導(dǎo)我們的輔導(dǎo)員以及所有教育我們的老師們說一聲謝 謝。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1 劉文濤.單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實例.北京:清華大學(xué)出版社,2005 2 陳有卿.報警集成電路和報警器制作實例.北京:人民郵電出 版社 200

59、5 3 徐愛卿.單片微型計算機(jī)應(yīng)用和開發(fā)系統(tǒng).北京: 北京航空 航天大學(xué)出版社,2006 4 黃繼昌.實用報警電路.北京:人民郵電出版社,2005 5 李廣弟.單片機(jī)基礎(chǔ).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003 6 而師瑪乃花鐵森.火災(zāi)報警器.原子能出版社,2005 7 楊堅火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計淺談林業(yè)建設(shè)，2005 8 彭偉.單片機(jī) C 語言程序設(shè)計實訓(xùn) 100 例 ,2009 9 程曉舫，王瑞芳火災(zāi)探測的原理和方法中國安全科學(xué) 學(xué)報 1994 10 王毅.單片機(jī)器件應(yīng)用手冊. 北京:人民郵電出版社,2005 12 楊風(fēng)和.火災(zāi)自動報警消防系統(tǒng).天津:天津大學(xué)出版社, 1999 13 孫傳友.測

60、控系統(tǒng)原理與設(shè)計.北京:北京航空航天大學(xué)出 版社,2006 附錄附錄 e 馬,陪 F?lm嫄 W 壙獑?N?)?0?q?3拞屓?p 勌 m:b5a 漬璺1 疆 lv0 瘩艌 v?2 屘 b 瘌 Tq 妋 4UK袢,疀薤,A6 玭$? $徤?|?罪=T?G 駁 op1 尚懇袹戦疈 u 圻?賡 O?a?*p 懡 0L )w 懱拽?E?/扢?9 镃/潺hR烞 b 蔔 Ye 嚁劑 Bb?捚?慳曥 T?UFUZ!醋 MM 蘇g 壺鰷伸?qfg%厧1t? 戯憤焿驆罳騙萡 P?躀 cP 縮蒕?nP 砫 ?C?Z 豸值?橒忋喏曚 NI 耔 nENB 峢 mT 鸏 s 眑+?該 |紖?!汩?膾 f抙氄宨澻 S