消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)設計_畢業(yè)設計說明書

1、ji>t映一_一畢業(yè)設計說明書項目名稱消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)設計機電一體化班 級2010級機電3班機械與電子工程系2013 年 6 月 10 h重慶三峽職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）評語及成績專業(yè)班級姓名題目消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)設計指導教師評語：簽字：年月日答辯記錄及評語：記錄員：年月日綜合成績：答辯小組組長簽字：系主任簽字：年月日畢業(yè)設計任務書業(yè) 專名 姓 級 班目 題內(nèi)容基木要求11 "3、 、 、 t疋處 2 3 4重點研究問題殳 匕匕ff士 f w1il2,3.4.住要技術指標源塞晶輸備 、 、 、 、 、 1 2 3 4 5其它 要說 明的 問題無h 刀 賦年重慶三峽

2、職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）進度考核表起止h期畢業(yè)設計（論文）各階段丁作任務完成情況指導教師簽字4.14 4.19收集和查閱與設計相關的資料完成4.20 4.24學習有關的知識，并初步系統(tǒng)的需求分析和設計完成4.25 4.27寫好開題報告完成4.28 4.29進步進行系統(tǒng)分析和設計，同時寫出設計提綱完成4.30 5.2完成元件的采購完成5.3 5.8電路設計完成5.9 5.10電路版的設計制作完成5159系統(tǒng)程序的編寫完成5.20 5.26系統(tǒng)安裝和調(diào)試過程完成5.27 5.29撰寫畢業(yè)設計說明書初稿完成5.29 5.31完成第二次畢業(yè)設計說明書完成6.1 6.3完成第三次畢業(yè)設計說明書完成6.4

3、 6.10完成最終畢業(yè)設計說明書準備畢業(yè)答辯完成備注注：本表川丁考核學牛畢業(yè)設計（論文）的進度及完成情況，是學牛畢業(yè)答辯資格認定和成績評定的依 據(jù)之一。引言-1-一、系統(tǒng)總體設計-2-1設計背景-2-1.2設計思想-2-1.3系統(tǒng)功能-2-1.4系統(tǒng)總體框圖-3-1.5系統(tǒng)工作原理-3-1.6系統(tǒng)實現(xiàn)方案-4-二、系統(tǒng)硬件設計-4-2.1總體模塊42.1.1單片機控制模塊2.1.2照明指示模塊-6-2.1.3無線收發(fā)模塊-7-2.1.4各種傳感器采集模塊.-8-2.1.5輔助輸入模塊模塊-10-2.1.4傳感器模塊輔助芯片.-12 -三、系統(tǒng)軟件設計-13-3.1軟件模塊分析-13-3.2分機

4、軟件模塊-13-3.2主機軟件模塊-18 -四、系統(tǒng)可靠性設計-19-4系統(tǒng)抗干擾性設計-19-4.1.1碩件抗干擾措施4.1.2軟件抗干擾措施/94.2提高元器件的可靠性-20-4.3容錯技術-20-五、系統(tǒng)調(diào)試-20 -5整體調(diào)試分析-20-5.2硬件單元電路調(diào)試-21-5.2.1最小系統(tǒng)板調(diào)試2/5.2.2傳感器模塊調(diào)試-21-5.2.3無線模塊調(diào)試-21-5.3軟件程序調(diào)試-21-5.3.1軟件系統(tǒng)設置-21-5.3.2單片機系統(tǒng)軟件調(diào)試.-22-5.4調(diào)試過程屮發(fā)現(xiàn)的問題及解決方法-22-5.5聯(lián)機調(diào)試-22-六結論-23 -參考文獻-24附錄一 系統(tǒng)原理圖-25-附錄二系統(tǒng)pcb圖

5、-25 -附錄三 分機的程序-26-致謝詞-50-消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)設計摘 要：現(xiàn)代建筑的高層化、大型化、多功能化及復雜化，為消防應急疏散指示逃生 提出了一個新的課題。消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)結合光標、語音、頻閃，借助消防報警 的火災信息，從聽覺、視覺等感觀上引導人們正確逃生。本系統(tǒng)主要采用at89c51單片機 為主控芯片，集成信號采集、執(zhí)行電路、輔助控制等模塊組成。信號采集由各種傳感器（光 敏傳感器，氣敏傳感器）在不同環(huán)境下進行數(shù)據(jù)采集通過a/d轉換得到；a/d轉換的數(shù)據(jù) 傳給單片機，并由單片機處理和分析,然后作出相應的執(zhí)行動作。并把信息通過無線發(fā)射器 傳送至主控中心。執(zhí)行電路在得到單

6、片機的信號后，作出相應的動作；輔助控制主要在一 些特殊情況（緊急呼叫，緊急火災）下執(zhí)行相應的輔助功能。關鍵詞：傳感器a/d轉換數(shù)據(jù)無線發(fā)送模塊單片機引言隨著時代的進步，經(jīng)濟、科技的迅猛發(fā)展，生活質(zhì)量的日益提高及社會老齡化的趨勢, 建筑樓宇不斷追求人性化、舒適化，大量高層特人型建筑，及地下建筑的涌現(xiàn)導致了建筑 物的通道更長、更復雜?，F(xiàn)代的建筑已經(jīng)不再是孤立的個體，錯綜復雜的建筑結構，即使 在日常行走屮，也需借助于標志指示燈或是指示牌，毋庸說在火災發(fā)生時的混亂局面。煙 在火災發(fā)生時，由于煙霧中有很多二氧化硫、一氧化碳等有毒有害氣體，當人吸入這些氣 體后，會導致人體缺氧、呼吸困難、思維遲鈍。在這種情

7、況下能保持清醒的時間大約為50 秒左右。加之現(xiàn)代建筑物通道長而復雜，逃生就更困難。消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng) 結合光標、語音、頻閃，借助消防報警的火災信息，從聽覺、視覺等感觀上引導人們正確 逃生。對于消防疏散來說，怎樣在火災發(fā)生時使逃生更安全、更準確、更迅速，正是時代 對建筑防災提岀的新課題。消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)利用火災報警系統(tǒng)對丁逃生系統(tǒng)內(nèi) 的所有設備進行二十四小時不間斷巡檢工作狀態(tài)，保證設備時刻處于最佳運行狀態(tài)。消防 報警系統(tǒng)聯(lián)動，借助于現(xiàn)場收集到的火警信息，憑借逃生系統(tǒng)的逃生疏散網(wǎng)絡，調(diào)整所有 的標志指示燈或光標燈，使整個系統(tǒng)處在最佳的逃生狀態(tài)。消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)結合光標、語

8、音、頻閃，借助消防報警的火災信息，從聽 覺、視覺等感觀上引導人們止確逃生。木系統(tǒng)主要采用ht46單片機為主控芯片，集成信 號采集、執(zhí)行電路、輔助控制等模塊組成。信號采集由各種傳感器（光敏傳感器，氣敏傳 感器）在不同環(huán)境下進行數(shù)據(jù)采集通過a/d轉換得到；a/d轉換的數(shù)據(jù)傳給單片機,并由單 片機處理和分析，然后作出相應的執(zhí)行動作。并把信息通過無線發(fā)射器傳送至主控中心。 執(zhí)行電路在得到單片機的信號后，作出相應的動作；輔助控制主要在一些特殊情況（緊急 呼叫，緊急火災）下執(zhí)行相應的輔助功能。本作品根據(jù)在現(xiàn)有的安全設備的不足z上，設計一款消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng) 在緊急情況（夜晚斷電、火災等）下通過高

9、亮的藍色led燈組成的逃生引導標志投影在地 上和語音提示引導人快速逃離現(xiàn)場；在正常情況卜，起到照明燈作用，并能檢測煙霧等氣 體，及時給出警報。一.系統(tǒng)總體設計1.1設計背景冃前就現(xiàn)代建筑而言，越來越趨向于高層化、大型化、多功能化及復雜化。單有火災 探測與白動報警系統(tǒng)的設置還不夠完善。我們都意識到了火災報警系統(tǒng)在現(xiàn)代智能建筑屮 所起的垂要安全保障作用，當前火災報警系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)到了相當?shù)乃剑梢造`敏地探 測到火災，并月具有防災和滅火的功能。但是，隨著人們對白身安全意識的加強。對安全 的關注不再僅僅停留在借助外力的防災和滅火上，除此之外在火災現(xiàn)場，能進行能動的逃 生的恰恰是逃生者本人。然而，火災

10、現(xiàn)場環(huán)境惡劣，煙、霧、火以及逃生者自身的恐慌心 理等眾多因素都有可能在最后一刻使逃生者逃生的機會。但是，如果在火災現(xiàn)場有一套自成一體的火災逃生系統(tǒng)，利用應急疏散標志燈指示燈 指引安全的逃生方向，降低人們的恐慌心理，能動地避開煙、霧、火，就可使逃生者得到 生存的機會。就口前來說，建筑物內(nèi)的僅僅停留在獨立型應急疏散標志燈作為一個整體輔 助人們逃生缺是一個空白。h前，上海寶星燈飾電器有限公司（shanghai bao xinglamp & electric application co. , ltd）在新一代led應急標志燈基礎上研制的消防智能應急 照明疏散指示逃生系統(tǒng)填補了火災逃生領域的這

11、一宇白。12設計思想消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng)結合光標、語音、頻閃，借助消防報警的火災信息， 從聽覺、視覺等感觀上引導人們正確逃生。懸掛在樓道頂部起到一燈多功能作用，在正常 情況下起到照明和監(jiān)控的作用，在火災情況下，指示燈投影在地上領導人快速逃離現(xiàn)場; 在救援中可以快速找到在現(xiàn)場中人員的具體位置，從而減少救援時間；可以根據(jù)各類傳感 器實時監(jiān)控火災報警系統(tǒng)。本作品根據(jù)在現(xiàn)有的安全設備的不足之上，設計一款消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng) 在緊急情況（夜晚斷電、火災等）下通過高亮的藍色led燈組成的逃生引導標志投影在地 上和語咅提示引導人快速逃離現(xiàn)場；在正常情況下，起到照明燈作用，并能檢測煙霧等氣 體

12、，及時給出警報。1.3系統(tǒng)功能本作品根據(jù)在現(xiàn)有的安全設備的不足之上，設計一款消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng) 在緊急情況（夜晚斷屯、火災等）下通過高亮的藍色led燈組成的逃生引導標志投影在地 上和語音提示引導人快速逃離現(xiàn)場；在正常情況下，起到照明燈作用，并能檢測煙霧等氣 體，及時給出警報。消防智能應急疏散指示逃生系統(tǒng)結合光標、語音、頻閃，借助消防報警的火災信息，從聽覺、視覺等感觀上引導人們正確逃生。懸掛在樓道頂部起到i燈多功 能作用，在正常情況下起到照明和監(jiān)控的作用，在火災情況下，指示燈投影在地上領導 人快速逃離現(xiàn)場；在救援中可以快速找到在現(xiàn)場中人員的具體位置，從而減少救援時間； 可以根據(jù)各類傳感

13、器實時監(jiān)控火災報警系統(tǒng)。1.4系統(tǒng)總體框圖11系統(tǒng)總體匡圖15系統(tǒng)工作原理a：無緊急情況下：在沒有例如火災，地震，煤氣泄漏等突發(fā)事件下，本系統(tǒng)處于日常工作模式下：光敏 傳感器采集光照強度，a/d轉換將光敏傳感器采集到的模擬量轉換為數(shù)字量，并送到單片 機里處理，以區(qū)分白天和夜晚，自動選擇提供照明。氣敏傳感器時時監(jiān)測該區(qū)域氣體中有 害氣體的濃度，將檢測到的信號通過a/d轉換成數(shù)字量，發(fā)送到單片機處理，當超過閥值 時，便發(fā)出報警。溫度傳感器實際上是系統(tǒng)的擴展功能，采用ds18b20o它可以直接輸出 數(shù)字量，供單片機處理，每個溫度傳感器都有唯一的td號，這樣可以通過nrf401發(fā)送多 個溫度值，即省去

14、了人量布線的麻煩乂降低了成本，將數(shù)值傳至中央空調(diào)處理器方便對該 區(qū)域的整體溫度控制，達到節(jié)約用電的冃的（特別適用于企業(yè)）。b:緊急情況下：只是停電的情況下系統(tǒng)自動啟動后備電力，繼續(xù)提供照明不會報警。在遇到災難的情 況下，會發(fā)出報警。為了讓人們快速脫離險境（特別是在濃煙的情況下），安全通道引導 系統(tǒng)會通過高亮led組成的逃生標志投影在地面上，并且還通過消防語音提示。使正在尋 找出口的人們快速找到最近的逃生路線。當有人因為火勢太大或者地震造成逃生通道堵塞3而無法逃生時，可通過最近的安全通道緊急按鈕觸發(fā)求救信號，通過單片機控制nrf401 無線發(fā)射器，發(fā)出求救信號和位置坐標，有利于消防員快速找到遇難

15、者，實施救援。而不 必擔心因為火災或者地震等原因造成導線斷裂，求救信號無法發(fā)出。1.6系統(tǒng)實現(xiàn)方案(1)利用各種傳感器接收需要異常信號，信號的檢測與轉換傳輸。(2) 警等等，(3)(4)單片機接收傳感器檢測信號，進行初步處理，如記錄發(fā)生情況的位置，何種報 也可以單片機進行現(xiàn)場報警。利用無線模塊實現(xiàn)各個分機機與主控計算機的串口通訊。在主控計算機上接收各個機送來的報警信號，發(fā)出報警信息。二、系統(tǒng)硬件設計2.1總體模塊木系統(tǒng)以at89c51系統(tǒng)單片機為主控核心，通過信號采集，控制屮心，執(zhí)行電路，輔 助控制，四大模塊組成，如圖所示。將現(xiàn)場疏散指示燈具的指示方向和實際環(huán)境結合，實 現(xiàn)避煙、避險動態(tài)逃生，

16、以應對人型公共建筑物人流人、通道復雜等因素。無線發(fā)送模塊各傳感器采集模塊> 單片機/cpu照明指示模塊輔助輸入模塊圖2. 1總體結構圖2.1.1單片機控制模塊經(jīng)過比較，作考決定使用常用、廉價的單片機at89c51作為主控制器。單片機at89c51 是由atmel公司生產(chǎn)的51單片機。簡單介紹如下：at89c51是一個低電壓，髙性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的 只讀程序存儲器(perom)和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(ram),器件采用atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中 央處理器和flas

17、h存儲單元，內(nèi)置功能強大的微型計算機的at89c51提供了高性價比的解 決方案。at89c51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳,32個外部雙向輸入/輸iii (i/o) 端口，同時內(nèi)含2個外屮斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口， at89c51可以按照常規(guī)方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的flash存儲器可有效地降低開發(fā)成木。at89c51具有pdip、pqfp/tqfp及plcc等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。at89c51的引腳圖如卜圖2. 2所不:pi. o c pi. 1 c p1. 2 c p

18、1. 3 c pl.4 c p1. 5 pl.6 c p1. 7 creset c rxd/p3. 0 c txd/p3. 1 c int0/p3.2 int1/p3. 3 ct0/p3. 4 ct1/p3. 5 cwp3. 6 cwp3. 7 cxtal2 xtal1 c pdip vss 0123456789012 3 4 56789111111111120987654321098765432143333333333222222222vccpo. o/adopo. 1/ad1po. 2/ad2po. 3/ad3p0.4/ad4po. 5/ad5po.6/ad6po. 7/ad7ea/vpp

19、ale/progpsenp2. 7/ad 15p2.6/ad14p2. 5/ad 13p2.4/ad12p2. 3/ad 11p2. 2/ad 10p2 1/ad9p2. 0/ad8圖2.2at89c51芯片的引腳圖vcc：供電電壓。gnd：接地。p0 口： p0 口為一個8位漏級開路雙向i/o 口，每腳可吸收8ttl門電流。當p1 口的 管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義 為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在ftasii編程時，p0 口作為原碼輸入口，當ftasii進行校驗時，p0輸岀原碼，此時p0外部必須被拉高。p1 口：p1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8

20、位雙向i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸ii! 4ttl門電流。p1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1 口被外部下拉為低電平 時，將輸出屯流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1 口作為第八位地 址接收。p2 口： p2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o 口，p2 口緩沖器可接收，輸出4個 ttl門電流，當p2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作 為輸入時，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當用 于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2 口輸出地址的高八位。在 給出地址“1”

21、時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2 口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制 信號。p3 口： p3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向t/0 口，可接收輸出4個ttl門電流。 當p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由丁外部下拉 為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3 口也可作為at89c51的-些特殊功能口，如下所示:p3. 0 rxd （串行輸入口）p3. 1 txd （串行輸出口）p3. 2 /into （外部中斷0）p3. 3 /inti （外部中斷1）p

22、3.4 to （記時器0外部輸入）p3. 5 t1 （記時器1外部輸入）p3.6 /wr （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 在flash編程期間，此引曲用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈 沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時h的。 然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈

23、沖。如想禁止ale的輸出 可在sfr8eh地址上置0。此時，ale只有在執(zhí)行movx, movc指令是ale才起作用。另外，該 引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在出外部程序存儲器取指期間，每個機器周期 兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ooooh-ffffh）,不管是 否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當/ea端保持高電平 時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于

24、施加12v編程電源（vpp）。2.1.2照明指示模塊主要用節(jié)能燈和高亮綠色led燈組成。節(jié)能燈在正常情況下運行，高亮綠色led燈在遇 到災難情況下自動啟動。如圖2.3：照明指示模塊圖2. 3照明指示模塊圖語音出口標志燈：設置于疏散通道末端出口處。具有語音播放功能，可根據(jù)使用環(huán)境 附z以不同語種的提示音。具有頻閃功能，增強火災中對煙霧的穿透力，實現(xiàn)避煙、避險 疏散。雙向可調(diào)標志燈：設置于疏散走道內(nèi)。具有遠程控制指示方向調(diào)整功能，根據(jù)火災煙 霧蔓延走勢，動態(tài)調(diào)整疏散指示路徑，實現(xiàn)避煙、避險疏散。同時具有頻閃功能。地面導向光流燈：設置于人流密集的主干道內(nèi)。應急啟動時，形成穩(wěn)定向前滾動的光帶，是保持視

25、覺連續(xù)的疏散指示標志，同時具有調(diào)整方向功能，應用時，設置間距為0. 5米 至15米z間。2.1.3無線收發(fā)模塊xl02-232ap1是uart接口半雙工無線傳輸模塊，可以工作在433mhz公用頻段。本 模塊專為用于各種串口設備之間的無線通訊，如電腦，單片機，各種機器設備串口等，可 以直接在原來的有線連接上升級為無線鏈接，無需額外編程，完全兼容有線通訊串口協(xié)議, xl02-232ap1的各項參數(shù)如：輸出功率、串口速率、工作頻率、產(chǎn)品id等相關參數(shù)可以通過軟件設置，客戶如無特別說明模塊默認參數(shù)為9600 8n1o300米傳輸距離工作頻率在 428.8-435. 1mhz,（默認 433. 92mh

26、z ）可設置id：范圍0 65535,默認id: 22136串 口速率 1.2k-115. 2kbps.（默認 9. 6kbps）數(shù)據(jù)格式8n1xl02-232ap1的各項參數(shù)如：輸出功率、串口速率、工作頻率、產(chǎn)品id等相關參數(shù)電氣特性 工作頻率 調(diào)制方式 發(fā)射功率 接收靈敏度 工作電壓 諧波 雜散吊口速率9. 6k）發(fā)射屯流 接收電流428. 5-435. 1mhzfskodbm /5dbm /lodbm /15dbm（默認 15dbm）-11odbm+5v< -60dbc< -60dbm1. 2k/2. 4k/4. 8k/9. 6k/19. 2k/38. 4k/57. 6k/1

27、15. 2k （默認24ma0dbm> 29ma5dbm 、 38ma10dbm、 45ma15dbm16nia接口數(shù)據(jù)格式 8n1用戶接口電平 ttl工作溫度-30°c70°c工作濕度10%90%相對濕度，無冷凝外形尺寸24mmx40mm參考距離300m （天線如用17.25導線的話距離可達500m）配置接口通訊協(xié)議接口通訊接口：rs232 - ttl通訊速率：9600bps通訊格式：1 start bit , 8 data bits , no parity bit , 1 stop bit.命令寫命令：0xf8數(shù)據(jù)格式：主機發(fā)送：0xf8+串口速率+rf發(fā)射功率+

28、 rf頻率高字節(jié)+rf頻率低字節(jié)+ id高字節(jié)+id低字 節(jié)+和校驗字節(jié)參數(shù)范圍:功率rs232 01 -頻率id01 - 04 ； odbm, 5dbm, lodbm, 15dbm-06 ； 1. 2kbps, 2. 4kbps, 4. 8kbps, 9. 6kbps, 19. 2kbps, 38. 4kbps428.8mi1z - 435. hfllz； 0x0000 - oxfbff0x0000 - oxffff2.1.4各種傳感器采集模塊傳感器是一個從系統(tǒng)接收功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統(tǒng)屮的器件。按照這一定義，可以說傳感器是一種吸收（提?。?、轉換和傳送能量的器件。嚴格地說

29、，應 該區(qū)別檢測和變換這兩個概念。前者只是將被測量轉移到系統(tǒng)中去，而后者從字面上說是 將被測量的種類加以改變。有時，對被測量只進行一次變換還不夠，必須進行第二次、第 三次變換，一直到所希望的能量形式為止。傳感器轉換能量的理論基礎都是利用物理學、 化學等各種現(xiàn)象和效應來進行能量形式的變換。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，傳感器 輸出信號的形式應盡可能是電量。傳感器的組成按其定義一般是由敏感元件、變換元件和測量屯路三部分組成。除自源 型傳感器外，還需外加輔助電源，用框圖表示，如圖2. 7所示。由圖可知，傳感器出以下 幾個部分組成：圖2. 4傳感器的組成框圖（1）敏感元件（預變換器）直接感受被測量（一

30、般為非屯量）并將其轉換為與被測量有確定關系的易變成電量（包括電量）的英它量的元件。(2) 轉換元件(變換器)它能將其它物理量直接轉換為有確定關系的電量的元件。(3) 測量電路(變換電路)把轉換元件輸岀的電信號變?yōu)楸愣√幚?、顯示、記錄、 控制的可用電信號的電路。測屋電路的類型視轉換元件的不同而定.經(jīng)常釆用的有電橋電 路和其它特殊電路，加高阻抗輸入電路、脈沖電路、振蕩屯路等。(4) 輔助電源 供給轉換能量。(5) 傳感器模塊主要由光敏傳感器如圖2. 5傳感器采集模塊lz圖2. 5傳感器模塊圖光敏傳感器由at89c51的p0 口的p0. 5作為光敏傳感器模塊的輸出信號端，其光敏傳 感器模塊原理圖:如

31、圖2.62.1.5輔助輸入模塊模塊該模塊主要由消防語音捉示模塊組成。我們采用wt588d語音芯片作為語音模塊核心。如圖2. 7：輔助輸入模塊消防語音提示模塊（wt588d）圖2. 7輔助輸入模塊圖wt588d語音芯片是一款功能強人的可重復擦除燒寫的語音單片機芯片。wt588d讓語 咅芯片不再為控制方式而尋找合適的外圍單片機電路，高度集成的單片機技術足于取代復 雜的外圍控制電路。配套wt588d voiccchip上位機操作軟件可隨意更換wt588d語音單 片機芯片的任何一種控制模式，把信息下載到spi-flash上即可。軟件操作方式簡潔易 懂，撮合了語音組合技術，大大減少了語音編輯的時間。完全

32、支持在線下載，即便是wt588d 通電的情況下，一樣可以通過下載器給關聯(lián)的spi-flash下載信息，給wt588d語咅芯 片電路復位一匚 就能更新到剛下載進來的控制模式支持插入靜音模式，插入靜音不占用 spi-flash內(nèi)存的容量，一個地址位可插入ioiiis25min的靜音；mp3控制模式下，完全迎合市場上mp3的播放/暫停、停止、上一曲、下一illi、咅量 +、音量-等功能；按鍵控制模式下觸發(fā)方式靈活，可隨意設置任意按鍵為脈沖可重復觸發(fā)、脈沖不可重 復觸發(fā)、無效按鍵、電平保持不可循環(huán)、電平保持可循環(huán)、電平非保持可循環(huán)、上一曲不 循環(huán)、下一曲不循環(huán)、上一曲可循環(huán)、下一曲可循環(huán)、音量+、音量

33、-、播放/暫停、停止、 播放/停止等15種觸發(fā)方式，最多可用10個按鍵觸發(fā)控制輸出；3x8按鍵組合控制模 式下能以脈沖可重復觸發(fā)的方式觸發(fā)24個地址位語咅，所觸發(fā)地址位語咅可在0219 z間設置；并口控制模式可用8個控制端口進行控制，僅限于wt588d-32l. wtw-28p； 一線串口控制模式可通過發(fā)碼端控制語咅播放、停止、循環(huán)播放和咅量大小，或者直接觸 發(fā)0219地址位的任意語音，發(fā)碼速度600us2000us；三線串口控制模式和三線串口控制控制端口擴展輸出模式之間可通過發(fā)碼切換，三線 串口控制模式下，能控制語咅播放、停止、循環(huán)播放和咅量大小，或者直接觸發(fā)021910地址位的任意語咅，三

34、線串口控制控制端口擴展輸岀可以擴展輸出8位，在兩種模式下切換，能讓上一個模式的最后一種狀態(tài)保持著進入下一個模式。vdd-simp16p15p14p13vsspwmvdd- spkpwm +/dacwt588d-18p圖2. 8wt5881）語音芯片管腳圖封裝引腳弓1腳標號簡述功能描述1p00ki按鍵2p01k2/data按矽 2 麵輸入腳3p02k3/cs按矽m片選輸入腳4 p03k4/clk/data按矽爭冊/-線艷輸入腳5vddvdd電源輸入腳6p17busy語音播放忙信號輸出腳7cvddcvddvdd電源調(diào)準腳8oscioscirc震蕩輸入腳9/reset/reset復位腳，低電平保持5

35、ms有效10pwm+/dacpwm+/dacpwm+/dac音頻輸岀腳,視功能設而定11vdd-spkvdd-spk音頻電源輸入腳12pmw-pwmpwm-w頻輸出腳13vssvss地冊14p13dospi-flash通訊數(shù)據(jù)輸岀腳15p14dispi-flash通訊數(shù)據(jù)輸入腳16p15csspi-flash通訊片選腳17p16clkspi-flash通訊時鐘腳18vdd-simvdd-sim串口電源管理腳圖2. 9wt588d語咅芯片管腳功能介紹圖2.1.4傳感器模塊輔助芯片ln2003也是一個7路反向器電路，即當輸入端為高電平時uln2003輸出端為低電平, 當輸入端為低電平時uln200

36、3輸出端為高電平，繼電器得電吸合。如圖2. 10:功能特點：高電壓輸出50v輸出鉗位二極管輸入兼容各種類型的邏輯電路應用繼電器驅(qū)動器1b2b3b4b5b6b7bcom1c2c3c4c5csc7c圖2. 10 uln200x邏輯圖在人型儀器儀表系統(tǒng)中，經(jīng)常要用到伺服電機、步進電機、各種電磁閥、泵等驅(qū)動電 壓高且功率較大的器件。uln2000. uln2800高壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品就屬于 這類可控大功率器件，由于這類器件功能強、應用范圍語廣。因此，許多公司都生產(chǎn)高壓大 電流達林頓晶體管陣列產(chǎn)品，從而形成了各種系列產(chǎn)品,uln2000> uln2800系列就是美國 texas in

37、struments公司、美國sprague公司開發(fā)的高圧大電流達林頓晶體管陣列產(chǎn)品。 它們的系列型號分類如表1所列，生產(chǎn)2000、2800髙壓大電流達林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品 的公司與型號對照表如表2所列。在上述系列產(chǎn)品中,uln2000系列能夠同時驅(qū)動7組高壓 大電流負載,uln2800系列則能夠同時驅(qū)動8組高壓大電流負載。美國texas instruments 公司、美國sprague公司生產(chǎn)的uln2003a由7組達林頓晶體管陣列和相應的電阻網(wǎng)絡以 及鉗位二極管網(wǎng)絡構成,具有同時驅(qū)動7組負載的能力，為單片雙極型人功率高速集成電 路。以下介紹該電路的構成、性能特征、電參數(shù)以及典型應用。200

38、0、2800高壓大電流達 林頓晶體管陣列系列中的其它產(chǎn)品的性能特性與應用町參考uln2003aouln2003a的極限參數(shù)：表2.1項目符號數(shù)值單位最大輸入電壓vi(max)30v|集電極-發(fā)射極電 壓vo(max)50v最人基極輸入電流ib(max)25|ma輸出電流lo500ma貯存溫度ts-65150°c|結溫tj175°c引線耐焊接溫度td300°c表2. 1u12003的極限參數(shù)表ln2003a型高壓大電流達林頓晶體管陣列電路的輸入脈沖占空比、輸出的路數(shù)與輸出 電流的關系曲線如圖3所示，從圖3可以看出，隨著輸入脈沖的占空比以及輸出路數(shù)的增加, 允許的輸出

39、電流隨之降低，也就是說：電路的輸出路數(shù)的增加將導致電路的驅(qū)動能力下降。7略丸功卓 負核（步通電機.電電塚，yzj電善<*>*）圖2. 11ul2003典型電路uln2003a型高壓大電流達林頓晶體管陣列電路的典型應用電路框圖如圖2. 11所示。 可以看出，該屯路的應用非常簡單。三.系統(tǒng)軟件設計本系統(tǒng)的軟件設計主要是采集每個分機的各種傳感器的報警信號和火災信號，再通過 無線模塊收發(fā)裝置實時把數(shù)據(jù)發(fā)送給總控室的上位機上。3.1軟件模塊分析通過上面分析，決定選用c51系列單片機作為控制器，那么它的軟件編寫就要按照單 片機語言：c語言或匯編語言來編寫，這里選用執(zhí)行效率高的匯編語言編寫。開發(fā)

40、工具為 keil c51,它的功能強人，支持c語言和匯編語言的編寫與調(diào)試，其軟件模擬i/o 口也會 給軟件調(diào)試帶來極大的方便。3. 2分機軟件模塊本系統(tǒng)的軟件設計的分機主耍是采集齊種傳感器的報警信號和火災信號，再通過無線 模塊收發(fā)裝置實時把數(shù)據(jù)發(fā)送給總控室的上位機上。分機的程序的主程序為：#ifndef_main_h_#define _main_h_#include<reg5 2.h>#include <intrins.h>/端口定義sbit km 1 = p0a0;/繼電器控制端口 ,用于普通照明sbit scl = poa1;/i2c 時鐘sbit sda = p0

41、a2;/i2c 數(shù)據(jù)sbit dq = p0a3;/溫度輸入口sbit emergency_lighting_zhong = p0a5;/緊急照明sbit emergency_lighting_zuo = p0a4;sbit emergency_lighting_you = p0a6;sbit pyroelectric = p0a7;/熱釋 電信號sbit sos = p3a2;/外部中斷0,用于緊急求教用typedef unsigned char uint8;typedef unsigned int uintl 6;void uart_send_byte(uint8 dat);void de

42、lay_ms(uintl6 n);#endif各種傳感器采集模塊：主要由光敏傳感器，氣敏傳感器紐成。在遇到災難的情況下，會發(fā)出報警。為了讓人們快速脫離險境(特別是在濃煙的情況 下)，安全通道引導系統(tǒng)會通過高亮led組成的逃生標志投影在地面上，并且還通過消防 語咅提示。使正在尋找出口的人們快速找到最近的逃生路線。當有人因為火勢太大或者地 震造成逃生通道堵塞而無法逃生時，可通過最近的安全通道緊急按鈕觸發(fā)求救信號，通過 單片機控制nrf401無線發(fā)射器，發(fā)出求救信號和位置坐標，有利于消防員快速找到遇難 者，實施救援。而不必擔心因為火災或者地震等原因造成導線斷裂，求救信號無法發(fā)出。#includehm

43、ain.hh#include,dsi8b20.hh#define nops(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); /定義空指令* 名稱：delay*功能：ds18b20通訊用延時*輸入：無*返冋值：無void delay(uint8 n)while (n-);*名稱*功能*輸入ds18b20_reset18b20復位函數(shù) 無*返回值：無void ds 18b20_reset(void)bit flag = 1;while (flag)while (flag)dq= 1;delay(l);dq = 0; delay(50); / 550usdq= 1;de

44、lay(6); / 66us flag = dq;delay(45); 延時 500us flag 二dq;dq=1;* 名稱：write byte*功能：18b20寫1個字節(jié)函數(shù)，向1-w1re總線上寫一個字節(jié)*輸入：無*返回值：無void write_byte(uint8 val) uint8 i;for(i=0; iv8; i+)dq= 1;_nop_();/最低位移出/66us/右移一位dq = 0; nops(); /4usdq = val &0x01;delay(6); val »= 1;dq= 1;delay(l);* 名稱:read byte*功能：18b20

45、讀1個字節(jié)函數(shù)，從1-wtre總線上讀取一個字節(jié)*輸入：無*返回值：無vw>w>w>w>w>w>w>w>w>w>w>w>w>w>k£>w>w>k£>kyk|>/彳、彳、彳、彳、彳、zjs xtx xjszts zts ?s zt zj zj zt /uint8 read_byte(void)uint8 i，value=0;for (i=0; i<&i+)_nop_();value »= 1;dq = o;nops(); /4usdq= 1

46、;nops(); /4usif(dq)valuel=0x80;delay(6);/66usdq=1;return(value);* 名稱 ：start temp sensor*功能：啟動溫度轉換 *輸入 *返冋值：無/>1% p 1% p 1%p 1% p 1%p 1% p 1%1% p 1%1% p 1%1% p 1%/void start_temp_sensor(void)ds18b20_reset();readtempwrite_byte (oxcc) ; / 發(fā) skip rom 命令 write_byte(0x44); / 發(fā)轉換命令*名稱讀出溫度*功能*輸入 *返冋值：無ui

47、ntl6 read_temp(void)uint8 temp_data2j; / 讀出溫度暫放uintl6 temp;ds18b20_reset(); / 復位 write_byte(oxcc); / 發(fā) skip rom 命令 write_byte(oxbe); / 發(fā)讀命令 temp_datao=read_byte(); /溫度低 8 位 temp_data 1 =read_byte(); /溫度高 8 位temp = temp_datal;temp «= 8;temp 1= temp_datao;temp »= 4;return temp;3. 2主機軟件模塊分機屮的

48、各種傳感黠(光敏傳感器，氣敏傳感器)在不同環(huán)境下進行數(shù)據(jù)采集通過a/d 轉換得到；a/d轉換的數(shù)據(jù)傳給單片機，并由單片機處理和分析,然后作出相應的執(zhí)行動作。 并把信息通過無線發(fā)射黠傳送至主控屮心。然而主機主要是來監(jiān)控整個樓層的各個分機所 上傳的數(shù)據(jù)進行處理。# ifndef_main_h_#define _main_h_# include<reg52.h># include<intrins.h>/獨立按鍵端口定義以及矩陣按鍵 行 復用 sbit keyindj 1 = p2a0;sbit keyindj2 = p2a1;sbit keyindj3 = p2a2;sbit

49、 keyindj4 = p2a3;sbit keyindj5 = p2a4;sbit keyindj6 = p2a5;/蜂鳴器端口定義 sbit remove = p0a5;/lcd12864串口控制端口定義sbit cs = p0a0;/片選信號sbit sid=poa1;/數(shù)據(jù)信號sbit sclk = p0a2;/時鐘信號sbit rst= p0a3;/復位信號sbit ch= p0a4;/并行、串行選擇信號/ds1302控制端口定義 sbit sck = p1ao;sbit sda=p1a1;sbit rst_ds = p1a2;/八位及十六位變量定義 typedef unsigned

50、 char uint& typedef unsigned int uintl6;#endif消防智能消防智能疏散指示逃生系統(tǒng)系統(tǒng)的報警要求準確無誤，必須是可靠的，因此 可靠性是一個很重要的指標，因此，系統(tǒng)的硬件電路、軟件系統(tǒng)的設計均應圍繞這個中心進行。4.1系統(tǒng)抗干擾性設計小區(qū)安防系統(tǒng)主要進行各層樓道齊種突發(fā)事件的報警。信號會受到各種干擾，使系統(tǒng) 不能正常工作。在抗干擾方面，有硬件描施和軟件措施，也有軟硬件結合的措施。硬件抗干擾有效率 高的有優(yōu)點，但是增加系統(tǒng)的投資和設備的體積；軟件抗干擾有投資低的優(yōu)點，但會降低 系統(tǒng)的工作效率。4.1.1硬件抗干擾措施干擾的渠道有：供電系統(tǒng)的干擾，過

51、程通道的干擾，空間的干擾等。在卬刷電路板設 計時，考慮到電路板過大時，印刷線條長，抗噪聲能力下降；過小時，散熱不好，容易受 鄰近線干擾。所有本系統(tǒng)設計電路板時，把相關的器件盡量放靠近些，容易產(chǎn)生噪聲的器 件、電流電路、大電流電路盡量遠離單片機。同時整個系統(tǒng)用一個電源，并保證其良好的 共地。4.1.2軟件抗干擾措施軟件抗干擾屬于單片機系統(tǒng)自身防御行為，其前提條件是：系統(tǒng)中抗干擾軟件不會因 干擾而損壞。（1）程序結構化，功能模塊化編程時不能訃程序任意跳轉，否則整個程序會糾纏在一起，便于程序維護，而且對軟 件抗干擾方案的實施有著十分重耍的意義。在系統(tǒng)中把整個程序分解為若干個功能模塊， 每個功能模塊是

52、一個正規(guī)程序。(2) 狀態(tài)信號的抗干擾輸入方法干擾信號多呈毛刺狀，作用時間短，在采集某一狀態(tài)信號時，可以多次重復采集，只 有連續(xù)兩次采集結果一致時才視為有效；在各次采集狀態(tài)信號之間增加一段延時，能對抗 較寬的干擾。(3) cpu抗干擾技術cpu屬于高速數(shù)字器件，易受干擾的有運算器、控制器以及控制寄存器，當外界干擾 串入時，很可能通過三總線改寫cpu寄存器的內(nèi)容，導致初始化錯誤。尋址失敗乃至系統(tǒng) 癱瘓；當程序受到干擾后，和可能打亂cpu的正常執(zhí)行程序。如果攔截失去控制的程序流 程，如果使系統(tǒng)的損失減少，盡可能恢復系統(tǒng)的止常狀態(tài)是木系統(tǒng)需要考慮的一項重要內(nèi) 容。系統(tǒng)采取的措施是在各段程序中，對單片

53、機及片外擴展器件的各種功能、斷口、方式、 狀態(tài)等采集永久性或臨時性的設置。系統(tǒng)不僅要保證上電后系統(tǒng)要初始化，而且在程序中 每次使用某種功能，都要再一次對相應的控制寄存器設定動作模式。4. 2提高元器件的可靠性提高單片機應用系統(tǒng)中所有元件的質(zhì)量，以提高系統(tǒng)內(nèi)在的可靠性，這也是關鍵性的 措施。采取的措施有：(1) 選用質(zhì)量好的接插件，并設計好工藝結構，如選用帶屏蔽的接插件；(2) 選用合格的電子元件，并進行嚴格的測試、篩選；(3) 設計時，技術參數(shù)留有一定的余量；(4) 提高印刷板的組裝質(zhì)量。4. 3容錯技術在提高系統(tǒng)可靠性的同時，采取一些容錯技術，當系統(tǒng)工作出錯時，系統(tǒng)可自動糾正 錯誤。在系統(tǒng)中

54、主要應用了信息兀余技術。(1) 奇偶校驗。系統(tǒng)通信時采用偶校驗，收方根據(jù)校驗結果，決定是否耍求對方垂 發(fā)。(2) 循環(huán)碼校驗。在發(fā)送數(shù)據(jù)時按一定的規(guī)則產(chǎn)生循環(huán)冗余碼，并附加在數(shù)據(jù)后一 起發(fā)送；接收方按同樣的規(guī)則根據(jù)接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生循環(huán)兀余碼，并和接收到的循環(huán)冗余碼 進行必比較，校驗數(shù)據(jù)傳送是否正確。五、系統(tǒng)調(diào)試5.1整體調(diào)試分析整個調(diào)試所使用的測試儀器儀表和工具：1 微機一臺;2. 示波器；3. 萬用表；4. 直流穩(wěn)壓電源；5. 單片機開發(fā)系統(tǒng)一套；本系統(tǒng)的調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試三人部分。經(jīng)過初步的分析設計后，在制作硬件電路的同時，軟件調(diào)試也在穿插進行。這樣有利 于問題的分析和

55、解決，不會造成問題的積累，而r不會因為一個小問題而需要檢查整體電 路，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時間。軟件編程中，作者首先完成的是單元功能模塊的調(diào)試, 然后進行系統(tǒng)調(diào)試，整體上與硬件調(diào)試的方法差不多。聯(lián)機調(diào)試是最垂要的一部分，同時 也是本裝置成功的關鍵，有許多問題都比較棘手。5.2硬件單元電路調(diào)試5. 2. 1最小系統(tǒng)板調(diào)試首先檢測所制作的電路板是否有虛焊，短路等現(xiàn)象。然后接上+5v電源，檢測各個芯 片的電源是否為+5v,如果是+5v的話，說明供電正確。接上電壓，看單片機是否發(fā)熱，如 不發(fā)熱說明電源連接正確。測單片機30腳(ale)是否有脈沖波形輸出，如果有說明單片 機正常工作。5.2.2傳感器模塊調(diào)試在進行傳感