家庭火災(zāi)裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、摘 要當(dāng)今社會(huì)，科技日新月異，生活水平逐步提高，電子產(chǎn)品成為我們生活不可缺少的一部分。但是，任何東西都是一把雙刃劍；在給我們帶來無窮快樂時(shí)候，同樣蘊(yùn)含著痛苦；再給我們帶來安全的同時(shí)，同樣掩藏著危險(xiǎn)。電子產(chǎn)品的豐富種類，同樣引起了各種火災(zāi)的產(chǎn)生，我們要本著“防患于未然”的心態(tài)，將之扼殺在萌芽當(dāng)中。不斷地創(chuàng)新、完善家庭火災(zāi)報(bào)警裝置系統(tǒng)，使得它成為我們?nèi)粘Ｉ钪邪踩煽康陌踩芗摇?本文采用了目前較為先進(jìn)的氣體傳感器（復(fù)合（煙、光、熱）傳感器）、溫度傳感器、MCS-51單片機(jī)以及LED燈構(gòu)成的完整綜合系統(tǒng)，不僅能夠很好的實(shí)現(xiàn)聲音與的燈光的綜合報(bào)警提示，同樣還可以很好的給用戶展現(xiàn)出起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，讓人們了

2、解當(dāng)前的事故程度，并添設(shè)有限時(shí)、延時(shí)報(bào)警等特點(diǎn)。能做到給予用戶最大速度的報(bào)警提示與安全保障。同時(shí)，還詳細(xì)介紹組成各部分的功能以及硬件設(shè)備電路設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警 MCS-51單片機(jī) 傳感器 安全 電路AbstractIn todays society, rapid progress in science and technology, living standard gradually improve, electronic products become an indispensable part of our life. However, everything is a double-e

3、dged sword; When bring us infinite happiness, also contains the pain; Give us security at the same time, also masks a danger. Rich kinds of electronic products, also caused the production of various kinds of fire, we should in line with the attitude of nip in the bud, will be killed in the bud. Cons

4、tant innovation, perfect the family fire alarm system, makes it a safe and reliable safety in our daily life.This article adopted at present more advanced gas sensor () smoke sensor, temperature sensor, MCS - 51 single chip microcomputer and leds constitute a complete integrated system, not only can

5、 achieve a good sound and the lights of the integrated alarm prompt, also can be a good real-time data display to users, let people understand the current degree of accident, and adding co., LTD., delayed alarm, etc. Can give maximum speed alarm, the user and security. At the same time, also detaile

6、d introduction of the function and hardware circuit design of each part.KEY WORDS ：Fire alarm MCS-51microcomputer The sensor security circuit目 錄第一章 緒言1第一節(jié) 傳感器的發(fā)展1第二節(jié) 單片機(jī)的發(fā)展1第三節(jié) 制作意義及背景1第二章 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)3第一節(jié) 系統(tǒng)總體框圖3第二節(jié) 系統(tǒng)配件的選擇4第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)7第一節(jié) 電源電路7第二節(jié) 單片機(jī)時(shí)鐘和復(fù)位電路8第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換電路8第四節(jié) 其他系統(tǒng)硬件電路9第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)13第一

7、節(jié) 主程序設(shè)計(jì)與流程圖13第二節(jié) 主程序初始化設(shè)計(jì)14第三節(jié) 其他程序設(shè)計(jì)14結(jié) 論18致 謝19參考文獻(xiàn)20第一章 緒言第一節(jié) 傳感器的發(fā)展現(xiàn)代科技水平的不斷發(fā)展，為傳感與測試技術(shù)的提高創(chuàng)造了物質(zhì)條件；反之，擁有高水平的傳感與測試技術(shù)又會(huì)催促新科技成果的不斷出現(xiàn)。這兩者之間，相輔相成。大致進(jìn)行歸納，傳感與測試技術(shù)有以下幾個(gè)方面的發(fā)展。第二節(jié) 單片機(jī)的發(fā)展自從1974年12月美國Fairchild公司研制出世界上第一臺(tái)單片機(jī)F8以來，單片機(jī)迅速發(fā)展，各種新型、高性能單片機(jī)不斷推陳出新。迄今為止，單片機(jī)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段:單片機(jī)的初級(jí)階段（19741978）,單片機(jī)的完善階段（19781983）

8、,單片機(jī)的鞏固與推新階段（19831990）,單片機(jī)全面發(fā)展階段（1990到至今）。第三節(jié) 制作意義及背景一、選題背景及意義嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類和社會(huì)和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會(huì)秩序的混亂，還直接威脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。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傷亡，為社會(huì)減少不必要的損失。而同時(shí)，隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡單的

9、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)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)能夠及時(shí)將火災(zāi)跡象通知用戶及有關(guān)管理人員，以便他們疏散或組織滅火，延長了建筑物可供疏散人群的時(shí)間并通過聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)其他消防設(shè)施。所以，設(shè)計(jì)一種能夠在火災(zāi)剛剛發(fā)生時(shí)或者有可燃?xì)怏w堆積引起的火災(zāi)隱患時(shí)就能報(bào)警的報(bào)警器，就能使人們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度的減少或消除因火災(zāi)造成的生命危害和財(cái)產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi)做斗爭的有力工具。二、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的類型根據(jù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中所使用的探測器種類的不同，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以分

10、為以下四種：（1）感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（2）感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（3）感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（4）復(fù)合型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)三、火災(zāi)探測的原理火災(zāi)發(fā)生時(shí)，必然會(huì)伴隨著產(chǎn)生復(fù)合（煙、光、熱）、高溫和火光，探測器對(duì)這些都很敏感。當(dāng)有復(fù)合（煙、光、熱）、高溫、火光產(chǎn)生的時(shí)候，它就改變平時(shí)的正常狀態(tài)，引起電流、電壓或機(jī)械部分發(fā)生變化或位移，再通過放大、傳輸?shù)冗^程發(fā)出警報(bào)聲，有的還能同時(shí)發(fā)出燈光信號(hào)并顯示發(fā)生火災(zāi)的部位、地點(diǎn)?；馂?zāi)探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類：（1）感煙探測器。（2）感溫探測器。（3）光輻射探測器。第二章 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)第一節(jié) 系統(tǒng)總體框圖一、系統(tǒng)概述本文采用氣體傳感器、溫度傳感器、MCS-

11、51單片機(jī)以及LED顯示燈模塊設(shè)計(jì)了一種智能火災(zāi)報(bào)警器，可以實(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)串口通信等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的火災(zāi)報(bào)警器，具有一定的實(shí)用價(jià)值。LED燈 MCS-51 單片機(jī)放大電路A/D轉(zhuǎn)換傳感器蜂鳴器數(shù)碼管字符顯示按鈕串口通信圖2.1 系統(tǒng)模塊圖二、原理概述該系統(tǒng)的工作由復(fù)合（煙、光、熱）信號(hào)采集及放大電路將采集到的復(fù)合（煙、光、熱）濃度信息轉(zhuǎn)化為放大的模擬電信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路再將該模擬信號(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)。單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。當(dāng)輸入A/D轉(zhuǎn)換器的放

12、大信號(hào)不為零時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警電路。反之則為正常工作狀態(tài)。設(shè)計(jì)中為了方便檢測與監(jiān)控，使儀器測試人員及用戶能夠間接知道環(huán)境中的復(fù)合（煙、光、熱）濃度，所以用數(shù)碼管顯示字符來指示報(bào)警狀態(tài)。系統(tǒng)采用蜂鳴器聲音報(bào)警和LED閃爍狀態(tài)作為警報(bào)信號(hào)。這種報(bào)警方法是在聲音報(bào)警基礎(chǔ)上，加入光閃報(bào)警。因?yàn)樽兓墓庑盘?hào)可以引起用戶和家庭鄰居的注意，彌補(bǔ)了在嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限，使得報(bào)警裝置更加完善。如果需要，在報(bào)警啟動(dòng)的同時(shí)，還可以在串口通信處，用單片機(jī)控制器控制調(diào)節(jié)閥噴水滅火和換氣扇排煙等動(dòng)作。系統(tǒng)留有繼電器接口，使單片機(jī)能夠控制換氣風(fēng)扇和調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)，讓系統(tǒng)在報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)相關(guān)安全裝置。另外由于復(fù)合（煙、

13、光、熱）傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間就越快。為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向復(fù)合（煙、光、熱）傳感器持續(xù)輸出一個(gè)5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時(shí)，進(jìn)行故障監(jiān)測。當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時(shí)，進(jìn)行故障報(bào)警。以上是根據(jù)報(bào)警器應(yīng)具備的功能，提出的整體設(shè)計(jì)思路。第二節(jié) 系統(tǒng)配件的選擇一、傳感器的選擇復(fù)合（煙、光、熱）傳感器是測量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。而復(fù)合（煙、光、熱）報(bào)警器的信號(hào)采集由復(fù)合（煙、光、熱）傳感器負(fù)責(zé)。復(fù)合（煙、光、熱）傳感器能夠?qū)怏w的種類及其濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)這些電

14、信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測氣體在環(huán)境中存在的情況有關(guān)的信息，從而達(dá)到檢測、監(jiān)控、報(bào)警的功能?？梢哉f，沒有精確可靠的傳感器，就沒有精確可靠的自動(dòng)檢測、控制和報(bào)警系統(tǒng)。復(fù)合（煙、光、熱）傳感器作為報(bào)警器中不可缺少的核心器件，它決定了所采集的復(fù)合（煙、光、熱）濃度信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。根據(jù)報(bào)警器檢測復(fù)合（煙、光、熱）種類的不同要求，很多場合都會(huì)選擇使用半導(dǎo)體復(fù)合（煙、光、熱）傳感器。經(jīng)過對(duì)比眾多復(fù)合（煙、光、熱）傳感器的應(yīng)用特性，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體復(fù)合（煙、光、熱）傳感器的優(yōu)點(diǎn)更加突出。半導(dǎo)體復(fù)合（煙、光、熱）傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，且不會(huì)發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)

15、象，維護(hù)成本較低，因而得到廣泛應(yīng)用。因此，本設(shè)計(jì)中的傳感器選用QM-N5半導(dǎo)體氣體傳感器。QM-N5的技術(shù)指標(biāo)表2.1 傳感器參數(shù)表加熱電壓（Vh） AC或DC 50.2V 回路電壓（Vc）負(fù)載電陰（Rl）清潔空氣中電阻 （Ra） 靈敏度（S=Ra/Rdg）響應(yīng)時(shí)間(trec)恢復(fù)時(shí)間(trec)最大DC 24V2K2000 K4(在1000ppmC4H10中)10S30S0.7W圖1.2二、單片機(jī)的選擇MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品為8031、8751、8051。8031無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM，必須外接EPROM程序存儲(chǔ)器；8751內(nèi)部有4KB用戶可編程的EPROM；8051內(nèi)部有4KB工

16、廠掩膜編程的程序存儲(chǔ)器ROM，除此之外，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同。振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲(chǔ)器4KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器265B RAM定時(shí)/計(jì)數(shù)器 2個(gè)16位8051 CPU外部時(shí)鐘外部時(shí)鐘64KB總線擴(kuò)展控制器并行I/O接口4個(gè)串行I/O內(nèi)中斷外中斷控制P0P1P2P3串行輸入串行輸出內(nèi)部總線圖2.2 單片機(jī)內(nèi)部構(gòu)造MCS-51單片機(jī)的并行I/O口a、 PO口：PO口既可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可以作為通用I/O接口使用。為此，在PO口的電路中有一個(gè)多路轉(zhuǎn)接電路MUX。b、 P1口：P1口是唯一的單功能口，僅能作為通用I/O接口使用，所以在電路上與P0口有一些不同。首先它不需要多路

17、轉(zhuǎn)換電路MUX；其次是電路內(nèi)又上拉電阻，與場效應(yīng)管共同組成輸出驅(qū)動(dòng)電路，c、 P2口：P2口結(jié)構(gòu)與P0類似，也是一個(gè)雙功能口，在結(jié)構(gòu)上比P0電路少了一個(gè)輸出轉(zhuǎn)換控制部分，多路轉(zhuǎn)接電路MUX由CPU命令控制，且P2口內(nèi)部接有固定的上拉電阻。VccP1.0d、 P3口：P3口也是雙功能口，其口的第二功能顯得更為重要。因此，它既可作為通用I/O口使用，又具有第二功能，當(dāng)工作于第二功能時(shí)，各位的定義就不同了。MCS-51P0.0P1.1P0.1P1.2P0.3P0.2P1.3P1.4P0.4P1.5P0.5P1.7P1.6P0.7P0.6RST/VpdEA/VPPP3.1/TxDP3.0/RxDpdP

18、SENALE/PROGP3.2/INT0P2.0P3.3/INT1P2.1P3.5/T1P3.4/T0P2.3P2.2P3.6/WRP2.4P3.7/RDP2.5XTAL2P2.6XTAL1P2.7Vss圖2.3 MCS-51引腳排列第三章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)第一節(jié) 電源電路一、電源電路的流程任何電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源供電，直流穩(wěn)壓電源是將交流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓的設(shè)備。一般直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。交流變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路交流電源 負(fù)載圖3.1 流程圖二、電源電路的設(shè)計(jì)電源變壓器的作用是，改變電網(wǎng)的交流電壓的大小，將220V、50

19、Hz的市電進(jìn)行降壓，使變壓器的副邊輸出的交流電壓符合設(shè)計(jì)要求。然后利用二極管的單向?qū)ㄐ?，將交流電壓變換為單方向的脈沖直流電壓，再利用電容儲(chǔ)能元件組成的濾波電路，將脈動(dòng)大的直流電壓處理成平滑的脈動(dòng)小的直流電壓，即將整流電路輸出的脈動(dòng)直流電壓中的交流成分濾掉，只留下比較平滑的直流電壓，最后利用集成穩(wěn)壓器W7805，讓電源電路的輸出電壓穩(wěn)定為5V，以此作為系統(tǒng)各個(gè)部分電路的電源。圖3.2 系統(tǒng)電源電路圖第二節(jié) 單片機(jī)時(shí)鐘和復(fù)位電路一、時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由反向放大器構(gòu)成的振蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可由內(nèi)部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引

20、腳上外接晶體振蕩器Y，內(nèi)部振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。系統(tǒng)采用的定時(shí)元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振頻率選擇6MHZ，C1、C2的電容值取30pF，電容的大小起頻率微調(diào)的作用。二、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)有多種復(fù)位電路，本系統(tǒng)采用自動(dòng)復(fù)位（上電復(fù)位）與手動(dòng)復(fù)位方式，電路如圖3-3。當(dāng)上電時(shí)，C3充電，電源經(jīng)過電容器C3加到RESET引腳，使單片機(jī)復(fù)位；在正常工作時(shí)，按下復(fù)位鍵時(shí)單片機(jī)復(fù)位。圖3.3 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路圖第三節(jié) A/D轉(zhuǎn)換電路一、A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)經(jīng)傳感器所檢測的電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，無法直接被單片機(jī)所識(shí)別，所以在經(jīng)過放大電路后對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D裝換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)

21、輸入單片機(jī)。A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換常用芯片ADC0809，煙霧、溫度傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1。 ADC0809的通道選擇地址由MCS-51的P0.0P0.2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P2.7=0時(shí)，與寫信號(hào)WR共同選通ADC0809。其中ALE信號(hào)與ST信號(hào)連在一起，在WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。圖中ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)EOC接到MCS-51的INT1引腳，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元。由于ADC0809片內(nèi)無時(shí)鐘，故利用

22、8051提供的地址鎖存使能信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得時(shí)鐘。因?yàn)锳LE信號(hào)的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6，如果時(shí)鐘頻率為6MHZ，則ALE信號(hào)的頻率為1MHZ，經(jīng)二分頻后為500KHZ，與ADC0809的典型值吻合。二、A/D轉(zhuǎn)換電路的電路圖如下圖所示MCS-51MCS-51圖3.4 A/D電路轉(zhuǎn)換圖第四節(jié) 其他系統(tǒng)硬件電路一、聲音報(bào)警及消音鍵電路電路通過三極管基極串連一個(gè)電阻與單片機(jī)P2.3端口連接從而達(dá)到控制蜂鳴器是否報(bào)警。報(bào)警裝置采用電磁式無源蜂鳴器 HC-12075-B其參數(shù)特點(diǎn)如下：額定電壓：1.5V額定電流：=10mA=75=85諧振頻率：2048Hz線圈電阻：6.51602重

23、 量 ：1.5g系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)消音按鍵，當(dāng)報(bào)警器發(fā)出鳴叫時(shí)，用戶到達(dá)現(xiàn)場，可按下消音按鍵停止報(bào)警器鳴叫。若過一點(diǎn)時(shí)間濃度仍超出報(bào)警限，報(bào)警器會(huì)再次鳴叫提醒用戶。圖3.5聲音電路和消音電路二、字符顯示電路報(bào)警器濃度等級(jí)顯示采用一個(gè)八段共陽極數(shù)碼管顯示。由于不顯示小數(shù)點(diǎn)，所以不接dp段。表3.1 濃度表數(shù)字 dp g f e d c b a編碼0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1COHF9H表3.2 數(shù)碼管參數(shù)電路采用型號(hào)為CPS08011BR的光普牌LED共陽極數(shù)碼管。大 小 : 0.8寸 顯示方式： 靜態(tài)顯示顯示顏色： 紅色顯示位數(shù)： 1位 圖3.6 數(shù)碼管連接電路圖三

24、、狀態(tài)指示燈電路綠燈常亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃煙霧濃度極低；黃燈閃爍表示傳感器連接故障或是線路接觸不良；紅燈閃爍表示環(huán)境中煙霧濃度超過報(bào)警最低預(yù)設(shè)值，提醒用戶盡快做出相應(yīng)安全防范措施。 圖3.7 指示燈連接圖四、報(bào)警器故障自診電路(1)判斷傳感器電源連接情況 在傳感器的地端串聯(lián)一個(gè)電阻R16。當(dāng)傳感器正常連接時(shí)，電阻和傳感器分壓，此時(shí)電阻兩端有微弱的電壓，單片機(jī)可以通過IN2口檢測到； 如果傳感器電源連接不正常，則會(huì)產(chǎn)生斷路，檢測到電阻兩端電壓為0。(2)判斷傳感器信號(hào)端連接情況 另一種情況是判斷傳感器信號(hào)端是否連接正確，此時(shí)不需要外加電路，在傳感器預(yù)熱12分鐘后，通過的IN1輸入端口連接，

25、測量傳感器信號(hào)的輸出電壓，如果電壓為5V，則說明傳感器的信號(hào)端連接不正常，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。五、硬件的總體電路圖圖3.8 硬件總圖我們首先要給傳感器預(yù)熱，因?yàn)镼M-N5型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時(shí)間后，再次通電時(shí)，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時(shí)間預(yù)熱。程序初始化結(jié)束后，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。主程序設(shè)計(jì)先對(duì)傳感器預(yù)熱，預(yù)熱同時(shí)，對(duì)傳感器進(jìn)行故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。 同時(shí)，在整個(gè)報(bào)警器系統(tǒng)工作中，MCS-51單片機(jī)對(duì)傳感器檢測的煙霧濃度、溫度高低等信號(hào)進(jìn)行信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換處理后，由單片機(jī)進(jìn)行分析處理，判斷系統(tǒng)是否啟動(dòng)聲光報(bào)警。主

26、程序還包括LED八段式數(shù)碼管濃度字符顯示功能、消音按鍵功能、安全聯(lián)動(dòng)裝置，中斷子程序等，使報(bào)警器功能更加完善，給用戶帶來便利。第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)第一節(jié) 主程序設(shè)計(jì)與流程圖一、主程序設(shè)計(jì)主程序初始化流程圖如下所示。這部分實(shí)現(xiàn)的功能包括各種I/O輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷使能等。首先設(shè)定定時(shí)器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時(shí)，及時(shí)對(duì)氣體濃度和溫度進(jìn)行采樣。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報(bào)警限初值。二、主程序設(shè)計(jì)的流程圖圖4.1 主程序圖第二節(jié) 主程序初始化設(shè)計(jì)一、主程序初始化設(shè)計(jì)主程序初始化流程圖的設(shè)計(jì)，這部分實(shí)現(xiàn)的功能包括各種I/O輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷

27、使能等。首先設(shè)定定時(shí)器工作方式，然后開系統(tǒng)中斷，以便響應(yīng)中斷定時(shí)，及時(shí)對(duì)氣體濃度和溫度進(jìn)行采樣。然后關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報(bào)警限初值。二、主程序初始化流程圖圖4.2 初始化程序第三節(jié) 其他程序設(shè)計(jì)一、濾波子程序在對(duì)氣體濃度采樣時(shí)，可能會(huì)遇到尖脈沖干擾的現(xiàn)象。干擾通常只影響個(gè)別采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)與其他采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)相差比較大。如果采用一般的平均值法，則干擾將“平均”到計(jì)算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的煙霧濃度采樣值的偏差。 為此，可采取去極值平均濾波法，先對(duì)N個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，去掉其中的最大值和最小值，然后計(jì)算余下的N2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去

28、小的隨機(jī) 干擾。保證報(bào)警器檢測煙霧濃度的準(zhǔn)確性，減小誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)的可能。圖4.3 濾波程序圖二、報(bào)警程序當(dāng)放大后的信號(hào)不為零時(shí)，即煙霧濃度達(dá)到系統(tǒng)的報(bào)警預(yù)設(shè)值，此時(shí)報(bào)警器發(fā)出一種近似警笛的鳴叫聲，對(duì)應(yīng)輸出通道的紅燈閃亮，換氣扇自動(dòng)運(yùn)行，并且延時(shí)打開調(diào)節(jié)閥。為防止誤報(bào)，在程序設(shè)計(jì)上，對(duì)煙霧濃度進(jìn)行快速重復(fù)檢測和延時(shí)報(bào)警，以區(qū)別出是管道中煙霧的泄漏，還是由于暫短打開閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報(bào)。圖4.4 報(bào)警子程序三、按鍵輸入程序本報(bào)警器設(shè)計(jì)附加一個(gè)消音功能按鍵。按鍵由于彈性作用的影響，在閉合及斷開均有抖動(dòng)過程，從而使電壓也出現(xiàn)抖動(dòng)，所以在識(shí)別按鍵時(shí)要消除抖動(dòng)的影響。按鍵的識(shí)別方法采用掃描法。圖4.5 按鍵子程序結(jié) 論火災(zāi)報(bào)警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。本論文是在對(duì)煙霧、溫度傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研