高層住宅火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、高層住宅火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)著重介紹近些年來廣泛應(yīng)用于建筑中的基于單片機(jī)的火災(zāi)智 能控制儀器的原理及其技術(shù)，并盡量完善設(shè)計(jì)，考慮到避免漏報(bào)、誤 報(bào)、遲報(bào)、不報(bào)等方面的技術(shù)改進(jìn)，隨著近些年來單片機(jī)技術(shù)不斷的更新，單片機(jī)逐漸在更多的自動(dòng)控制領(lǐng)域中得到了很廣泛的運(yùn)用，本 設(shè)計(jì)結(jié)合了近些年來單片機(jī)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀， 并根據(jù)建筑人口的密集 度、火災(zāi)的高發(fā)區(qū)，對(duì)建筑中的火災(zāi)監(jiān)測(cè)及報(bào)警進(jìn)行了更深一步的探 索，從而設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的實(shí)用可靠的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。放大電路A/D入整體電路的框圖狀態(tài)才殍示燈溫度顯示濃度顯示聲光報(bào)警 H-R l_L心片2.1單片機(jī)芯片 AT89S52火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，單片機(jī)是其核心部

2、件。它一方面要接收來自傳感 器送來的溫度、煙霧對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)和故障檢測(cè)信號(hào)，另一方面要對(duì)這各種信號(hào)分別進(jìn)行處理，以控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。單片機(jī)具備較快的運(yùn)算速度，使檢測(cè)人員能夠較準(zhǔn)確地觀測(cè)到各種參數(shù)的變化， 并根據(jù)情況進(jìn)行相應(yīng)的處理；同時(shí)由于單片機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，也適用于火 災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有8K在系 統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù) 制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序 存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位CPU和在系統(tǒng)可編程

3、Flash使得AT89S5功眾多嵌入式控制應(yīng) 用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52M有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash 256字節(jié)RAM, 32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)， 全雙工串行口。另外，AT89S52可降0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟 件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí) 器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保 存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù) 位為止。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在 0-33M之間。

4、可以在 4V到5.5V寬電壓范圍內(nèi)正常工作。不斷發(fā)展 的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機(jī)的功耗不斷降低。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的具體情 況，采用雙列直插DIP-40封裝。i：T2)Pt:n71病ZJgCCr2XPtlE2M PC C ADO.IP12E338 FC 1 iAD尸13匚437IFC.ZACZj門.4匚5M Pt A心工，(MOSI.趾6351 PC?.4 iAC4i(MISO)P1jG：7343PC .E Dij(SCKJF1.7EsaaJpsrrgL：ZIPC ThA-i(RX2r)P3.0C10的WFfno)F3,-匚11油UAL三kRQG-T7 ：=3二匚122S PSEhwr ：, P3.3

5、 匚13至 P2.7 (A15J14z?P3,0E1025 fRgr匚1724 P2 3，總 111*TALjqIE23 F2 2川門XTAL1EW P2 1 醐2021DIP-40封裝 AT89S52引腳圖2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC080混美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS工藝8通道，8位逐次 逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè) 8通道多路開關(guān)，它可以根 據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。主要特性1.8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。.具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?轉(zhuǎn)換時(shí)間為100 s（時(shí)鐘為640KH力t）, 130 s（時(shí)鐘為50

6、0KHzM）.單個(gè)+5V電源供電。.模擬輸入電壓范圍0+5V,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。.工作溫度范圍為-40+85攝氏度。.低功耗，約15mW。各引腳功能：IN0IN7: 8路模擬量輸入端 2-12-8: 8位數(shù)字量輸出端。ADDA ADDB ADDC: 3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的 一路。ALE地址鎖存允許信號(hào)，輸入端，產(chǎn)生一個(gè)正脈沖以鎖存地址。START A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。 EOC A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出端，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出 一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平

7、）。OE:數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入端，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， 此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHz REF（+）、REF（-）:基準(zhǔn)電壓。Vcc電源，單一 +5V。GND:地靠見由存 。評(píng)mSI R J CJAH：K M.d，；i DiK TIM：ALE及模悵力工IN LWU1%一 IX.1%人一 bliA-AIMjKSTART-Al -%一一 ALE ILClGxrri，mmEJi-一n2.3數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片ICM7218ICM7218是INTERSI公司生產(chǎn)的一種性能價(jià)格比較高的通用 8位LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，2

8、8腳雙列封裝，是一種多功能LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯 片，可與多種單片機(jī)接口使用。ICM7218的輸出可直接驅(qū)動(dòng)LED顯 示器，不需外接驅(qū)動(dòng)電路，工作電壓為+5V淇構(gòu)成的顯示電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，使用方便。同樣由單片機(jī)向ICM7218寫控制字及數(shù)據(jù)，編程部 分像給外部RAM寫數(shù)據(jù)一樣簡(jiǎn)單。當(dāng)單片機(jī)寫入模式控制字后， ICM7218以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫入靜態(tài)顯示RAM中。數(shù)據(jù)接收結(jié)束，ICM7218在掃描控制電路的控制下，按設(shè)定的譯碼模 式，以動(dòng)態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動(dòng)器和位控驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信 號(hào)，直到下一個(gè)控制字寫入前，不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示工作。SEGc SEGe SEGbDPTD6ID5ID

9、7WRITEMODEID4ID1IDOID21D3ICM7218GROND SEGaSEGs SEGd SEGf DIGITS DIGIT6D1GIT7 D1GIT4 vcc DTGTT8 DIGIT 5DIGIT2 DIGITI三、傳感器3.1數(shù)字溫度傳感器DS18B20技術(shù)性能描述：1）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B2時(shí)與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。2）測(cè)溫范圍 55C+125C,固有測(cè)溫誤差1C。3）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫，如果數(shù)量過多，會(huì)使供電電源電壓過 低，從而造成信號(hào)傳

10、輸?shù)牟环€(wěn)定。4）工作電源：3.05.5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源）5）在使用中不需要任何外圍元件6）測(cè)量結(jié)果以9T2位數(shù)字量方式串行傳送7）不銹鋼保護(hù)管直徑68）適用于DN15-25, DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備 測(cè)溫9）標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, M12X1.5, G1/2任選10）PVC電纜直接出線或德式球型接線盒出線，便于與其它電器設(shè)備連 接。引腳定義：DQ :數(shù)字信號(hào)的I/O端口；GND:接地端口；VDD:外接供電電源的輸入端口。ALLASIIIK(BOTTOM TEV；|TO-92：(DS1SB2O)口 ?？贜 口 fMQ-2煙霧傳感器工作原理MQ-2型煙霧

11、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。處于200300攝氏度時(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。當(dāng)與煙霧接觸時(shí)，如果晶粒間界處的勢(shì)壘收到煙霧的調(diào)至而變化， 就會(huì)引起表面導(dǎo)電率的變化。利用這一點(diǎn)就可以獲得這種煙霧存在的 信息，煙霧的濃度越大，導(dǎo)電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬 信號(hào)就越大。特點(diǎn)：1、具有信號(hào)輸出指示。2、雙路信號(hào)輸出（模擬量輸出及 TTL電平輸出） 3、TTL輸出有效信號(hào)為低電平。（當(dāng)輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接 接單片機(jī)）4、模擬量輸出05V電壓，濃度越高電壓越高。5、對(duì)天然氣、液化石油氣

12、等煙霧有很高的靈敏度，尤其對(duì)烷類煙霧 更為敏感。6.其檢測(cè)可燃?xì)怏w與煙霧的范圍是 10010000Ppm7、具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性8、快速的響應(yīng)恢復(fù)特性火焰?zhèn)鞲衅鱕L-38模塊描述：1）可以檢測(cè)火焰或者波長(zhǎng)在760納米1100納米范圍內(nèi)的光源2）探測(cè)角度60度左右，對(duì)火焰光譜特別靈敏3）對(duì)火焰的探測(cè)距離：跟靈敏度和火焰強(qiáng)度有關(guān)，一般 1m以內(nèi)適用4）工作電壓3.3V-5V5）輸出形式a模擬量電壓輸出b數(shù)字開關(guān)量輸出（0和1）1.VCC2.GND3.D04.A0接口說明： 外接3.3V5V電壓外接GND小板數(shù)字量輸出接口（ 0和1）小板模擬量輸出接口火焰?zhèn)鞲衅髂K3線四、主程序流程圖五

13、、各模塊數(shù)字溫度傳感器DS18BZO的測(cè)溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關(guān)系，把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號(hào)，通過內(nèi)部計(jì)數(shù)器對(duì)受溫度影響 的振蕩器周期的計(jì)數(shù)可實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。探測(cè)器中DS18B20采用寄生電源供電方式，保證在有效的DS18B2O時(shí)鐘周期內(nèi)能提供足夠的電 流VCCDSIGB20GND煙霧傳感器正常情況是輸出高電平，當(dāng)測(cè)量濃度大于設(shè)定濃度時(shí)，單片機(jī)I/O 口 輸出低電平。由lm339比較器和741s14整形與非門器件構(gòu)成可輸出 數(shù)字信號(hào)，可以直接和單片機(jī)相連。vccvccVC火焰?zhèn)鞲衅髟诃h(huán)境火焰光譜達(dá)不到設(shè)定闕值時(shí)，D0 口輸出高電平，當(dāng)外界環(huán)境火焰光譜超過設(shè)定闕值時(shí)，D0

14、輸出低電平。iokJ _工紅外發(fā)射笆iGND q 1 3 2 1 P1； OUTA VCC f_4一| IKA- OUTB f _J_C1 -r 酷舟- 2 、GND INB-i-J 14 LM353_ GNDGNDvccRJ nR4 n|1 R2 4INIK 1IK10K10K 十gxdT丫.OLI仆IAC_GNDVCCUIVCC聲音報(bào)警電路 由AT89S52勺21腳實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警控制。當(dāng)可燃性氣體濃度或溫度超 過限定值時(shí)，將P6.7置為低電平，三極管導(dǎo)通，揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報(bào)P6.7R2 匚 1KA/D轉(zhuǎn)換電路該電路采用了常用的8位的8通道的數(shù)模轉(zhuǎn)換常用的元件 ADC0809煙霧、溫度、火焰?zhèn)鞲?/p>

15、器的輸出端分別接到 ADC0809的IN0、IN1和IN2。ADC0809的通道的選擇地址則由 AT89S51的P0.0P0.2經(jīng)過地址鎖存器74LS373的輸出來提供的。當(dāng) P2.7=0的時(shí)候，與寫信號(hào)WR共同的選通 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。不猾u*HE 5PK3 Pld Ji J fttr njasm _| .-u MJUHIW P3 3IMTI 箝 MJU psemr3CU1J-I KtALI T Wh*MTHER3R3M4 KJ tueAUk：由工5早 PJ7 KiS NJDMUM“巾 冷 -T-瓠 事口 T

16、D 林3*MQi-lWM4-fAgggoirJkDDuA*iai ADJJ.CjarSTAJIT 汽 3CK復(fù)位電路復(fù)位電路基本功能是：系統(tǒng)在上電的時(shí)候提供了復(fù)位信號(hào)，一直到系統(tǒng)的電源穩(wěn)定以后，才撤銷了復(fù)位信號(hào)。為了可靠起見，電源在穩(wěn)定后還需要經(jīng)過一定的時(shí)間延長(zhǎng)才能撤銷掉復(fù)位信以防止電源的89C51單片機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候都是需要復(fù)位的,以使CPU和系統(tǒng)的各個(gè)部件開關(guān)或者電源的插頭在分合過程中引起抖動(dòng)從而影響了復(fù)位。處在確定的初始狀態(tài)，并且從初狀始態(tài)開始工作vcc晶振電路 晶振電路為單片機(jī)89C51的工作提供了時(shí)鐘信號(hào)，芯片內(nèi)有一個(gè)用來構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益的反相放大器，而引腳XTAL1和XTAL2

17、則分別是這個(gè)放大器的輸入和輸出端口。30pFY1數(shù)碼管顯示電路 數(shù)據(jù)采集進(jìn)來并被成功地由模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，就被傳送到系統(tǒng) 的顯示模塊，讓人們更直接地觀察到相關(guān)數(shù)據(jù)。顯示器的第一位顯示 所選擇的通道號(hào)，而后三位則顯示該通道傳送進(jìn)來的相應(yīng)的數(shù)字量。本系統(tǒng)顯示用的4位七段數(shù)碼管由數(shù)碼管專用驅(qū)動(dòng)芯片ICM7218A驅(qū)動(dòng)，27、3、1、25、2、24、26腳分別接數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g, 15、16、23、20腳為位選，分別控制4位數(shù)碼管的亮滅，ID07為數(shù)據(jù)線，接單片機(jī)p0 口，WRITE MODE是寫控制位和模式控制位, 分別接單片機(jī)P3.6、P2.6 口。IE m*LDJ ID4 LUA ILW工聊M* dJlL :m,a*r j JLU31 狀態(tài)指示燈電路狀態(tài)指示燈及控制鍵電路如圖所示，單片機(jī)AT89S52的P22 P23P2.4控制輸出的狀態(tài)指示燈。綠燈亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中沒有火災(zāi)危險(xiǎn)。黃燈亮表示