高層住宅火災報警系統設計

1、高層住宅火災報警系統設計本設計著重介紹近些年來廣泛應用于建筑中的基于單片機的火災智 能控制儀器的原理及其技術，并盡量完善設計，考慮到避免漏報、誤 報、遲報、不報等方面的技術改進，隨著近些年來單片機技術不斷的更新，單片機逐漸在更多的自動控制領域中得到了很廣泛的運用，本 設計結合了近些年來單片機設計的研究現狀， 并根據建筑人口的密集 度、火災的高發(fā)區(qū)，對建筑中的火災監(jiān)測及報警進行了更深一步的探 索，從而設計了基于單片機的實用可靠的智能火災報警系統。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警 H-R l_L心片2.1單片機芯片 AT89S52火災自動報警系統，單片機是其核心部

2、件。它一方面要接收來自傳感 器送來的溫度、煙霧對應的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對這各種信號分別進行處理，以控制后續(xù)電路進行相應動作。單片機具備較快的運算速度，使檢測人員能夠較準確地觀測到各種參數的變化， 并根據情況進行相應的處理；同時由于單片機的經濟性，也適用于火 災自動報警系統的大規(guī)模應用。AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有8K在系 統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術 制造，與工業(yè)80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序 存儲器在系統可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8位CPU和在系統可編程

3、Flash使得AT89S5功眾多嵌入式控制應 用系統提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52M有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash 256字節(jié)RAM, 32位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構， 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。空閑模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時 器/計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM內容被保 存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復 位為止。根據不同的運行速度和功耗的要求，時鐘頻率可以設置在 0-33M之間。

4、可以在 4V到5.5V寬電壓范圍內正常工作。不斷發(fā)展 的半導體工藝也讓該單片機的功耗不斷降低。根據本次設計的具體情 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模數轉換器ADC0809ADC080混美國國家半導體公司生產的 CMOS工藝8通道，8位逐次 逼近式A/D模數轉換器。其內部有一個 8通道多路開關，它可以根 據地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行 A/D轉換。主要特性1.8路輸入通道，8位A/D轉換器，即分辨率為8位。.具有轉換起?？刂贫?。.轉換時間為100 s（時鐘為640KH力t）, 130 s（時鐘為50

6、0KHzM）.單個+5V電源供電。.模擬輸入電壓范圍0+5V,不需零點和滿刻度校準。.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，輸入端，產生一個正脈沖以鎖存地址。START A/D轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809復位，下降沿啟動A/D轉換）。 EOC A/D轉換結束信號，輸出端，當 A/D轉換結束時，此端輸出 一個高電平（轉換期間一直為低電平

7、）。OE:數據輸出允許信號，輸入端，高電平有效。當A/D轉換結束時， 此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數字量。CLK時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHz REF（+）、REF（-）:基準電壓。Vcc電源，單一 +5V。GND:地靠見由存 。評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數碼管驅動芯片ICM7218ICM7218是INTERSI公司生產的一種性能價格比較高的通用 8位LED 數碼管驅動電路，2

8、8腳雙列封裝，是一種多功能LED數碼管驅動芯 片，可與多種單片機接口使用。ICM7218的輸出可直接驅動LED顯 示器，不需外接驅動電路，工作電壓為+5V淇構成的顯示電路結構簡 單，使用方便。同樣由單片機向ICM7218寫控制字及數據，編程部 分像給外部RAM寫數據一樣簡單。當單片機寫入模式控制字后， ICM7218以約定的方式接收顯示數據并將數據寫入靜態(tài)顯示RAM中。數據接收結束，ICM7218在掃描控制電路的控制下，按設定的譯碼模 式，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅動器和位控驅動器發(fā)出控制信 號，直到下一個控制字寫入前，不停地進行動態(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數字溫度傳感器DS18B20技術性能描述：1）獨特的單線接口方式，DS18B2時與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與 DS18B20的雙向通訊。2）測溫范圍 55C+125C,固有測溫誤差1C。3）支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在唯一的三線上，最多只能并聯8個，實現多點測溫，如果數量過多，會使供電電源電壓過 低，從而造成信號傳

10、輸的不穩(wěn)定。4）工作電源：3.05.5V/DC （可以數據線寄生電源）5）在使用中不需要任何外圍元件6）測量結果以9T2位數字量方式串行傳送7）不銹鋼保護管直徑68）適用于DN15-25, DN40DN250各種介質工業(yè)管道和狹小空間設備 測溫9）標準安裝螺紋 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，便于與其它電器設備連 接。引腳定義：DQ :數字信號的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體氣敏材料，屬于表面離子式 N型半導體。處于200300攝氏度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形 成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增 加。當與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘收到煙霧的調至而變化， 就會引起表面導電率的變化。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的 信息，煙霧的濃度越大，導電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬 信號就越大。特點：1、具有信號輸出指示。2、雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL電平輸出） 3、TTL輸出有效信號為低電平。（當輸出低電平時信號燈亮，可直接 接單片機）4、模擬量輸出05V電壓，濃度越高電壓越高。5、對天然氣、液化石油氣

12、等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧 更為敏感。6.其檢測可燃氣體與煙霧的范圍是 10010000Ppm7、具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性8、快速的響應恢復特性火焰?zhèn)鞲衅鱕L-38模塊描述：1）可以檢測火焰或者波長在760納米1100納米范圍內的光源2）探測角度60度左右，對火焰光譜特別靈敏3）對火焰的探測距離：跟靈敏度和火焰強度有關，一般 1m以內適用4）工作電壓3.3V-5V5）輸出形式a模擬量電壓輸出b數字開關量輸出（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、、各模塊數字溫度傳感器DS18BZO的測溫原理是利用溫敏振蕩器的頻率隨溫度變化的關系，把溫度信號直接轉換為串行數字信號，通過內部計數器對受溫度影響 的振蕩器周期的計數可實現溫度測量。探測器中DS18B20采用寄生電源供電方式，保證在有效的DS18B2O時鐘周期內能提供足夠的電 流VCCDSIGB20GND煙霧傳感器正常情況是輸出高電平，當測量濃度大于設定濃度時，單片機I/O 口 輸出低電平。由lm339比較器和741s14整形與非門器件構成可輸出 數字信號，可以直接和單片機相連。vccvccVC火焰?zhèn)鞲衅髟诃h(huán)境火焰光譜達不到設定闕值時，D0 口輸出高電平，當外界環(huán)境火焰光譜超過設定闕值時，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聲音報警電路 由AT89S52勺21腳實現聲音報警控制。當可燃性氣體濃度或溫度超 過限定值時，將P6.7置為低電平，三極管導通，揚聲器發(fā)出鳴叫報P6.7R2 匚 1KA/D轉換電路該電路采用了常用的8位的8通道的數模轉換常用的元件 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經過地址鎖存器74LS373的輸出來提供的。當 P2.7=0的時候，與寫信號WR共同的選通 ADC0809，其中ALE信號與ST信號連在一起，在 WR 信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉換。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復位電路復位電路基本功能是：系統在上電的時候提供了復位信號，一直到系統的電源穩(wěn)定以后，才撤銷了復位信號。為了可靠起見，電源在穩(wěn)定后還需要經過一定的時間延長才能撤銷掉復位信以防止電源的89C51單片機在啟動的時候都是需要復位的,以使CPU和系統的各個部件開關或者電源的插頭在分合過程中引起抖動從而影響了復位。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89C51的工作提供了時鐘信號，芯片內有一個用來構成內部振蕩器的高增益的反相放大器，而引腳XTAL1和XTAL2

17、則分別是這個放大器的輸入和輸出端口。30pFY1數碼管顯示電路 數據采集進來并被成功地由模擬量轉化為數字量后，就被傳送到系統 的顯示模塊，讓人們更直接地觀察到相關數據。顯示器的第一位顯示 所選擇的通道號，而后三位則顯示該通道傳送進來的相應的數字量。本系統顯示用的4位七段數碼管由數碼管專用驅動芯片ICM7218A驅動，27、3、1、25、2、24、26腳分別接數碼管的a、b、c、d、e、f、g, 15、16、23、20腳為位選，分別控制4位數碼管的亮滅，ID07為數據線，接單片機p0 口，WRITE MODE是寫控制位和模式控制位, 分別接單片機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)境中沒有火災危險。黃燈亮表示