基于AT89S51單片機(jī)的中小型單位火災(zāi)事故報(bào)警的智能物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警器設(shè)計(jì)

第1章引言1.1選題背景我國(guó)每年發(fā)生火災(zāi)幾十萬(wàn)起，因此煙霧報(bào)警器存在十分廣闊的市場(chǎng)。未來(lái)，煙感報(bào)警器將向著智能化發(fā)展。并且隨著萬(wàn)物互聯(lián)的發(fā)展，煙霧報(bào)警器將能夠多終端實(shí)時(shí)推送火災(zāi)警報(bào)，從而讓附近的人能第一時(shí)間采取措施。日后，能否及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警以及是否多功能多種因素將成為判斷一個(gè)智能火災(zāi)報(bào)警器好壞的標(biāo)準(zhǔn)。1.2研究現(xiàn)狀科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，智能化，網(wǎng)絡(luò)化，規(guī)?；?，多樣化，靈敏度較高，已經(jīng)成為無(wú)限信息技術(shù)的發(fā)展方向。從當(dāng)前的情況來(lái)看,火災(zāi)預(yù)警信息系統(tǒng)面臨不少困難,包括信息內(nèi)容不統(tǒng)一,電子化水平差,系統(tǒng)報(bào)錯(cuò),自動(dòng)化水平低下,抗干擾能力弱等。1.3研究的目的及意義發(fā)展環(huán)境:由于我國(guó)有關(guān)政府支持智慧消防,以及應(yīng)急管理部的建立,標(biāo)志著消防產(chǎn)業(yè)將向大規(guī)模、專業(yè)化方向加速發(fā)展;市場(chǎng)需求:從市場(chǎng)需求上分析,由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步增加和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展日益繁榮,對(duì)社會(huì)消防安全意識(shí)的也將大大增強(qiáng),并由此推動(dòng)了市場(chǎng)開拓。據(jù)我國(guó)權(quán)威部門的預(yù)計(jì),二零二零年中國(guó)消防行業(yè)報(bào)警器設(shè)備市場(chǎng)五規(guī)模將超過(guò)四百六十四億,消防報(bào)警設(shè)備市場(chǎng)將占中國(guó)全部消防產(chǎn)業(yè)的百分之十四點(diǎn)五。同時(shí)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，擴(kuò)大消防產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模，提高人民群眾消防意識(shí)，增加消防報(bào)警設(shè)備，是急需的。使產(chǎn)業(yè)規(guī)模維持在百分之十五-百分之二十的穩(wěn)定增長(zhǎng);產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì):快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)與智能技術(shù)使得跨界合作給消防信息化帶來(lái)了大規(guī)模的應(yīng)用信息市場(chǎng)。消防產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，使得AI、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析等高新技術(shù)相互融合。消防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展邊界也將進(jìn)一步拓寬,從而產(chǎn)生全新的消防行業(yè)。

第2章煙霧報(bào)警系統(tǒng)的方案選擇與論證2.1系統(tǒng)總體功能概述用信息采集兒、單片機(jī)測(cè)控模塊兒、無(wú)線發(fā)射接受系統(tǒng)兒、聲光報(bào)警控制器、構(gòu)成了煙霧報(bào)警裝置。監(jiān)測(cè)環(huán)境中必須有煙霧感應(yīng)器模塊和溫度傳感器系統(tǒng),并同時(shí)把所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送給控制器,控制系統(tǒng)才能分析周圍環(huán)境中是否具有火情。如下圖2-1總體設(shè)計(jì)總框圖所示。圖2-1總體設(shè)計(jì)總框圖本設(shè)計(jì)是一種可以對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行即時(shí)監(jiān)視、告警的智能煙霧告警控制系統(tǒng)。智能煙霧報(bào)警控制系統(tǒng),是集信息檢測(cè)、傳遞、管理、報(bào)警功能為一身的綜合控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要特征為,利用由stc89c51單片機(jī)、MQ-2煙氣感應(yīng)器和DS18B20溫度傳感器等組成的模塊,設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)煙氣監(jiān)測(cè)和聲光報(bào)警的功能。2.2單片機(jī)的選擇方案一：PIC系統(tǒng)單片機(jī)。PIC單片機(jī)具有比普通微控制機(jī)更高的程序執(zhí)行的零。它由微芯片技術(shù)公司在一九八九年提出,是一個(gè)八的單片機(jī)控制器。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為,單片微型機(jī)不過(guò)是處理器,內(nèi)存和外置于同一個(gè)存儲(chǔ)器中的組合。而PIC單片機(jī)控制器以類似的形式,由一個(gè)RAM和數(shù)百個(gè)ROM用來(lái)存放所要編程的ROM,以及一個(gè)I/O接口,一個(gè)具有八個(gè)插針的在存儲(chǔ)器中的定時(shí)器所構(gòu)成。優(yōu)勢(shì):由于PIC單片機(jī)的核心采用了RISC結(jié)構(gòu),所以運(yùn)算效率比較高;提供了與模擬裝置之間的輕松連接;擁有低廉的功耗。劣勢(shì):較少的指令條數(shù)會(huì)提高程序的長(zhǎng)度;它通常只含有一個(gè)累加器。方案二：AVR系統(tǒng)單片機(jī)。AVR單片機(jī)具有較先進(jìn)的技術(shù)特點(diǎn)。AVR全系列的單片微型計(jì)算機(jī)都能夠使用在線編程接口,在較多的AVR單片機(jī)上都有存在,在單片微型計(jì)算機(jī)的I/O接口有了更強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力,驅(qū)動(dòng)繼電器、LED等元器件時(shí)能夠使用更大密度的灌電流,這樣還能夠省去了驅(qū)動(dòng)電路,降低系統(tǒng)成本。AVR單片式微型電腦,通常使用了低功率、非揮發(fā)性的CMOS工藝技術(shù)生產(chǎn),除擁有低功率、高密度的特性以外,還支援了低電流的聯(lián)機(jī)Flash能力,和EEPROM輸入成功能力。方案三：MSC-51系列單片機(jī)。位處理器擁有按位控制系統(tǒng)中是從硬件到程序，負(fù)責(zé)對(duì)象采用按位數(shù)。這套按位控制系統(tǒng)可以對(duì)片內(nèi)某種特定功能或者輔助寄存器中的數(shù)能夠加以管理，傳輸，置位，清零檢測(cè)等功能，還可以實(shí)現(xiàn)位的邏輯計(jì)算。其能力非常全面,運(yùn)用來(lái)說(shuō)也得心應(yīng)手;并且在片內(nèi)RAM區(qū)域中還特意設(shè)置了一種雙重操作的位置區(qū)域,應(yīng)用非常靈活多樣,這一特點(diǎn)無(wú)疑地為用戶帶來(lái)了很大的便利;乘除指令,這為程序也提供了方便。51單片機(jī)缺陷:如AD、EEPROM等特性必須靠擴(kuò)展,加大了硬件和軟件壓力;51系列單片機(jī)的最大軟肋就是I/O腳使用簡(jiǎn)便,仍舊存在高高電平時(shí)無(wú)輸出能力,這也是;計(jì)算速率過(guò)慢,尤其是雙數(shù)據(jù)指針時(shí),若能修改就可為程序提供極大的方便;這種單片機(jī)的防護(hù)能力較差,容易損壞芯片。51嵌入式單片機(jī)成為目前使用最通用的8bit單片機(jī)之一。在單晶芯板上,有著更靈巧的8個(gè)CPU以及在系統(tǒng)可編程flash,所以STC89C51能夠?yàn)樵S多的嵌入式控制技術(shù)應(yīng)用操作系統(tǒng),創(chuàng)造更多靈巧、超高效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。優(yōu)先選擇STC89C51單片機(jī)作為本系列的主要控制器STC89C51的引腳圖如圖2-2所示。圖2-2STC89C51引腳圖2.3煙霧傳感器選型2.3.1煙霧傳感器的介紹煙霧傳感器是物聯(lián)網(wǎng)智能煙氣檢測(cè)儀的關(guān)鍵組成部分它比傳統(tǒng)感應(yīng)器更安全,并且反應(yīng)速度也更快。而現(xiàn)在,人們能夠利用在SmArtSmokeDevices內(nèi)放置的其他感應(yīng)器來(lái)去除來(lái)自灰塵,零煙霧以及烹飪時(shí)的虛假警報(bào),這樣將可以提供更精確的反應(yīng)并提供給智慧型手機(jī)的全流程控制。而煙氣感應(yīng)器則是屬于氣敏傳感器,原理是全氣-電流轉(zhuǎn)換器,它先將可燃成分氣體在空氣中的含量信號(hào)(即濃度)轉(zhuǎn)化成代表氣壓和電流的信號(hào),隨后再經(jīng)過(guò)A/D變換集成電路將仿真量轉(zhuǎn)換成數(shù)值量后再輸入數(shù)字單片機(jī),從而由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、濃度管理和告警監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)工作。感應(yīng)器用作煙霧檢測(cè)報(bào)警器的主信號(hào)采音部門,是儀器的重要核心組成之中。由此可見(jiàn),感應(yīng)器的選型是相當(dāng)關(guān)鍵的。2.3.2煙霧傳感器的分類1.離子式煙霧傳感器使用了等離子型煙霧感應(yīng)器是技術(shù)世界領(lǐng)先的煙霧報(bào)警器,且工作最穩(wěn)定安全的感應(yīng)器,廣泛使用在各類消防報(bào)警裝置中,各項(xiàng)特性均遠(yuǎn)高于氣敏電阻型的火災(zāi)報(bào)警裝置。2.光電式煙霧傳感器光電煙霧報(bào)警器內(nèi)有一個(gè)檢測(cè)裝置，當(dāng)煙塵進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí),通過(guò)了折射、反射，接受管接收到經(jīng)紅外線，通過(guò)智能告警電路可以判定有無(wú)超出閾值，一旦超越發(fā)出的告警。3.氣敏式煙霧傳感器氣敏傳感器,是指一類測(cè)量特定氣體性質(zhì)的傳感器。其中應(yīng)用的最多的就是零點(diǎn)五導(dǎo)體氣敏傳感器,如MQ負(fù)二煙霧感應(yīng)器。將氣體種類以及與濃度變化相關(guān)的化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),來(lái)調(diào)節(jié)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就能夠得到與待測(cè)量氣體在周圍環(huán)境中的存在狀況相關(guān)的信號(hào),因此就能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量、監(jiān)視、告警功能;還能夠利用接口電路和電腦構(gòu)成的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控和告警控制系統(tǒng)。2.3.3煙霧傳感器的選定綜合以上煙霧感應(yīng)器的選擇MQ-2煙霧感應(yīng)器，通過(guò)簡(jiǎn)化的電路,可以把氣體電導(dǎo)率的改變換算為和該物質(zhì)含量變化相對(duì)應(yīng)的輸出信息。由于MQ負(fù)二氣體煙霧感應(yīng)器對(duì)液化原油、丙烯烴、儲(chǔ)氫材料、工業(yè)煙氣等的敏感性都很好,對(duì)瓦斯以及各種易燃蒸汽等的測(cè)量效果都非常好,故也因此,MQ氣體傳感器可以更確切說(shuō)是一個(gè)多種氣體傳感器,它的主要優(yōu)勢(shì):靈敏度高、反應(yīng)快、可靠性高、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)化和性價(jià)比好,有模擬和數(shù)字信號(hào)輸出兩種選擇方式。仿真說(shuō)明:由于Proteus軟件中缺乏MQ-2煙霧傳感器模塊,在仿真中可用滑動(dòng)變阻器代替。原因是:由于MQ-2氣體傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)電導(dǎo)率會(huì)因?yàn)闅怏w濃度的升高而升高,電阻是內(nèi)部電導(dǎo)率的倒數(shù),所以電阻也是相應(yīng)降低的。特性就相當(dāng)于一種滑變阻器,因此在實(shí)際仿真中用滑動(dòng)變阻器替代。2.3.4MQ-2煙霧傳感器的主要特點(diǎn)和主要功能技術(shù)指標(biāo)MQ-2型傳感器,對(duì)煤氣、液化原油氣等煙有很大的敏感度,尤其是烷類煙尤其靈敏。MQ-2系列傳感器具有優(yōu)異的重復(fù)性和良好的可靠性。初始平穩(wěn),反應(yīng)時(shí)間極短,長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性較高。而MQ負(fù)二系列感應(yīng)器產(chǎn)生了強(qiáng)大的抗干擾能力,可以快速消除有刺激性或非可燃性煙霧的干擾信號(hào),比如酒精和煙塵等。MQ-2型傳感器的特性參數(shù)：a)回路電壓:(Vc)5~24Vb)取樣電阻:(RL)0.1~20Kc)加熱電壓:(VH)5+0.2Vd)加熱功率:(P)約750mWe)甲烷的靈敏度:RO(air)/RS(01%CH4)>5f)響應(yīng)時(shí)間:Tres<10秒g)恢復(fù)時(shí)間:Trec<30秒煙霧檢測(cè)報(bào)警器的主要技術(shù)指標(biāo)1)傳感器類型:半導(dǎo)體電阻式2)檢測(cè)范圍:0~100%LEL3)報(bào)警準(zhǔn)確度::士5%LEL4)報(bào)警點(diǎn)設(shè)置:當(dāng)達(dá)到百分之二十LEL時(shí)開始報(bào)警5)報(bào)警器工作方法:在現(xiàn)場(chǎng)定點(diǎn)放置,根據(jù)自然擴(kuò)散進(jìn)行采樣,長(zhǎng)年連續(xù)運(yùn)行。6)工作溫度:檢測(cè)器-50℃~50℃,報(bào)警裝置零℃~500℃7)工作環(huán)境濕度:≤85%RH8)報(bào)警方法:采用煙霧泄漏聲光報(bào)警和自動(dòng)判斷系統(tǒng)故障報(bào)警9)指示方法:數(shù)碼指示,并提示被測(cè)煙霧LEL%及設(shè)定報(bào)警時(shí)間限值煙霧感應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)圖如圖2-3,而煙霧感應(yīng)器的外形圖如圖2-4。圖2-3煙霧傳感器結(jié)構(gòu)圖圖2-4煙霧傳感器外觀圖2.4煙霧監(jiān)測(cè)報(bào)警器的總體設(shè)計(jì)方法2.4.1煙霧檢測(cè)報(bào)警器的設(shè)計(jì)原理本論文中的煙氣檢測(cè)報(bào)警器,以STC89C51單片微式電腦為主控核心,并采用MQ-型電阻式零點(diǎn)五導(dǎo)體感應(yīng)器收集的煙氣信號(hào)。第一步,感應(yīng)器首先將與煙氣濃度值對(duì)應(yīng)的較小的電流信息放大,再轉(zhuǎn)化成大的電流信息輸入STC89C51單片機(jī):在單片機(jī)控制臺(tái)內(nèi)A/D切換、濃度比較,并對(duì)數(shù)值完成線性化數(shù)據(jù)處理,然后再將大數(shù)位化電流信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的正十邊形濃度數(shù)值;最后再將實(shí)際可燃的成分氣體濃度信息輸入液晶,從而確定濃度數(shù)值有無(wú)超過(guò)聲響報(bào)警限,當(dāng)濃度達(dá)到正常狀態(tài)綠燈長(zhǎng)亮后,當(dāng)煙氣濃度超過(guò)設(shè)置的限定值后,發(fā)出聲音告警并伴隨著紅燈點(diǎn)亮。同樣為了增加反應(yīng)時(shí)間,并保障感應(yīng)器正確地、平穩(wěn)地運(yùn)行,聲響報(bào)警裝置還必須給煙氣感應(yīng)器連續(xù)輸送一次五V的電流。為提高其安全性,在輸送五V的電流的時(shí)候,必須經(jīng)過(guò)故障測(cè)試。當(dāng)感應(yīng)器發(fā)熱絲或電纜線與感應(yīng)器斷開或觸及錯(cuò)誤時(shí),發(fā)送事故告警,并產(chǎn)生聲光報(bào)警信息。2.4.2煙霧傳感器使用的注意事項(xiàng)使用煙霧傳感器應(yīng)該遵守好相關(guān)的使用注意事項(xiàng)，這樣在使用傳感器的過(guò)程中才能更加安全。1、報(bào)警裝置須注意防塵,且防塵帽須在工程人員正常投入使用之后才可摘掉;2、當(dāng)裝設(shè)在屋頂上時(shí),報(bào)警器安裝的在屋頂角度要保持一定間距當(dāng)坡度低于30°時(shí),距離0.3m~0.5m為宜；3、不能放置在一般狀況下呈煙霧滯留的地點(diǎn),因?yàn)闊熿F報(bào)警裝置對(duì)煙的高感應(yīng)性,所以對(duì)像在廚房,或抽煙處這樣易生成煙霧的區(qū)域,很可能會(huì)誤報(bào)警。2.5本章小結(jié)本文重點(diǎn)介紹了煙霧報(bào)警儀的基本設(shè)計(jì)方案,以及感應(yīng)器的選擇和報(bào)警器的設(shè)計(jì)。傳感器通過(guò)在以下幾個(gè)方面：類型、選定、工作原理、基本特點(diǎn)進(jìn)行介紹。采用的MQ-2型半導(dǎo)體電阻式煙氣敏感器件是根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境、生產(chǎn)成本等原因。對(duì)報(bào)警器進(jìn)行了詳盡地闡述還需要從構(gòu)造、功用、技術(shù)指標(biāo)等三個(gè)方面,測(cè)量氣體中煙霧或可燃成分液體蒸氣的含量需要在較寬的溫度范圍內(nèi)工作。氣體中煙霧或可燃成分液體蒸氣的含量顯示在該報(bào)警器儀表盤上,含量超過(guò)規(guī)定濃度范圍時(shí),快速啟動(dòng)重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)告警功能,能夠區(qū)分出是否是管路中煙氣的大量泄露,還是由于開啟閥門而形成的可燃煙氣的微量散失,從而避免了誤報(bào)。如果確定為煙霧泄露時(shí),可產(chǎn)生聲、光等報(bào)警信號(hào),并能在發(fā)出報(bào)警的同時(shí)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)安全裝置,而且具備了故障自動(dòng)檢測(cè)功能。

第3章煙霧報(bào)警系統(tǒng)的硬件電路3.1單片機(jī)的最小系統(tǒng)要讓單片機(jī)運(yùn)行起來(lái),最基本的集成電路構(gòu)成就是單片機(jī)最小系統(tǒng),如圖3-1。圖3-1信號(hào)處理模塊單片機(jī)、復(fù)位回路、時(shí)鐘電路等組成的是單片機(jī)的最小控制系統(tǒng)。在復(fù)位電路中，當(dāng)單片機(jī)操作系統(tǒng)正在正常管理工作中,但遭受外部環(huán)境影響而發(fā)生程式跑飛的時(shí)刻,按下恢復(fù)鍵盤后的程式自動(dòng)從頭開始運(yùn)行。本設(shè)計(jì)使用的是外自動(dòng)鍵盤復(fù)位電路,必須通過(guò)接上拉電阻來(lái)增加機(jī)器輸出高電平的數(shù)量。時(shí)鐘系統(tǒng)就好比單片機(jī)的大腦,它掌控著整個(gè)單片機(jī)的操作節(jié)奏。而時(shí)刻集成電路也就是振蕩集成電路,是給單片機(jī)提供的一種以正弦波信息為基礎(chǔ),確定了單片機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度。XTAL1和XTAL2各自是相反擴(kuò)大器的輸入和輸出,該相反擴(kuò)大器也可設(shè)置為片內(nèi)振蕩器。3.2單片機(jī)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路的設(shè)計(jì)本系列使用了內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路和加電后自動(dòng)復(fù)位方式的復(fù)位電路,如下圖3-2圖3-3所示:圖3-2時(shí)鐘電路圖3-3復(fù)位電路因?yàn)樵趩纹蛭⑿陀?jì)算機(jī)PO口內(nèi)并沒(méi)有上拉電阻,且為高阻態(tài),因此無(wú)法順利地傳遞高/低電平,所以這群I/零接口在實(shí)際應(yīng)用中都需要另外接上拉電阻。3.3煙霧采集電路煙霧測(cè)量可以通過(guò)MQ-2傳感器。當(dāng)通過(guò)ADC0832采集后,就能夠獲取在不同煙氣濃度下的電壓差值。以便設(shè)計(jì)出理想的煙氣強(qiáng)度報(bào)警值。圖3-4煙霧采集電路圖3-5ADC傳感電路MQ-2傳感器的4腳、6腳的大電流為輸出信號(hào),而Rs則為傳感器的本體大電流。其中如果氣體含量增加,必引起Rs變化。而氣體Rs的溫度下降,又會(huì)使得MQ負(fù)二的4腳、6腳,相對(duì)地輸出的電流增加。所以當(dāng)氣體的溫度增加了,它輸出的的電流也就會(huì)增加,并通過(guò)ADC0832變換使數(shù)值上升。3.4控制程序1.比較器電路處理的檢測(cè)信號(hào)只有高和低兩種狀態(tài)；當(dāng)濃度低于閾值時(shí)，信號(hào)為高電平；濃度高于閾值時(shí)，信號(hào)為低電平。監(jiān)控該信號(hào)的高低電平即可。2.AD信號(hào)采集程序?qū)崿F(xiàn)了對(duì)MQ-2煙霧濃度信息的采集后,僅需要實(shí)現(xiàn)ADC8032采集函數(shù),便能實(shí)現(xiàn)信息的收集。最后得出實(shí)際的濃度數(shù)值，見(jiàn)附錄二智能煙霧報(bào)警器的源程序A1。圖3-6仿真中的煙霧傳感器3.5數(shù)碼管顯示電路模塊技術(shù)參數(shù)包括:工作電壓:2.7~,5.5V每段工作輸出電壓10ma字高度:約十一點(diǎn)四mm環(huán)境相對(duì)濕度:<百分之八十五視角:6:00工作溫度:-10~+50°C接口方式:8線并行接口圖3-7數(shù)碼管顯示器電路圖3-7數(shù)碼管顯示電路LCD顯示電路采集程序：見(jiàn)附錄二智能煙霧報(bào)警器的源程序A2。3.6溫度檢測(cè)電路DS18B20獨(dú)特的一線接口，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的雙向通訊能力，簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感應(yīng)用無(wú)需外部元件可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3.0V至5.5V無(wú)需備用電源測(cè)量溫度范圍為-55°C至+125℃。它與控制系統(tǒng)的連接方式如下圖3-8所示。圖3-8溫度傳感器的連接電路DB18B20溫度信號(hào)采集電路程序，見(jiàn)附錄二智能煙霧報(bào)警器的源程序A4。3.7本章小結(jié)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和微電腦STC51性能、價(jià)格和所需的空間需要詳細(xì)考慮引進(jìn)集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、煙霧報(bào)警器，包括收集資料和前置放大器電路、微機(jī)接口電路STC89C51單片機(jī),報(bào)警電路、電路的指明燈的狀態(tài)和鍵盤的檢測(cè)。

第4章智能煙霧報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)4.1STC51系列單片機(jī)調(diào)試及開發(fā)工具編程系統(tǒng)采用KeilC51系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用與51系列兼容的微控制器C編程語(yǔ)言開發(fā)系統(tǒng)。與匯編語(yǔ)言相比，C編程語(yǔ)言在功能、結(jié)構(gòu)、可讀性和保護(hù)方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。KeilC51軟件引入了大量的庫(kù)功能和功能改進(jìn)的集成設(shè)計(jì)調(diào)試開發(fā)工具，全Windows界面。4.2主程序設(shè)計(jì)及流程圖主程序流程圖,如圖4-1所顯示。首先要把感應(yīng)器加熱至三分鐘,但由于MQ-2的零點(diǎn)五導(dǎo)體電阻式煙霧感應(yīng)器,斷電放置一會(huì),再接通電源時(shí),感應(yīng)器不能夠立即正常收集煙氣信號(hào),再進(jìn)行一段時(shí)間的高溫加熱。完成初始化程序初,系統(tǒng)進(jìn)入下一階段了，該階段叫做監(jiān)控階段。在該論文中的主要程序設(shè)計(jì)是能夠?qū)鞲衅骷訜嶂寥昼娞剿?并且在預(yù)熱同時(shí),可以對(duì)傳感器進(jìn)行發(fā)熱絲故障檢查,并通過(guò)軟件方法檢查傳感器發(fā)熱絲以及電纜線有無(wú)斷線和接觸不良。圖4-1程序流程圖STC89C51單片機(jī)在對(duì)傳感器所測(cè)量的煙氣濃度信息進(jìn)行A/D變換、平均值法的過(guò)濾、線性化處理之后,再將濃度值與報(bào)警量限的設(shè)定值相比較后,確定是否報(bào)警。同時(shí)送入二段式的液晶顯示煙氣濃度數(shù)值。同時(shí)主程序中還包含了狀態(tài)指明燈以及按鍵功能設(shè)定,中斷子進(jìn)程等,使報(bào)警裝置的功能更為齊全,給使用者提供了方便，如圖4-2是煙霧報(bào)警器的安全報(bào)警流程，通過(guò)傳感器，單片機(jī)，傳感器根據(jù)煙霧濃度輸出電壓，判定電壓是否超過(guò)安全數(shù)值，單片機(jī)發(fā)指令給GSM模塊，發(fā)送短信給主人報(bào)警，如圖4-2安全報(bào)警流程圖。圖4-2安全報(bào)警流程智能煙霧報(bào)警器仿真中的整體電路圖見(jiàn)附錄一仿真運(yùn)行圖。智能煙霧報(bào)警器的總的程序代碼，見(jiàn)附錄智能煙霧報(bào)警器的源程序A3。4.3本章小結(jié)這一章節(jié)主要介紹了煙霧報(bào)警器中軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)軟件程序的開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具的選用,選擇合適的STC51系列單片機(jī),使用KEILC51編程器完成軟件開發(fā)已經(jīng)完成。

總結(jié)最傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng),但最先前的煙霧報(bào)警系統(tǒng)最明顯的優(yōu)點(diǎn)是:創(chuàng)造簡(jiǎn)便快捷、制造成本低。但存在明顯的不足:一是抗干擾能力差、誤報(bào)率較高。煙氣監(jiān)測(cè)報(bào)警器既能確保生產(chǎn)和生活環(huán)境的安全,防止火災(zāi)和爆炸事件和煤氣中毒物的產(chǎn)生,同時(shí)也是防火、防爆和安全生產(chǎn)所需要的重要器具,具有廣闊的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。判斷火災(zāi),僅僅是通過(guò)檢測(cè)的特定火災(zāi)現(xiàn)象參數(shù)是否超過(guò)設(shè)定值(閾值)的問(wèn)題可以用來(lái)判斷是否有警報(bào)，但不能排除環(huán)境和其他原因。如果選擇靈敏度低，會(huì)延遲或錯(cuò)過(guò)報(bào)警，如果選擇靈敏度高，會(huì)產(chǎn)生假陽(yáng)性。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，假火災(zāi)報(bào)警時(shí)間與真火災(zāi)報(bào)警時(shí)間之比為20∶1。其次，功能小而低效本論文希望可以在煙霧傳感器與報(bào)警技術(shù)能夠進(jìn)行更深一步的研究,將國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行合并總結(jié)，能夠全面優(yōu)化升級(jí)產(chǎn)品,并科學(xué)合理地制定了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。并對(duì)儀器的總體設(shè)計(jì)以及各個(gè)部分做出了詳盡的系統(tǒng)分析與方案設(shè)計(jì)。

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