火災自動報警系統_畢業設計初稿(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 行探測，然后將煙霧濃度的變化轉換為電信號來觸發報警。感煙型火災報警系統主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。 （ 3）感光型火災報警系統 物質燃燒不但會產生煙霧和熱量，同時也會產生可見或不可見的光輻射。感光型火災 報警系統就是通過響應火災中產生的光特性，即擴散火焰的光強度和閃爍頻率，來觸發報警系統的。根據感應的敏感波長，可以將感光型火災報警系統分為對波長較短的光輻射敏感的紫外報警系統和對波山東科技大學學士學位論文 11 長較長的光輻射敏感的紅外報警系統。 （ 4）復合型火災報警系統 如果報警系統同時對溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數做出響應，那么它就是復合型火災報警系統。目前復合型火災報警系統有感溫感煙型、感煙感光型、感溫感光型等多種形式。 火災探測器的原理 火災發生時，必然會伴隨著產生煙霧、高溫和火光，探測器對這些都很敏感。當有煙 霧、高溫、火光產生的時候，它就改變平時的正常狀態，引起電流、電壓或機械部分發生變化或位移，再通過放大、傳輸等過程發出警報聲，有的還能同時發出燈光信號并顯示發生火災的部位、地點。 火災探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： （ 1）感煙探測器。一種是離子感煙探測器，它在內外電離室里面有放射源镅 241，電離產生的正負離子，在電場的作用下各向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩定的。一旦有煙霧竄逃外電離室，干擾了帶電粒子的正常運動，電流、電壓就有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，于是就發出了 信號。還有一種叫光電感應探測器，它有一個發光元件和一個光敏元件，平常光源發出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報警。還有一種叫管道抽吸式感煙探測器，他的工作原理與光電感應探測器中另一種散射型相似，通過煙霧的反射或散射產生光敏電流，主要用在船舶上。近年來還出現了激光感煙探測器，它也是利用光電感應原理，不同的是光源改用激光束。這種探測器采用半導體器件，體積小、價格低、耐震動、壽命長，很有發展前途 。 （ 2）感溫探測器。一種是運用金屬熱脹冷縮的特性。正常的情況下，山東科技大學學士學位論文 12 探測器的電路斷開，當溫度升到一定值時，由于金屬膨脹、延伸，導體接通，于是發出了信號。一種是利用某些金屬易熔的特性，在探測器里固定一塊低熔點合金，當溫度升到它的熔點（ 70～ 90℃）時，金屬熔化，借助彈簧的作用力，使觸頭相碰，電路接通，發出信號。這兩種探測器都屬定溫型，即當外界溫度超過某一限值時就會報警；還有一類是差溫型，升溫的速度超過特定值時，便會感應報警。如將兩者結合起來，便成為差定溫組合式。 （ 3）光輻射探測器。一種是紅外光輻射探測器。物質 在燃燒時，由化學反應產生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應，轉變成電信號，經放大后，就能向人們報警。另一種是紫外光輻射探測器，則利用有機化合物燃燒時，火光中的紫外光，使紫外光敏管的電極激發出離子，通過繼電器等，就能打開開關電路報警。 火災報警器是重要的安全設備，一切重要的場所，如大型物資倉庫、隧道、大型船舶、高層建筑都應該安裝。它還可以與自動滅火設備一起組成自動報警、自動滅火的“自動消防隊”。 山東科技大學學士學位論文 13 第 3 章 火災報警系統硬件設計 系統核心芯片選擇 傳感器介紹 AD590 溫度傳感器 要準確地進行火災報警 ， 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準確報警的前提。綜合考慮各因素 ， 本文選擇集成溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器TGS202 用作采集系統的敏感元件 。 AD590是美國 Analog Devices公司生產的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖 31 所示。由于 AD590 是電流型溫度傳感器 ， 他的輸出同絕對溫度成正比 ， 即 1μA/k ， 而數模轉換芯片 ADC0809 的輸入要求是電壓量 [2]，所以在 AD590 的負極接出一個 1kΩ 的電阻 R和一個 100Ω 的可調電阻 W ，將電流量 變為電壓量送入 ADC0809。通過調節可調電阻 ， 便可在輸出端 VT 獲得與絕對溫度成正比的電壓量 ， 即 10 mV/K。 圖 31 AD590 應用電路圖 山東科技大學學士學位論文 14 AD590 有以下特點： AD590 的測溫范圍 55℃～ +150℃。 AD590 的電源電壓范圍為 4V30V。電源電壓可在 4V6V 范圍變化，電流 TI 變化 1 A? ，相當于溫度變化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向電壓和 20V反向電壓，因而器件反接也不會損壞 。 輸出電阻為 710MΩ； 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五檔，其中 M 檔精度最高，在55℃～ +150℃范圍內，非線形誤差177。 ℃。 TGS202 氣體傳感器 火災中氣體煙霧主要是 CO2 和 CO。 TGS202 氣體傳感器能探測 CO2, CO, 甲烷、煤氣等多種氣體 ,他靈敏度高 ,穩定性好 ,適合于火災中氣體的探測。如圖 32 所示 ,當 TGS202 探測到 CO2或 CO 時 ,傳感器的內阻變小 ,VA 迅速上升。選擇適當的電阻阻值 ,使得當氣體濃度達到一定程度 (如 CO 濃度達到%)時 ,VA 端獲得適當的電壓。 圖 32 TGS202 應用電路圖 ISD1420 語音芯片 ISD1420 引腳 山東科技大學學士學位論文 15 A01A13A25A37A49A511NC13NC15A617A719NC21VSSD23VSSA25SP+134VCCD2REC4XCLK6RED8PLAE10PLAY12NC14ANAO16ANAI18AGC20REF22MIC24VCCA26SP28ISD1420 圖 3 3 ISD1420 引腳 山東科技大學學士學位論文 16 ISD1420 各引腳及其功能介紹 電源（ VCCA， VCCD） ： 芯片內部的模擬和數字電路使用不同的電源總線，并且分別引到外封裝上，這樣可使噪聲最小。模擬和數字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦電容應盡量靠 近芯片。 地線（ VSSA， VSSD） ： 芯片內部的模擬和數字電路也使用不同的地線，這兩個腳最好在引腳焊盤上相連。 錄音（ /REC） ： 低電平有效。只要 /REC 變低（不管芯片處在節電狀態還是正在放音），芯片即開始錄音。 邊沿觸發放音（ /PLAYE） ： 此端出現下降沿時，芯片開始放音。 電平觸發放音（ /PLAYL） ： 此端出現下降沿時，芯片開始放音。 錄音指示（ /RECLED） ： 處于錄音狀態時，此端為低，可驅動 LED。 話筒參考（ MIC REF） ： 此端是前置放大器的反向輸入。當以差分形式連接話筒時 ， 可減小噪聲 ，提高共模抑制比。 自動增益控制（ AGC） ： AGC 動態調節器整前置境益以補償話筒輸入電平的寬幅變化，使得錄制變化很大的音量（從耳語到喧嘩囂聲）時失真都能保持最小。 模擬輸出（ ANA OUT） ： 前置放大器輸出 .前置電壓增益取決于 AGC 端的電平。 模擬輸入（ ANA IN） ： 此端即芯片錄音的輸入信號。對話筒輸入來說， ANA OUT 端應通過外接電容連至本端。 喇叭輸出（ SP+、 SP） ： 這對輸出端能驅動 16Ω 以上的喇叭。單端使用時必須在輸出端和喇叭間接耦合電容 ,而雙端輸出既不用電容又能將功率提高 4 倍 。 錄音時 ,它們都呈高阻態 。節電模式下 ,它們保持為低電平。 山東科技大學學士學位論文 17 外部時鐘（ XCLK） ： 此端內部有下拉元件，不用時應接地。輸入時鐘的占空比無關緊要，因為內部首先進行了分頻。 地址（ A0~A7） ： 地址端有兩個作用，取決于最高（ MSB）兩位 A A6 的狀態。 語音段的尋址 語音芯片與單片機的連接，常通過串行口來實現，串行口也可以通過輔助電路分時多用。定義好串行口的工作方式（串行口控制寄存器 SCON 字節地址為 98H，可位尋址），當由按鍵輸入或其它需要語音輸出時，串行口向 CPU 申請中斷，響應中斷后， CPU 便 可以從串行數據中識別出語音段編號，輸出語音信號。發送結束，中斷由軟件清零。 80C51 芯片 80C51 芯片的引腳及功能 山東科技大學學士學位論文 18 12345678RES9RXD 10TXD 11INT0/12INT1/13T0/19T1/15WR/16RD/17XLAT118XLAT219VSS20VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN29282724252423222180C51 圖 34 80C51 芯片的引腳圖 山東科技大學學士學位論文 19 下面按引腳功能分為 4個部分敘述個引腳的功能。 （ 1）電源引腳 VCC 和 VSS VCC（ 40 腳）：接 +5V 電源正端； VSS（ 20 腳）：接 +5V 電源正端。 （ 2）外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成采用外部時鐘時， 對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHOMS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機內部，接至片內振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。 （ 3）控制信號或與其它電源復用引腳 控制信號或與其它電源復用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP等 4 種形式。 （ A） RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單 片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現持續兩個機器周期的高電平，就可實現復位操作，使單片機復位到初始狀態。 當 VCC 發生故障，降低到低電平規定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數據不丟失。 （ B） ALE/ P （ 30 腳）：當訪問外部存儲器時， ALE（允許地址鎖存信號）以每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現在 P0 口的低 （ C） PSEN(29 腳 ):片外程序存儲器讀選通輸出端 ,低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數期間，每個機器周期 PESN 兩次有效，以通過數據總線口讀回指令或常數。當訪問外部數據存儲器期間， PESN 信號將不出現。 山東科技大學學士學位論文 20 （ D） EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。當 EA 端保持高電平時，單片機訪問片內程序存儲器 4KB（ MS— 52 子系列為8KB）。若超出該范圍時，自動轉去執行外部程序存儲器的程序。當 EA端保持低電平時，無論片內有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。對于片內含有 EPROM 的單片機，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。 （ 4）輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0 口、 P1 口 、 P2 口及 P3 口 (A)P0 口（ 39 腳～ 22 腳）： ～ 統稱為 P0 口。當不接外部存儲器與不擴展 I/O 接口時，它可作為準雙向 8位輸入 /輸出接口。當接有外部程序存儲器或擴展 I/O 口時， P0 口為地址 /數據分時復用口。它分時提供 8位雙向數據總線。對于片內含有 EPROM 的單片機，當 EPROM 編程時，從 P0口輸入指令字節，而當檢驗程序時，則輸出指令字節。 (B)P1 口（ 1腳～ 8腳）： ～ 統稱為 P1口，可作為準雙向 I/O接口使用。對于 MCS— 52 子系列單片機， 和 還有第 2 功能： 口用作定時器 /計數器 2 的計數脈沖輸入端 T2； 用作定時器 /計數器 2的外部控制端 T2EX。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P0 口接收輸入的低 8 位地址。