火灾自动报警系统_毕业设计初稿(编辑修改稿)

火灾自动报警系统_毕业设计初稿(编辑修改稿)内容摘要：

行探测，然后将烟雾浓度的变化转换为电信号来触发报警。 感烟型火灾报警系统主要有激光感烟式、光电感烟式和离子感烟式等。 （ 3）感光型火灾报警系统 物质燃烧不但会产生烟雾和热量，同时也会产生可见或不可见的光辐射。 感光型火灾 报警系统就是通过响应火灾中产生的光特性，即扩散火焰的光强度和闪烁频率，来触发报警系统的。 根据感应的敏感波长，可以将感光型火灾报警系统分为对波长较短的光辐射敏感的紫外报警系统和对波山东科技大学学士学位论文 11 长较长的光辐射敏感的红外报警系统。 （ 4）复合型火灾报警系统 如果报警系统同时对温度、烟雾和光辐射中的两种或两种以上参数做出响应，那么它就是复合型火灾报警系统。 目前复合型火灾报警系统有感温感烟型、感烟感光型、感温感光型等多种形式。 火灾探测器的原理 火灾发生时，必然会伴随着产生烟雾、高温和火光，探测器对这些都很敏感。 当有烟 雾、高温、火光产生的时候，它就改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分发生变化或位移，再通过放大、传输等过程发出警报声，有的还能同时发出灯光信号并显示发生火灾的部位、地点。 火灾探测器主要分感烟、感温、光辐射三大类： （ 1）感烟探测器。 一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅 241，电离产生的正负离子，在电场的作用下各向正负电极移动。 在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。 一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动，电流、电压就有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是就发出了 信号。 还有一种叫光电感应探测器，它有一个发光元件和一个光敏元件，平常光源发出的光，通过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，如果有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的光就显著减弱，于是光敏元件就把光强的变化变成电的变化，通过放大电路向人们报警。 还有一种叫管道抽吸式感烟探测器，他的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似，通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要用在船舶上。 近年来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应原理，不同的是光源改用激光束。 这种探测器采用半导体器件，体积小、价格低、耐震动、寿命长，很有发展前途。 （ 2）感温探测器。 一种是运用金属热胀冷缩的特性。 正常的情况下，山东科技大学学士学位论文 12 探测器的电路断开，当温度升到一定值时，由于金属膨胀、延伸，导体接通，于是发出了信号。 一种是利用某些金属易熔的特性，在探测器里固定一块低熔点合金，当温度升到它的熔点（ 70～ 90℃）时，金属熔化，借助弹簧的作用力，使触头相碰，电路接通，发出信号。 这两种探测器都属定温型，即当外界温度超过某一限值时就会报警；还有一类是差温型，升温的速度超过特定值时，便会感应报警。 如将两者结合起来，便成为差定温组合式。 （ 3）光辐射探测器。 一种是红外光辐射探测器。 物质 在燃烧时，由化学反应产生闪烁的红外光辐射使硫化铅红外光敏元件感应，转变成电信号，经放大后，就能向人们报警。 另一种是紫外光辐射探测器，则利用有机化合物燃烧时，火光中的紫外光，使紫外光敏管的电极激发出离子，通过继电器等，就能打开开关电路报警。 火灾报警器是重要的安全设备，一切重要的场所，如大型物资仓库、隧道、大型船舶、高层建筑都应该安装。 它还可以与自动灭火设备一起组成自动报警、自动灭火的“自动消防队”。 山东科技大学学士学位论文 13 第 3 章 火灾报警系统硬件设计 系统核心芯片选择 传感器介绍 AD590 温度传感器 要准确地进行火灾报警 ， 选择合适的温度和烟雾传感器是准确报警的前提。 综合考虑各因素 ， 本文选择集成温度传感器 AD590 和气体传感器TGS202 用作采集系统的敏感元件。 AD590是美国 Analog Devices公司生产的一种电流型二端温度传感器。 电路如图 31 所示。 由于 AD590 是电流型温度传感器 ， 他的输出同绝对温度成正比 ， 即 1μA/k ， 而数模转换芯片 ADC0809 的输入要求是电压量 [2]，所以在 AD590 的负极接出一个 1kΩ 的电阻 R和一个 100Ω 的可调电阻 W ，将电流量 变为电压量送入 ADC0809。 通过调节可调电阻 ， 便可在输出端 VT 获得与绝对温度成正比的电压量 ， 即 10 mV/K。 图 31 AD590 应用电路图 山东科技大学学士学位论文 14 AD590 有以下特点： AD590 的测温范围 55℃～ +150℃。 AD590 的电源电压范围为 4V30V。 电源电压可在 4V6V 范围变化，电流 TI 变化 1 A ，相当于温度变化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。 输出电阻为 710MΩ； 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五档，其中 M 档精度最高，在55℃～ +150℃范围内，非线形误差177。 ℃。 TGS202 气体传感器 火灾中气体烟雾主要是 CO2 和 CO。 TGS202 气体传感器能探测 CO2, CO, 甲烷、煤气等多种气体 ,他灵敏度高 ,稳定性好 ,适合于火灾中气体的探测。 如图 32 所示 ,当 TGS202 探测到 CO2或 CO 时 ,传感器的内阻变小 ,VA 迅速上升。 选择适当的电阻阻值 ,使得当气体浓度达到一定程度 (如 CO 浓度达到%)时 ,VA 端获得适当的电压。 图 32 TGS202 应用电路图 ISD1420 语音芯片 ISD1420 引脚 山东科技大学学士学位论文 15 A01A13A25A37A49A511NC13NC15A617A719NC21VSSD23VSSA25SP+134VCCD2REC4XCLK6RED8PLAE10PLAY12NC14ANAO16ANAI18AGC20REF22MIC24VCCA26SP28ISD1420 图 3 3 ISD1420 引脚 山东科技大学学士学位论文 16 ISD1420 各引脚及其功能介绍 电源（ VCCA， VCCD） ： 芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上，这样可使噪声最小。 模拟和数字电源端最好分别走线，尽可能在靠近供电端处相连，而去耦电容应尽量靠 近芯片。 地线（ VSSA， VSSD） ： 芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线，这两个脚最好在引脚焊盘上相连。 录音（ /REC） ： 低电平有效。 只要 /REC 变低（不管芯片处在节电状态还是正在放音），芯片即开始录音。 边沿触发放音（ /PLAYE） ： 此端出现下降沿时，芯片开始放音。 电平触发放音（ /PLAYL） ： 此端出现下降沿时，芯片开始放音。 录音指示（ /RECLED） ： 处于录音状态时，此端为低，可驱动 LED。 话筒参考（ MIC REF） ： 此端是前置放大器的反向输入。 当以差分形式连接话筒时 ， 可减小噪声 ，提高共模抑制比。 自动增益控制（ AGC） ： AGC 动态调节器整前置境益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量（从耳语到喧哗嚣声）时失真都能保持最小。 模拟输出（ ANA OUT） ： 前置放大器输出 .前置电压增益取决于 AGC 端的电平。 模拟输入（ ANA IN） ： 此端即芯片录音的输入信号。 对话筒输入来说， ANA OUT 端应通过外接电容连至本端。 喇叭输出（ SP+、 SP） ： 这对输出端能驱动 16Ω 以上的喇叭。 单端使用时必须在输出端和喇叭间接耦合电容 ,而双端输出既不用电容又能将功率提高 4 倍。 录音时 ,它们都呈高阻态。 节电模式下 ,它们保持为低电平。 山东科技大学学士学位论文 17 外部时钟（ XCLK） ： 此端内部有下拉元件，不用时应接地。 输入时钟的占空比无关紧要，因为内部首先进行了分频。 地址（ A0~A7） ： 地址端有两个作用，取决于最高（ MSB）两位 A A6 的状态。 语音段的寻址 语音芯片与单片机的连接，常通过串行口来实现，串行口也可以通过辅助电路分时多用。 定义好串行口的工作方式（串行口控制寄存器 SCON 字节地址为 98H，可位寻址），当由按键输入或其它需要语音输出时，串行口向 CPU 申请中断，响应中断后， CPU 便 可以从串行数据中识别出语音段编号，输出语音信号。 发送结束，中断由软件清零。 80C51 芯片 80C51 芯片的引脚及功能 山东科技大学学士学位论文 18 12345678RES9RXD 10TXD 11INT0/12INT1/13T0/19T1/15WR/16RD/17XLAT118XLAT219VSS20VCC403938373635343332EA/VPP31ALE30PSEN29282724252423222180C51 图 34 80C51 芯片的引脚图 山东科技大学学士学位论文 19 下面按引脚功能分为 4个部分叙述个引脚的功能。 （ 1）电源引脚 VCC 和 VSS VCC（ 40 脚）：接 +5V 电源正端； VSS（ 20 脚）：接 +5V 电源正端。 （ 2）外接晶振引脚 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 脚）：接外部石英晶体的一端。 在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成采用外部时钟时， 对于 HMOS 单片机，该引脚接地；对于 CHOMS 单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。 XTAL2（ 18 脚）：接外部晶体的另一端。 在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 当采用外部时钟时，对于 HMOS 单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。 对于 CHMOS 芯片，该引脚悬空不接。 （ 3）控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP等 4 种形式。 （ A） RST/VPD（ 9 脚）： RST 即为 RESET， VPD 为备用电源，所以该引脚为单 片机的上电复位或掉电保护端。 当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。 当 VCC 发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源 VPD（ +5V）为内部 RAM 供电，以保证 RAM 中的数据不丢失。 （ B） ALE/ P （ 30 脚）：当访问外部存储器时， ALE（允许地址锁存信号）以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在 P0 口的低 （ C） PSEN(29 脚 ):片外程序存储器读选通输出端 ,低电平有效。 当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期 PESN 两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。 当访问外部数据存储器期间， PESN 信号将不出现。 山东科技大学学士学位论文 20 （ D） EA/Vpp（ 31 脚）： EA 为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。 当 EA 端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器 4KB（ MS— 52 子系列为8KB）。 若超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。 当 EA端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。 对于片内含有 EPROM 的单片机，在 EPROM 编程期间，该引脚用于接 21V 的编程电源 Vpp。 （ 4）输入 /输出（ I/O）引脚 P0 口、 P1 口 、 P2 口及 P3 口 (A)P0 口（ 39 脚～ 22 脚）： ～ 统称为 P0 口。 当不接外部存储器与不扩展 I/O 接口时，它可作为准双向 8位输入 /输出接口。 当接有外部程序存储器或扩展 I/O 口时， P0 口为地址 /数据分时复用口。 它分时提供 8位双向数据总线。 对于片内含有 EPROM 的单片机，当 EPROM 编程时，从 P0口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。 (B)P1 口（ 1脚～ 8脚）： ～ 统称为 P1口，可作为准双向 I/O接口使用。 对于 MCS— 52 子系列单片机， 和 还有第 2 功能： 口用作定时器 /计数器 2 的计数脉冲输入端 T2； 用作定时器 /计数器 2的外部控制端 T2EX。 对于 EPROM 编程和进行程序校验时， P0 口接收输入的低 8 位地址。