消防智能疏散指示逃生系统设计(编辑修改稿)

消防智能疏散指示逃生系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

传感器实时监控火灾报警系统。 系统总体框图 图 A：无紧急情况下： 在没有例如火灾，地震，煤气泄漏等突发事件下，本系统处于日常工作模式下：光敏传感器采集光照强度， A/D 转换将光敏传感器采集到的模拟量转换为数字量，并送到单片机里处理，以区分白天和夜晚，自动选择提供照明。 气敏传感器时时监测该区域气体中有害气体的浓度，将检测到的信号通过 A/D转换成数字量，发送到单片机处理，当超过阀值时，便发出报警。 温度传感器实际上是系统的扩展功能，采用 DS18B20。 它可以直接输出数字量，供单片机处理，每个温度传感器都有唯一的 ID号，这样可以通过 NRF401 发送多个温度值，即省去了大量布线的麻烦又降低了成本，将数值传至中央空调处理器方便对该区域的整体温度控制，达到节约用电的目的（特别适用于企业）。 B:紧急情况下： 只是停电的情况下系统自动启动后备电力，继续提供照明不会报警。 在遇到灾难的情况下，会发出报警。 为了让人们快速脱离险境（特别是在浓烟的情况下），安全通道引导系统会通过高亮 LED 组成的逃生标志投影在地面上，并且还通过消防语音提示。 使正在寻找出口的人 们快速找到最近的逃生路线。 当有人因为火势太大或者地震造成逃生通道堵塞 4 而无法逃生时，可通过最近的安全通道紧急按钮触发求救信号，通过单片机控制 NRF401无线发射器，发出求救信号和位置坐标，有利于消防员快速找到遇难者，实施救援。 而不必担心因为火灾或者地震等原因造成导线断裂，求救信号无法发出。 系统实现方案 (1) 利用各种传感器接收需要异常信号，信号的检测与转换传输。 (2) 单片机接收传感器检测信号，进行初步处理，如记录发生情况的位置，何种 报警等等，也可以单片机进行现场报警。 (3) 利用无线模块 实现各个分机机与主控计算机的串口通讯。 (4) 在主控计算机上接收各个机送来的报警信号，发出报警信息。 二、系统硬件设计 总体模块 本系统以 AT89C51 系统单片机为主控核心，通过信号采集，控制中心，执行电路，辅助控制，四大模块组成，如图所示。 将现场疏散指示灯具的指示方向和实际环境结合，实现避烟、避险动态逃生，以应对大型公共建筑物人流大、通道复杂等因素。 图 总体结构图 单片机控制模块 经过比较，作者决定使用常用、廉价的单片机 AT89C51作为主控制器。 单片机 AT89C51是由 ATMEL公司生产的 51单片机。 简单介绍如下： AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，内置功能强 大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比的解决方案。 AT89C51 是一个低功耗高性能单片机， 40个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2 个外中断口， 2 个 16 位可编程定时计数器 ,2 个全双工串行通信口， AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。 其将通用的微处理器和 Flash 存 5 储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 AT89C51 具有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 AT89C51的引脚图如下图 ： 图 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1时，被定义为高阻输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 P1口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个TTL 门电流，当 P2 口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输 入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口： P3 口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL 门电流。 当 P3 口写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出 电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行输入口） 6 TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。 如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置 0。 此时， ALE只有在执行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。 另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 照明指示模块 主要用节能灯和高亮绿色 led 灯组成。 节能灯在正常情况下运行 ，高亮绿色 led 灯在遇到灾难情况下自动启动。 如图 ： 图 照明指示模块图 语音出口标志灯：设置于疏散通道末端出口处。 具有语音播放功能，可根据使用环境附之以不同语种的提示音。 具有频闪功能，增强火灾中对烟雾的穿透力，实现避烟、避险疏散。 双向可调标志灯：设置于疏散走道内。 具有远程控制指示方向调整功能，根据火灾烟雾蔓延走势，动态调整疏散指示路径，实现避烟、避险疏散。 同时具有频闪功能。 地面导向光流灯：设置于人流密集的主干道内。 应急启动时，形成稳定向前滚动的光 7 带，是保持视觉连续的疏散指示标志，同时具 有调整方向功能，应用时，设置间距为 米至 米之间。 无线收发模块 XL02232AP1 是 UART 接口半双工无线传输模块，可以工作在 433MHz 公用频段。 本模块专为用于各种串口设备之间的无线通讯，如电脑，单片机，各种机器设备串口等，可以直接在原来的有线连接上升级为无线链接，无需额外编程，完全兼容有线通讯串口协议，XL02232AP1 的各项参数如：输出功率、串口速率、工作频率、产品 ID 等相关参数 可以通过软件设置，客户如无特别说明模块默认参数为 9600 8N1。 300 米传输距离 工作频率在 － ，（默认 ） 可设置 ID：范围 0－ 65535,默认 ID: 22136 串口速率 . (默认 ) 数据格式 8N1 XL02232AP1 的各项参数如：输出功率、串口速率、工作频率、产品 ID 等相关参数 电气特性 工作频率 － 调制方式 FSK 发射功率 0dBm /5dBm /10dBm /15dBm(默认 15dBm) 接收灵敏度 ‐ 110dBm 工作电压 +5V 谐波 ‐ 60dBc 杂散 ‐ 60dBm 串口速率 (默认) 发射电流 24mA@0dBm、 29mA@5dBm 、 38mA@10dBm、 45mA@15dBm 接收电流 16mA 接口数据格式 8N1 用户接口电平 TTL 工作温度 ‐ 30℃ ~70℃ 工作湿度 10%~90%相对湿度，无冷凝 外形尺寸 24mm 40mm 参考距离 300m(天线如用 导线的话距离可达 500m) 配置接口通讯协议 一 . 接口 8 通讯接口 : RS232 – TTL 通讯速率 : 9600bps 通讯格式 : 1 start bit , 8 data bits , no parity bit , 1 stop bit 二 . 命令 写命令 : 0xF8 数据格式 : 主机发送 : 0xF8+ 串口速率 +RF 发射功率 + RF 频率高字节 +RF 频率低字节 + ID 高字节 +ID 低字节 +和校验字节 参数范围： 功率 01 – 04 ； 0dbm,5dbm,10dbm,15dbm RS232 01 – 06 ； ,, 频率 – ； 0x0000 – 0xfbff ID 0x0000 – 0xffff 各种传感器采集模块 传感器是一个从系统接收功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件。 按照这一定义，可以说传感器是一种吸收 (提取 )、转换和传送能量的器件。 严格地 说，应该区别检测和变换这两个概念。 前者只是将被测量转移到系统中去，而后者从字面上说是将被测量的种类加以改变。 有时，对被测量只进行一次变换还不够，必须进行第二次、第三次变换，一直到所希望的能量形式为止。 传感器转换能量的理论基础都是利用物理学、化学等各种现象和效应来进行能量形式的变换。 随着微电子和计算机技术的发展，传感器输出信号的形式应尽可能是电量。 传感器的组成按其定义一般是由敏感元件、变换元件和测量电路三部分组成。 除自源型传感器外，还需外加辅助电源，用框图表示，如图 所示。 由图可知，传感器由以下几个部分 组成： 图 传感器的组成框图 （ 1） 敏感元件 (预变换器 ) 直接感受被测量 (一般为非电量 )并将其转换为与被测量有确定关系的易变成电量 (包括电量 )的其它量的元件。 9 （ 2）转换元件 (变换器 ) 它能将其它物理量直接转换为有确定关系的电量的元件。 （ 3）测量电路 (变换电路 ) 把转换元件输出的电信号变为便于处理、显示、记录、控制的可用电信号的电路。 测量电路的类型视转换元件的不同而定．经常采用的有电桥电路和其它特殊电路，加高阻抗输入电路、脉冲电路、振荡电路等。 （ 4） 辅助电源 供给转换能量。 （ 5）传感器模块主要由光敏传感器如图 图 光敏传感器 由 AT89C51 的 P0 口的 P0． 5 作为光敏传感器模块的输出信号端 ,其光敏传感器模块原理图 :如图 图 光敏传感器模块原理图 10 辅助输入模块模块 该模块主要由消防语音提示模块组成。 我们采用 WT588D 语音芯片作为语音模块核心。 如图 ： 图 辅助输入模块图 WT588D 语音芯片是一款功能强大的可重复擦除烧写的语音单片机芯片。 WT588D 让语音芯片不 再为控制方式而寻找合适的外围单片机电路，高度集。