1、- 1 -火灾报警器自动传信系统的设计目录第 1 章 引 言 .11.1 报警系统概述 .11.2 系统主要特点 .11.3 系统组成 .2第 2 章 系统硬件设计 .22.1 系统的硬件构成及功能 .22.2 温度烟雾信号采集模块 .32.3 声光报警模块 .52.4 单片机与 Modem 通信模块 .5第 3 章 系统软件设计 .83.1 报警器监控程序设计 .83.2 数据采集子程序 .93.4 程序清单 .9第四章 本烟雾报警器的特性及安装 16结 束 语 .17致 谢 .18参考文献 .19- 2 -火灾报警器自动传信系统的设计摘 要 ： 现场火灾报警器通过对传感器火情信息的检测，使
2、用智能识别算法实现对火灾的监测。当报警器监测到火情信息后，直接通过 Modem 经公用电话交换网迅速向消防指挥中心报告火情信息(包括火灾单位编码、单位名称、火情级别以及报警时间等)，同时产生声光报警信号，并按事先预留的电话号码自动拨号通知单位有关负责人。消防指挥中心根据接收到的火警信息，立即在消防信息数据库中查询单位位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息，根据所获得的信息迅速确定最佳救火方案，通过网络将出警命令直接下达各消防中队关键词： 车间 ，联网，报警器，1火灾报警器自动传信系统的设计第 1 章 引 言我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越
3、高。目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的火灾报警器是非常必要的。1.1 报警系统概述现场火灾报警器通过对传感器火情信息的检测，使用智能识别算法实现对火灾的监测。当报警器监测到火情信息后，直接通过 Modem 经公用电话交换网迅速向消防指挥中心报告火情信息(包括火灾单位编码、单位名称、火情级别以及报警时间等)，同时产生声光报警信号，并按事先预留的电话号码自动拨号
4、通知单位有关负责人。消防指挥中心根据接收到的火警信息，立即在消防信息数据库中查询单位位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息，根据所获得的信息迅速确定最佳救火方案，通过网络将出警命令直接下达各消防中队。1.2 系统主要特点本文研制的用于小型防火单位的联网火灾报警器具有以下特点：(1)能对室内烟雾(CO2，CO)及温度突变进行报警(声光报警)。(2)如果出现硬件故障(如传感器遗落、内部元器件损坏等)，能发出故障报警。(3)如果只有一种参数出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)，能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理。(4)如果烟雾和温度同时出现异常，则说明有火灾，发出火灾警报，并及时将火灾信息
5、上报消防指挥中心。现场模拟实验表明，本系统安全可靠，误报率低。且由于其体积小、操作维护方便、成本低廉等，具有广阔的应用前景。21.3 系统组成一般小型防火单位火灾报警系统如图 1 所示。第 2 章 系统硬件设计2.1 系统的硬件构成及功能如图 2 所示，报警器硬件由温度烟雾信号采集模块、声光报警模块以及单片机与 Modem 通信模块组成。图中 1，2，3 组成数据采集模块，4，5 组成声光报警模块，5，6，7 组成单片机与 Modem 通信模块。其中，1 为传感器(包括烟感和温感)，将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号；2 为信号调理电路，将传感器输出的电信号进行调理(放大、滤波等)，使之满
6、足 A/D 转换的要求；3 为 A/D 转换电路，完成将温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警(异常报警、故障报警、火灾报警)功能。单片机与 Modem 通信模块由单片机、GM16C550 串行端口扩展芯片和RS232 电平转换电路组成，实现报警器经 Modem 与消防指挥中心的通信。下面对上述各模块进行简要介绍。32.2 温度烟雾信号采集模块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。A
7、D590 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 3 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1A/k，而数模转换芯片 ADC0809 的输入要求是电压量，所以在 AD590 的负极接出一个 10 k 的电阻 R1 和一个 100 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。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、4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
8、探测。如图 4 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 0.06%)时，VA 端获得适当的电压(设为 3 V)。A/D 转换电路采用了常用的 8 位 8 通道数模转换专用芯片 ADC0809，电路如图 5所示。温度、烟雾传感器的输出分别接到 ADC0809 的 IN0 和 IN1。ADC0809 的通道选择地址 A，B，C 分别由 89C51 的 P0.0P0.2 经地址锁存器 74LS373 输出提供。当P2.7=0 时，与写信号 WR 共同选通 ADC0809。图中 ALE
9、信号与 ST 信号连在一起，在WR 信 号的前沿写入地址信号，在其后沿启动转换。例如，输出地址 7FF8H 可选通通道 IN0，实现对温度传感器输出的模拟量进行转换；输出地址 7FF9H 可选通通道IN1，实现对烟雾传感器输出的模拟量进行转换。图中 ADC0809 的转换结束状态信号EOC 接到 89C51 的 INT1 引脚，当 A/D 转换完成后，EOC 变为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转换好的数据送到指定的存储单元。52.3 声光报警模块声光报根警电路在单片机 P1 口的控制下，可以据不同情况(火灾、异常、故障)发出不同的声光报警信号。声音信号由专用语音芯片提供。
10、通过给语音芯片的 S1和 S2 端输入不同的逻辑电平(00，01，10，11)，便可以获得 4 种不同的声音信号。由单片机的 P1.0 和 P1.1 控制。另外该芯片还需要一个选通信号，由 P1.3 提供。只有当该信号为高电平时，芯片才会根据 S1 和 S2 端的控制信号发出不同的报警声，否则不会发声报警。由 P1 口的 P1.4P1.7 分别控制 4 个发光二极管，予以光报警，如图 6 所示。P1.4P1.7 控制的灯依次为绿色(正常信号灯)、黄色(故障信号灯)、红色(异常信号灯)和红色(火灾信号灯)。当这些输出端输出低电平时，对应的信号灯便会发光报警。62.4 单片机与 Modem 通信模
11、块当报警器监测到火灾信息后，除了在火灾现场产生声光报警信号外，还需要将火灾信息按事先预留的电话号码自动拨号通知单位有关人员，并迅速上报消防指挥中心，为此，系统设计了单片机与 Modem 通讯模块，该模块由单片机、GM16C550 串行端口扩展芯片和 RS232 电平转换电路组成。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 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flas
12、h 存储器可有效地降低开发成本。 图 7 AT89C51 引脚配置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。主要功能特性有： 兼容 MCS51 指令系统 32 个双向 I/O 口 两个 16 位可编程定时/计数器 1 个串行中断 两个外部中断源 可直接驱动 LED 低功耗空闲和掉电模式7 4k 可反复擦写(1000 次)Flash ROM 可编程 UARL 通道 全静态操作 0-24MHz 128x8bit 内部 RAM 共 6 个中断源 3 级加密位 软件设置睡眠和唤醒功能第 3 章 系统软件设计本系统的软件系统主要包括数据采集子
13、程序、火灾判断与报警子程序以及Modem 通讯子程序等。为了便于系统维护和功能扩充，在程序设计过程中，采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。下面对部分模块作介绍。3.1 报警器监控程序设计系统复位后，首先要进行初始化，包括对各个控制用寄存器的初始化、设置中断服务程序的入口地址、设置堆栈等。监控程序流程图如图 7 所示。83.2 数据采集子程序数据采集部分的程序设计包括：驱动 ADC0809 的 IN0 和 IN1 进行 A/D 转换，分别由子程序(温度转换)和(烟雾浓度转换)完成；单片机接收转换好的数据，存入指定内存单元，由 INT1 中断服务程序完成。每次驱动 A/D 转换后等待外部中断 1，中断到来说明 A/D 转换已经完成，通过中断服务程序读取转换得到的数据。3.3 火灾判断与报警程序为了降低误报率，系统采用了多次采集、多次判断的方法。每次数据采集后根据得到的数据对现场情况进行判断：00H 表示正常、01H 表示异常、02H 表示火灾；
