閆瑩
引言:火災是可燃物在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的災害,是威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災害之一。智能化火災報警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡單的報警設(shè)備,而是融入了計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識。伴隨著科學技術(shù)的不斷進步,火災報警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。
本文采用氣體傳感器、溫度傳感器、AT89S52單片機以及LED顯示燈模塊設(shè)計了一種智能火災報警器,可以實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設(shè)置、延時報警及與上位機串口通信等功能。
一、火災自動報警系統(tǒng)的工作原理
火災報警系統(tǒng)一般由火災探測器、區(qū)域報警器和集中報警器組成。火災探測器通過對火災發(fā)出的物理、化學現(xiàn)象——氣(燃燒氣體)、煙(煙霧粒子)、熱(溫度)、光(火焰)的探測,將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災報警控制器。整體電路的框圖如圖所示:
系統(tǒng)硬件設(shè)計
二、核心芯片選擇
AT89S52是一個低功耗、高性能的CMOS 8位單片機,片內(nèi)含4k Bytes(In-system programmable)的可反復擦寫1000次的Flash 只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元,功能強大的計算機AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。
集成溫度傳感器AD590電路:
氣體傳感器TGS-202
火災中氣體煙霧主要是CO 和CO,TGS202氣體傳感器能探測CO ,CO,甲烷,煤氣等多種氣體,它靈敏度高,穩(wěn)定性好,適合于火災中氣體的探測。如上圖所示,當TGS202探測到CO 或CO時,傳感器的內(nèi)阻變小,V 迅速上升。選擇適當?shù)碾娮枳柚担沟卯敋怏w濃度達到一定程度(如CO濃度達到0.06﹪)時,V 端獲得適當?shù)碾妷海ㄔO(shè)為3V)。
三、數(shù)碼管驅(qū)動芯片ICM7218
當單片機寫入模式控制字后,ICM7218以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫入靜態(tài)顯示RAM中。數(shù)據(jù)接收結(jié)束,ICM7218在掃描控制電路的控制下,按設(shè)定的譯碼模式,以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動器和位控驅(qū)動器發(fā)出控制信號,直到下一個控制字寫入前,不停地進行動態(tài)顯示工作。其引腳圖和內(nèi)部框圖如圖3-4所示。
四、單片機外圍接口電路
AT89S52單片機外圍接口電路如圖3-5所示,主要包括:
1.晶振電路:內(nèi)部時鐘電路的晶振頻率一般選擇在4MHZ~12MHZ之間(該設(shè)計選用6MHZ),外接兩個諧振電容。該電容的典型值為30pF,該設(shè)計選用33pF。
2.復位電路:單片機復位采用按鍵高電平復位,而單片機在平時則復位端為低電平0.
3.直流電源
單片機外圍接口電路
五、信號處理電路
六、聲音報警電路
由AT89S52的21腳實現(xiàn)聲音報警控制。當可燃性氣體濃度或溫度超過限定值時,將P2.0置為低電平,三極管導通,揚聲器發(fā)出鳴叫報警。其電路原理圖如圖所示。
聲音報警電路圖
火災報警器可保障生產(chǎn)與生活的安全,避免火災和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生,它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器,具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。
本論文是在對煙霧、溫度傳感器和報警技術(shù)進行深入研究的基礎(chǔ)上,全面比較國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點,合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計方案,并對儀器的整體設(shè)計和各個組成部分進行了詳細的分析和設(shè)計。
參考文獻
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[2]王慶,Protel 99 SE&DXP電路設(shè)計教程,電子工業(yè)出版社,2008.
(作者單位:西北民族大學電氣工程學院)