初稿-火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：院系(部所)：專 業(yè)：完成日期：24目 錄緒論11.1 概述11.2 國內(nèi)外研究狀況11.3 課題研究背景及目的12 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.1 概述32.2 系統(tǒng)芯片和器件的選擇32.2.1 傳感器介紹32.2.2 ISD1420語音芯片42.2.3 MT8880介紹62.2.4 AT89C51簡介62.3 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)82.3.1 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)82.3.2 MT8880接收電路的設(shè)計(jì)92.3.3 發(fā)送電路設(shè)計(jì)102.3.4 燈光報(bào)警電路112.3.5 信號(hào)音檢測電路112.4 系統(tǒng)總體電路圖133 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)143.1

2、 數(shù)據(jù)采集子程序143.2 火災(zāi)判斷程序153.3 電話報(bào)警流程設(shè)計(jì)153.4 MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì)173.5 MT8880數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計(jì)194 仿真與調(diào)試21結(jié)論23參 考 文 獻(xiàn)24致 謝25目錄位置不對(duì)，格式不對(duì) 插圖索引圖1 報(bào)警電路方框圖3圖2 AD590應(yīng)用電路圖4圖3 TGS202應(yīng)用電路圖4圖4 ISD1420引腳5圖5 AT89C51引腳7圖6 MT8880接收電路連線圖9圖7 MT8880發(fā)送電路連線圖10圖8 光報(bào)警電路11圖9 信號(hào)音檢測電路11圖10 總體電路圖13圖11 報(bào)警流程圖16圖12 MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送圖17圖13 MT8880的數(shù)據(jù)接收流程

3、圖19圖14 故障信號(hào)仿真圖21圖15 火災(zāi)信號(hào)仿真圖21圖16 正常信號(hào)仿真圖22圖17 異常信號(hào)仿真圖22基于8051火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)了一種基于公用電話網(wǎng),利用單片機(jī)8051、DTMF信號(hào)收發(fā)芯片MT8880、集成語音芯片ISD1420, 集成溫度傳感器AD590 和氣體傳感器TGS202等,利用多傳感器信息融合技術(shù),完成語音報(bào)警的實(shí)用、可靠的單片機(jī)語音自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),著重講述了該系統(tǒng)的組成形式及工作原理。實(shí)踐表明,單片機(jī)技術(shù)在系統(tǒng)報(bào)警和其它一些自動(dòng)控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。該系統(tǒng)能自動(dòng)完成對(duì)布測點(diǎn)檢測，確認(rèn)火警后能自動(dòng)報(bào)警，并顯示火情點(diǎn)，記錄火災(zāi)發(fā)生時(shí)間?！娟P(guān)鍵詞】

4、單片機(jī) 傳感器 數(shù)據(jù)處理 報(bào)警 The Design of Automatic Fire Alarm System Based on 8051AbstractThis paper design a method that use single chip computer and digital voice chip ISD1420 to realize remote voice alarm, gives out the hardware structure and software of system, Based on the single-chip microcomputer AT89C5

5、1, dial chip MT8880 and speech chip ISD1420,temperature sensor AD590 and gas sensor TGS202 are used, and the multi-sensors information processing method is adopted . Practice the enunciation, The single-chip microcomputer technique has the extensively applied foreground in system alarm and other aut

6、omatic control realm.This system can automatically to monitor the points which are acute to temperature. It can also send out alarm, show the points and record the occurring time when a fire has broke out.【Key words】 MCU Transducer Data Process Alarm緒論1.1 概述無線火災(zāi)傳感器硬件和軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用至關(guān)重要，作為整個(gè)系統(tǒng)的底

7、層支持，其必然向微型化、高度集成化、網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能化、智能化的方向發(fā)展，近幾年，隨著計(jì)算機(jī)成本下降和微處理器體積縮小，開發(fā)和構(gòu)造火災(zāi)智能無線報(bào)警系統(tǒng)將有廣闊的應(yīng)用前景。工程試驗(yàn)結(jié)果充分顯示了技術(shù)的可行性和實(shí)現(xiàn)的有效性。隨著智能樓宇技術(shù)應(yīng)用的迅速發(fā)展，商業(yè)市場對(duì)火災(zāi)報(bào)警器的需求不斷增長，目前主要使用的是智能型總線制分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，雖然在系統(tǒng)安裝方面比過去大大方便，但仍然不能滿足現(xiàn)代需要，其安裝成本約占設(shè)備成本的33%70%。而無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠滿足目前要求，它具有安裝容易、快捷、便宜、無需布線、對(duì)建筑物表面的最小破壞性、對(duì)功能變化的易適應(yīng)性等特點(diǎn)。有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明：凡是安裝了火災(zāi)

8、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的場所，發(fā)生了火災(zāi)一股地說都能及早報(bào)警，不會(huì)釀成重大火災(zāi)。1.2 國內(nèi)外研究狀況雖然WSN(Wireless Sensor Networks)正處于完善的迅速發(fā)展時(shí)期，但并沒有妨礙它在各領(lǐng)域的應(yīng)用。德國、日本、美國等發(fā)達(dá)國家對(duì)無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的研究投入大量人力、財(cái)力。無線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是典型的多傳感器的事件驅(qū)動(dòng)型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN，但又具有其特殊要求：1系統(tǒng)的可靠性、可信度、必須考慮室內(nèi)多路徑散射、回波、干擾、中斷、碰撞探測等處理；2系統(tǒng)的最小工作生命周期為5年；3總機(jī)和探測器間必須雙向通信；4報(bào)警信號(hào)的傳輸時(shí)間必須在10秒內(nèi)；5系統(tǒng)干擾、故障探測反映時(shí)間要小于100秒。無

9、線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳(Self Organizing Hop)的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給數(shù)據(jù)處理中心。WSN的應(yīng)用前景十分廣闊，在軍事、工農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測，醫(yī)療護(hù)理、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用價(jià)值，已經(jīng)引起了許多國家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。1.3 課題研究背景及目的我國的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程, 其智能化程度也越來越高。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大

10、型倉庫、商場、高級(jí)寫字樓、賓館等場所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā), 他們采用集中區(qū)域報(bào)警控制方式, 其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位, 需要設(shè)置一種單一或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警裝置, 因此, 研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災(zāi)報(bào)警器是非常必要的。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 概述硬件電路主要包括單片機(jī)電路，2路傳感器報(bào)警信號(hào)電路,模數(shù)轉(zhuǎn)換電路， 語音報(bào)警電路，震鈴檢測電路、模擬摘機(jī)和DTMF解調(diào)電路，以及主備電控制電路部分。1溫度煙霧傳感器2信號(hào)調(diào)理器3A/D轉(zhuǎn)換器6收發(fā)碼電路5單片機(jī)AT89C514現(xiàn)場聲光報(bào)警系統(tǒng)圖1 報(bào)警電路方框圖如圖1所示,

11、報(bào)警器硬件由溫度煙霧信號(hào)采集模塊、聲光報(bào)警模塊以及單片機(jī)與收發(fā)碼模塊組成。圖中1, 2, 3 組成數(shù)據(jù)采集模塊, 4, 5 組成現(xiàn)場聲光報(bào)警模塊, 5,6組成遠(yuǎn)程報(bào)警模塊。其中, 1 為傳感器(包括煙感和溫感) , 將現(xiàn)場溫度、煙霧等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；2為信號(hào)調(diào)理電路, 將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理(放大、濾波等), 使之滿足A/D 轉(zhuǎn)換的要求； 3為A/D 轉(zhuǎn)換電路, 完成將溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。聲光報(bào)警模塊由單片機(jī)和報(bào)警電路組成, 由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)不同的聲光報(bào)警(異常報(bào)警、故障報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警) 功能。單片機(jī)與遠(yuǎn)程報(bào)警模塊由單片機(jī)、MT8880收發(fā)碼電路組

12、成, 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。2.2 系統(tǒng)芯片和器件的選擇2.2.1 傳感器介紹2.2.1.1 溫度傳感器AD590要準(zhǔn)確地進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警， 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準(zhǔn)確報(bào)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(tǒng)的敏感元件。 AD590是美國Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖2所示。由于AD590 是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對(duì)溫度成正比，即1A/k，而數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0809 的輸入要求是電壓量2，所以在AD590 的負(fù)極接出一個(gè)1k的電阻R和一個(gè)100的可調(diào)電阻W ，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0

13、809。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，便可在輸出端VT 獲得與絕對(duì)溫度成正比的電壓量，即10 mV/K。圖2 AD590應(yīng)用電路圖2.2.1.2 TGS202氣體傳感器火災(zāi)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(wěn)定性好,適合于火災(zāi)中氣體的探測。如圖3所示,當(dāng)TGS202探測到CO2或CO時(shí),傳感器的內(nèi)阻變小,VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?使得當(dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度(如CO濃度達(dá)到0106%)時(shí),VA 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷?。圖3 TGS202應(yīng)用電路圖2.2.2 ISD1420語音芯片2.2.2.1 ISD1420引腳圖4 ISD14

14、20引腳2.2.2.2 ISD1420各引腳及其功能介紹電源（VCCA，VCCD）芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)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(shù)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(yīng)盡量靠近芯片。地線（VSSA，VSSD）芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路也使用不同的地線，這兩個(gè)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(jié)電狀態(tài)還是正在放音），芯片即開始錄音。邊沿觸發(fā)放音（/PLAYE）此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開始放音。電平觸發(fā)放音（/PLAYL）此端出現(xiàn)下降沿時(shí)，芯片開始放音。 錄音指示（/RECLED）處于錄

15、音狀態(tài)時(shí)，此端為低，可驅(qū)動(dòng) LED。話筒參考（MIC REF）此端是前置放大器的反向輸入。當(dāng)以差分形式連接話筒時(shí)，可減小噪聲，提高共模抑制比。自動(dòng)增益控制（AGC） AGC 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)器整前置境益以補(bǔ)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(shí)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(hào)。對(duì)話筒輸入來說，ANA OUT 端應(yīng)通過外接電容連至本端。喇叭輸出（SP+、SP-）這對(duì)輸出端能驅(qū)動(dòng)16以上的喇叭。單端使用時(shí)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

16、率提高4倍。錄音時(shí),它們都呈高阻態(tài);節(jié)電模式下,它們保持為低電平。外部時(shí)鐘（XCLK）此端內(nèi)部有下拉元件，不用時(shí)應(yīng)接地。輸入時(shí)鐘的占空比無關(guān)緊要，因?yàn)閮?nèi)部首先進(jìn)行了分頻。地址（A0A7）地址端有兩個(gè)作用，取決于最高（MSB）兩位 A7、A6 的狀態(tài)。2.2.2.3 語音段的尋址語音芯片與單片機(jī)的連接，常通過串行口來實(shí)現(xiàn)，串行口也可以通過輔助電路分時(shí)多用。定義好串行口的工作方式（串行口控制寄存器SCON字節(jié)地址為98H，可位尋址），當(dāng)由按鍵輸入或其它需要語音輸出時(shí)，串行口向CPU申請(qǐng)中斷，響應(yīng)中斷后，CPU便可以從串行數(shù)據(jù)中識(shí)別出語音段編號(hào)，輸出語音信號(hào)。發(fā)送結(jié)束，中斷由軟件清零。2.2.3 M

17、T8880介紹MT8880是一個(gè)帶有呼叫處理濾波器的單片DTMF信號(hào)收發(fā)器。他的制造采用MITEL公司的低功耗、高穩(wěn)定性的ISO-CMOS技術(shù)。DTMF信號(hào)的接收部分采用DTMF信號(hào)接收單片機(jī)MT8870的工業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)送部分采用開關(guān)電容進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換發(fā)送高精度、低畸變的DTMF5信號(hào)。內(nèi)部寄存器提供一個(gè)群模式。在雙音頻群模式下DTMF信號(hào)可以通過精確的時(shí)序被發(fā)送出去?？蛇x擇呼叫處理濾波器讓一個(gè)微處理器處理呼叫音頻信號(hào)。整合了收發(fā)功能的MT8880單片機(jī)的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)帶有可變?cè)鲆娴膬?nèi)部放大器的高性能接收器和一個(gè)帶有脈沖計(jì)數(shù)器的發(fā)射器。一個(gè)可以訪問MT8880內(nèi)部的寄存器的標(biāo)準(zhǔn)的微處理器接口。M

18、T8880的內(nèi)部寄存器包括1個(gè)狀態(tài)寄存器、2個(gè)數(shù)據(jù)寄存器和2個(gè)控制寄存器。發(fā)號(hào)由單片機(jī)的P0.4 控制,將事先存儲(chǔ)的號(hào)碼以DTMF 形式通過該片的8 腳送至外線。雙音多頻信號(hào)（DTMF）是由一組低音頻信號(hào)和一組高音頻信號(hào)以一定方式的組合構(gòu)成6，每組音頻信號(hào)各有4個(gè)音頻信號(hào)，而每種組合有一個(gè)高音頻信號(hào)和一個(gè)低音頻信號(hào)，共16種組合。過去主要用于電話撥號(hào)信息傳輸，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。目前市場上銷售的DTMF專用芯片集編解碼于一體，MT8880具有收發(fā)功能。本設(shè)計(jì)通過89C51單片機(jī)控制MT8880實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。2.2.4 AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程

19、可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。2.2.4.1 AT89C51引腳圖5 AT89C51引腳2.2.4.2 主要性能·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三

20、級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定·128*8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·5個(gè)中斷源·可編程串行通道·與MCS-51 兼容2.2.4.3 各管腳介紹VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電

21、阻拉高，且作為輸入。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLAS

22、H編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.3 系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)2.3.1 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)本報(bào)警器的工作原理:當(dāng)發(fā)現(xiàn)警情時(shí),探測器將警報(bào)信號(hào)通過傳感器接口送入單片機(jī),單片機(jī)的報(bào)警中斷程序開始運(yùn)行,調(diào)用撥號(hào)子程序按照預(yù)置號(hào)碼進(jìn)行撥號(hào)。此時(shí)單片機(jī)控制MT8880 發(fā)送雙音頻信號(hào)撥號(hào),并檢測呼叫信號(hào)以判定

23、是否可以調(diào)用語音模塊進(jìn)行語音報(bào)警1。當(dāng)沒有警情時(shí),可以通過另一部話機(jī)撥打本機(jī),振鈴檢測電路將振鈴音信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL 信號(hào)傳送給單片機(jī),由單片機(jī)計(jì)數(shù)；當(dāng)經(jīng)過預(yù)設(shè)的振鈴無人摘機(jī)時(shí),系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)摘機(jī),調(diào)用遠(yuǎn)程設(shè)置子程序進(jìn)行遠(yuǎn)程錄音、查詢警情等操作。語音報(bào)警系統(tǒng)主要完成的功能：感溫傳感器和感煙傳感器通過采集現(xiàn)場信號(hào)輸入中央處理器,若判斷出兩種傳感器中有一種動(dòng)作, 表明有異?，F(xiàn)象,發(fā)異常語音報(bào)警信號(hào)“溫度超限”或“煙霧報(bào)警”,同時(shí)相應(yīng)的指示燈亮。此時(shí),若另一傳感器也動(dòng)作,則停止異常報(bào)警,而進(jìn)入火警報(bào)警狀態(tài),有現(xiàn)場語音“火警”報(bào)警提示,火警指示燈亮。同時(shí)系統(tǒng)調(diào)用遠(yuǎn)程報(bào)警模塊,開始逐個(gè)撥叫預(yù)設(shè)的報(bào)警電話,直

24、至有一個(gè)報(bào)警電話撥通,并收到回碼。在撥號(hào)后首先判斷電話線的狀態(tài)是否為回鈴音及對(duì)方是否摘機(jī)。如是,播放錄制好的語音報(bào)警內(nèi)容,如“某某區(qū)某某單元某某樓層某某房間發(fā)生火警”。否則掛機(jī),撥打下一個(gè)號(hào)碼。本文設(shè)計(jì)的用于小型防火單位的單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):(1) 能對(duì)室內(nèi)煙霧(CO2, CO) 及溫度突變進(jìn)行報(bào)警(聲光報(bào)警)。(2) 如果出現(xiàn)硬件故障(如傳感器遺落、內(nèi)部元器件損壞等) ，能發(fā)出故障報(bào)警。(3) 如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大或是溫度較高),能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào), 令值班人員到現(xiàn)場處理。(4) 如果煙霧和溫度同時(shí)出現(xiàn)異常, 則說明有火災(zāi),發(fā)出火災(zāi)警報(bào), 并及時(shí)將火災(zāi)信息上報(bào)

25、消防指揮中心。(5) 有報(bào)警優(yōu)先,對(duì)普通電話的強(qiáng)拆功能。既當(dāng)電話正在使用時(shí)發(fā)生火警,系統(tǒng)將強(qiáng)行切斷電話,自動(dòng)撥打報(bào)警電話功能。據(jù)類似本系統(tǒng)的報(bào)警器現(xiàn)場模擬實(shí)驗(yàn)表明, 本系統(tǒng)安全可靠, 誤報(bào)率低。且由于其體積小、操作維護(hù)方便、成本低廉等, 具有廣闊的應(yīng)用前景。2.3.2 MT8880接收電路的設(shè)計(jì)圖6 MT8880接收電路連線圖當(dāng)MT8880作為DTMF接收器的時(shí)候，DTMF信號(hào)經(jīng)由IN和IN輸入，經(jīng)過運(yùn)算放大濾除信號(hào)中的撥號(hào)音頻率，然后發(fā)送到雙音頻濾波器，分離出低頻組和高頻組信號(hào)，通過數(shù)字計(jì)數(shù)的方式檢出DTMF信號(hào)的頻率，并且通過譯碼器譯成4位二進(jìn)制碼。4位二進(jìn)制編碼被鎖存在接收數(shù)據(jù)寄存器中，

26、此時(shí)狀態(tài)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位，狀態(tài)寄存器中的接收數(shù)據(jù)寄存器滿標(biāo)識(shí)位置位，對(duì)外而言，當(dāng)寄存器中的延時(shí)控制識(shí)別位復(fù)位時(shí)，IRQL/CP由高電平變?yōu)榈碗娖?。如果用IRQLCP作為單片機(jī)的中斷信號(hào)，IRQL由高電平變?yōu)榈碗娖剑駽PU發(fā)出中斷請(qǐng)求，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷，讀出寄存器中的數(shù)據(jù)后，IRQL返回高電平。MT8880的D0D3與單片機(jī)的P1.0P1.3相連，P1.4P1.7分別與CK，RSO，CSL，R/WL相連。2.3.3 發(fā)送電路設(shè)計(jì)圖7 MT8880發(fā)送電路連線圖當(dāng)MT8880作為發(fā)送器時(shí)數(shù)據(jù)總線上D0D3四位二進(jìn)制碼被鎖存在發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中8，發(fā)送的DTMF信號(hào)頻率由3.58 MHz

27、的晶振分頻產(chǎn)生。分頻器首先從基準(zhǔn)頻率分離出8個(gè)不同頻率的正弦波，行列計(jì)數(shù)器根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，以八取二方式分離出一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)，經(jīng)開關(guān)電容做DA轉(zhuǎn)換，在加法器中合成DTMF信號(hào)，并從TONE端輸出，電路圖如圖7所示。應(yīng)用MT8880使DTMF信號(hào)的收發(fā)功能于一體，完成DTMF信號(hào)的編碼與解碼，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。大大簡化了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，可以降低成本，減少體積。2.3.4 燈光報(bào)警電路由AT89C51 P0 口的P0.0P0.3 分別控制4 個(gè)發(fā)光二極管, 予以光報(bào)警, 如圖8所示。P114P117 控制的燈依次為綠色(正常信號(hào)燈)、黃色(故障信號(hào)燈)、紅色(異常信號(hào)燈)和紅

28、色(火災(zāi)信號(hào)燈)。當(dāng)這些輸出端輸出低電平時(shí), 對(duì)應(yīng)的信號(hào)燈便會(huì)發(fā)光報(bào)警。圖8 光報(bào)警電路2.3.5 信號(hào)音檢測電路利用單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能檢測電話信號(hào)音的原理及方法。如圖9,當(dāng)信號(hào)音頻率偏離450Hz較大或線路存在干擾時(shí),依然能夠正確識(shí)別無聲(線路故障)、撥號(hào)音、忙音、空號(hào)音、擁塞音、回鈴音、被叫用戶摘機(jī)等狀態(tài)；占用單片機(jī)資源少,僅需要1個(gè)定時(shí)器和1個(gè)計(jì)數(shù)器；檢測程序結(jié)構(gòu)簡潔,代碼短。話線信號(hào)通過音頻變壓器T1耦合到電容C2負(fù)極,經(jīng)MC4558 放大4倍后,送LM339比較器,回差電壓由R7控制,這樣就實(shí)現(xiàn)正弦波到方波的轉(zhuǎn)換,從LM339輸出的方波信號(hào)送AT89C51單片機(jī)計(jì)數(shù)器T0輸入端P3

29、.4引腳。信圖9 信號(hào)音檢測電路檢測方法：話線信號(hào)在傳輸過程中可能受到較嚴(yán)重的干擾，例如在話線信號(hào)持續(xù)期內(nèi)缺少數(shù)個(gè)甚至數(shù)十個(gè)信號(hào)周期以及在話線信號(hào)間歇期內(nèi)存在高頻干擾。為此，可利用單片機(jī)定時(shí)中斷(例如MCS-51的定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器T2)功能，每隔20ms對(duì)話線信號(hào)周期進(jìn)行計(jì)數(shù)(可使用定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器T0或T1作為話線信號(hào)周期計(jì)數(shù)器)。當(dāng)話線信號(hào)頻率為450Hz±10 %時(shí)，20ms內(nèi)應(yīng)檢測到810個(gè)話線信號(hào)周期。由于T0開啟時(shí)間與話線信號(hào)不一定同步，可能存在1個(gè)字的誤差，這樣，20ms內(nèi)實(shí)際檢測到的話線信號(hào)周期為711個(gè)。為了提高判別的準(zhǔn)確性，簡化判別步驟，縮短檢測程序代碼，使用一個(gè)內(nèi)部

30、RAM單元b2b0位作為狀態(tài)寄存器，其中b2b0位分別記錄最近3個(gè)20ms內(nèi)計(jì)數(shù)器T0的取值范圍；再用2個(gè)內(nèi)部RAM 單元分別記錄話線信號(hào)續(xù)、斷時(shí)間，這樣，根據(jù)續(xù)、斷時(shí)間的長短就可以判別出話線狀態(tài)。2.4 系統(tǒng)總體電路圖圖10 總體電路圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充, 采用了模塊化程序設(shè)計(jì)方法, 系統(tǒng)各個(gè)模塊的具體功能都是通過子程序調(diào)用實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災(zāi)判斷與報(bào)警子程序以及通訊子程序等。3.1 數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)采集部分的程序設(shè)計(jì)包括：驅(qū)動(dòng)ADC0809 的IN0和IN1進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換,分別由子程序ADC1 (溫度轉(zhuǎn)換) 和ADC2 (煙霧濃度轉(zhuǎn)換) 完

31、成；單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù), 存入指定內(nèi)存單元, 由INT1 中斷服務(wù)程序完成。每次驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換后等待外部中斷, 中斷到來說明A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成, 通過中斷服務(wù)程序讀取轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。A/ D 采樣程序如下: 本程序分住程序和中斷服務(wù)程序兩部分。主程序用來對(duì)中斷初始化，給ADC0809發(fā)起動(dòng)脈沖和送模擬量路數(shù)地址等。中斷服務(wù)程序用來從ADC 接受A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量和判斷一遍采集完否。參考程序如下： 主程序： ORG 0A00H MOV R1, #30H /輸入數(shù)據(jù)區(qū)始址送R1 MOV R4, #2 /模擬量總路數(shù)送R4 MOV R2, #00H /IN0地址送R2 SETB EA /開C

32、PU中斷 SETB EX1 /允許INT1L中斷 SETB IT1 /即INT1L為邊沿觸發(fā) MOV R0, #0F0H /送端口地址F0H到R0 MOV A, R2 /IN0地址送A MOVX R0, A /送IN0地址到A/D SJMP $ /等待中斷或其它中斷服務(wù)程序: ORG 0013H AJMP CINT1 /轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序 ORG 0100HCINT1: MOV R0, #0F0H /端口地址送R0MOVX A, R0 /輸入數(shù)字量AMOV R1, A /存入輸入數(shù)據(jù)區(qū)INC R1 /輸入數(shù)據(jù)區(qū)指針加1INC R2 /修改模擬量路數(shù)地址MOV A, R2 /下個(gè)模擬量路數(shù)地址送AM

33、OVX R0, A /送下路模擬量路數(shù)地址,并啟A/DDJNZ R4, LOOP /若未采集完2路,則LOOPCLR EX1 /若已采集完2路,則關(guān)INT1L中斷LOOP:RETI /中斷返回END3.2 火災(zāi)判斷程序?yàn)榱私档驼`報(bào)率, 系統(tǒng)采用了多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)場情況進(jìn)行判斷:00H 表示正常；01H 表示異常；02H 表示火災(zāi)。然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情判斷。具體判斷方法如下:(1) 對(duì)溫度和煙霧進(jìn)行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷溫度100 , 溫度異常, 置標(biāo)志位為1, 否則為0；煙霧(CO, CO2) 濃度0106% , 煙霧濃度異常, 置標(biāo)志位為

34、1, 否則為0。(2) 根據(jù)溫度和煙霧的異常標(biāo)志位判斷現(xiàn)場情況2 個(gè)標(biāo)志位均為0, 表示情況正常, 給53H 或56H 單元送00H； 2 個(gè)中僅有1 個(gè)為1, 表示情況異常, 送01H；2 個(gè)均為1, 表示有火災(zāi)發(fā)生, 送02H。(3) 綜合兩次情況做最后判斷,并予以報(bào)警若53H 和56H 中數(shù)據(jù)不相同, 說明是誤報(bào), 調(diào)故障報(bào)警子程序；否則按該單元中的數(shù)據(jù)調(diào)相應(yīng)的報(bào)警子程序。00H 為情況正常, 返回；01H 為情況異常, 調(diào)異常報(bào)警子程序；02H 為現(xiàn)場有火災(zāi), 調(diào)火災(zāi)報(bào)警子程序, 并向消防中心報(bào)告火情。3.3 電話報(bào)警流程設(shè)計(jì)電話報(bào)警模塊主要通過中斷服務(wù)程序來實(shí)現(xiàn)。該程序的基本流程是:

35、報(bào)警器摘機(jī),自動(dòng)撥叫號(hào)碼簿上相應(yīng)的報(bào)警號(hào)碼,如110、119 ,或一組用戶的自己設(shè)置的固定電話號(hào)碼、手機(jī)號(hào)碼。撥叫時(shí),報(bào)警器摘機(jī)后先對(duì)電話線上的信號(hào)進(jìn)行檢測,檢測到撥號(hào)音就撥號(hào),檢測不到撥號(hào)音說明電話線已有問題,無法撥號(hào),就自動(dòng)掛機(jī)。撥號(hào)后等待三秒再檢測有無回鈴音或忙音,如果都沒有,就表明已經(jīng)接通,可以進(jìn)行語音報(bào)警。如遇回鈴音就等待三秒再檢測,若等待三次后線路仍然不通,就撥叫下一個(gè)號(hào)碼；若遇忙音就先掛機(jī)再等待10s ,重新?lián)芴?hào),如此三次后仍然撥不通,就撥叫下一個(gè)號(hào)碼,直到將電話簿上的所有號(hào)碼撥完為止。自動(dòng)電話語音報(bào)警程序在發(fā)生報(bào)警時(shí)調(diào)用,其程序流程圖如圖10所示。 NNYYYN電話語音報(bào)警程序

36、是否報(bào)警？報(bào)警性質(zhì)語音從電話數(shù)據(jù)庫中查找電話號(hào)碼電話撥號(hào)電話連接成功？電話占線？播放語音程序結(jié)束等待10S撥打下一電話號(hào)碼圖11 報(bào)警流程圖報(bào)警撥號(hào)后對(duì)方回鈴音和忙音的區(qū)別： 按規(guī)定回鈴音為1s 高電平4 s 低電平方波信號(hào)，忙音為高電平和低電平均為0135s方波信號(hào)，回鈴音和忙音呼叫時(shí)間60s，60s后自動(dòng)掛機(jī)。當(dāng)有報(bào)警信號(hào)送單片機(jī)時(shí),通過軟件模擬摘機(jī),預(yù)留電話撥號(hào)輸出后,在接到第一聲回鈴音或忙音時(shí),定時(shí)器開始定時(shí)，計(jì)數(shù)器開始計(jì)輸入的回鈴音或忙音的個(gè)數(shù)。然后判別在60 s 內(nèi)，若計(jì)數(shù)值大于15個(gè)脈沖(這時(shí)無論60s定時(shí)到否)則表示對(duì)方為忙音,，應(yīng)掛機(jī)，撥打下一個(gè)報(bào)警電話。若在60 s 內(nèi)計(jì)數(shù)

37、小于14個(gè)脈沖，則表示為回鈴音。若在少于12個(gè)脈沖中間回鈴音中斷表示對(duì)方有人接聽，可以播放報(bào)警信號(hào)對(duì)應(yīng)的報(bào)警語音12。若60 s 內(nèi)一直有回鈴音，且定時(shí)到，表示對(duì)方無人接聽，則掛機(jī)撥打下一個(gè)報(bào)警電話，直到電話報(bào)警完成。3.4 MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計(jì)YN開始MT8880初始化串口初始化R1=1?接受數(shù)據(jù)R1清0發(fā)送數(shù)據(jù)到MT888050ms延時(shí)圖12 MT8880的數(shù)據(jù)發(fā)送圖程序清單如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0100HMAIN: MOV 30H, #08H MOV 31H, #04H MOV 32H, #07H MOV 33H, #09H MOV 34H,

38、#04H MOV 35H, #06H MOV 36H, #02H CLR P1.6 /CS寫CRB,CRB對(duì)MT8880進(jìn)行初始化 CLR P1.4 /CK CLR P1.7 /R/W SETB P1.5 /RSO MOV P1,#0DH /寫CRA SET P1.4 /觸發(fā)CK信號(hào) NOPNOPCLR P1.4 /清CK信號(hào)MOV P1,#00H /寫CRBSETB P1.4 /觸發(fā)CK信號(hào)NOPNOPCLR P1.4 /清CK信號(hào)SETB P1.6 /關(guān)閉片選END:CLR P1.6 /CS 選擇MT8880的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器CLR P1.4 /CKCLR P1.5 /RSOCLR P1.7

39、 /R/WLLOOP: MOV R0, 30HMOV R1,#7H /將發(fā)送的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)給R1寄存器MOV A, R0 /將數(shù)據(jù)首地址給寄存器MOV P1,A /將數(shù)據(jù)送入P1口SETB P1.4 /觸發(fā)CK信號(hào)ACALL DELAY /調(diào)用延時(shí)子程序CLR P1.4 /清CK信號(hào)INC R0 /數(shù)據(jù)地址加一DJNZ R1,LOOP /數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)減一 3.5 MT8880數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計(jì)YNYN開始MT8880初始化串口初始化P1.2=1?接收數(shù)據(jù)T1=1?發(fā)送數(shù)據(jù)T1清“0”圖13 MT8880的數(shù)據(jù)接收流程圖程序清單如下： ORG 0000HAJMP MAIN ORG 0100HMAIN:MO

40、V 30H,#00H / 賦初值給30-36的地址范圍MOV 31H, #00HMOV 32H, #00HMOV 33H, #00HMOV 34H, #-00HMOV 35H, #00HMOV 36H, #00HMOV TMOD,#20 /初始化定時(shí)器/計(jì)數(shù)器作為波特率發(fā)生器MOV TL1,#0FDH /裝入低位的記數(shù)初值MOV TH1,#0FDH /裝入重裝值9600的波特率CLR ET1 /禁止T1中斷SETB TR1 /T1啟動(dòng)MOV SCON,#40H /串口初始化為方式1MOV PCON,#00H /使SMOD=0CLR P1.6 /CS寫CRA,CRB對(duì)MT8880進(jìn)行初始化CLR P1.4 /CKCLR P1.7 /R/WSETB P1.5 /RSOMOV P1,#2DH /寫CRA SETB P1.4 /觸發(fā)CK 信號(hào) NOP NOP CLR P1.4 /清CK信號(hào) MOV P