新紀(jì)元三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明書

1、新紀(jì)元三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)說明書 系統(tǒng)概述新紀(jì)元三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)軟件主要應(yīng)用于各種大型建筑及其它公共設(shè)施中， 實(shí)現(xiàn)對這些場所早期的報(bào)警功能，達(dá)到預(yù)期的目的。這種三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)是一個(gè)集信號檢測、傳輸、處理和控制與一體的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用 DALLAS公司研制、生產(chǎn)的智能型 DS18B20溫度傳感器，以及 MQ-2煙霧傳感器模塊作為探測器，將探測器所檢測到的能充分反映現(xiàn)場火災(zāi)因素采集到火 災(zāi)控制器，經(jīng)過火災(zāi)控制器根據(jù)預(yù)期設(shè)計(jì)好的火災(zāi)模式判斷，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)早期的準(zhǔn)確 報(bào)警和對相應(yīng)的現(xiàn)場消防設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制。為了適應(yīng)不同規(guī)模的工程的應(yīng)用，便于信息的遠(yuǎn)程傳輸和系統(tǒng)的安裝、維護(hù)，該 系統(tǒng)采

2、用模塊化結(jié)構(gòu)，應(yīng)用多種標(biāo)準(zhǔn)串行總線（如 RS-485 等）形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，探測器完成對火災(zāi)信號的檢測，然后數(shù)據(jù)傳輸?shù)交馂?zāi)控制器。同 時(shí)，每個(gè)控制器可以通過 RS-485總線將相應(yīng)的報(bào)警信息傳給位于各個(gè)位置的下位機(jī)， 從而形成一個(gè)完整的防火、早期滅火局域網(wǎng)。三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)發(fā)展歷史三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)的研究開發(fā)在國外的起步比較早，我國是在二十世紀(jì)八十 年代中期才有個(gè)別企業(yè)開始這方面的研究開發(fā)。隨著越來越多的產(chǎn)品進(jìn)入市場，國家 也制定了相應(yīng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)都是多線制的開關(guān)量系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)呈星型接法，每 個(gè)探測器分別用兩根線與控制器相連，系統(tǒng)中的探測器只能反映出三種狀態(tài)，分

3、別表 示報(bào)警、正常和故障，隨后出現(xiàn) n+1 線制的開關(guān)量系統(tǒng)，也就是說 n 個(gè)探測器共用一 根地線，這樣就在一定程度上減少了系統(tǒng)的布線。隨著單片機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，同時(shí)也因?yàn)槎嗑€制（包括 n+1 線制）系統(tǒng)在工程安 裝、布線和維修都很不方便，人們開始將單片機(jī)技術(shù)用于三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)。從 而在二十世紀(jì)八十年代后期在國內(nèi)出現(xiàn)了總線制開關(guān)量三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)，這種 系統(tǒng)仍然采用開關(guān)量探測器，探測器被安裝在編址底座上，底座同時(shí)具有檢測探測器 工作狀態(tài)的功能和控制通信的能力。一定數(shù)量帶有探測器的編址底座以并聯(lián)的方式連 接在兩根串行總線上，形成一個(gè)通信回路（以下我們將這樣的總線稱為回路總線）。每臺控制

4、器可以用多個(gè)獨(dú)立的回路總線。每個(gè)報(bào)警系統(tǒng)也可以由多臺控制器通過特定 的串行總線連接起來，以方便的適應(yīng)不同規(guī)模的建筑物。這種總線制火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅使得該領(lǐng)域在技術(shù)上取得了較大的發(fā)展，而 且也為工程施工、 布線、調(diào)試、 維護(hù)帶來了極大的方便。 人們不需要一根一根的對線、 布線，而只要將探測器和安裝底座像接燈泡一樣并聯(lián)在回路總線上。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警 或故障時(shí)，都能在控制器上反映出每個(gè)點(diǎn)的具體位置。但是這種控制系統(tǒng)與同時(shí)期的 國外的三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)有一定的差距。一九九四年在國內(nèi)規(guī)模最大的北京國際 消防產(chǎn)品博覽會上，國外一些廠家將他們的智能三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)拿來展出，使 得國內(nèi)同行們對智能三氯

5、甲烷氣體滅火系統(tǒng)有了初步的了解。相比之下，我們當(dāng)時(shí)流 行的總線制開關(guān)量系統(tǒng)就顯現(xiàn)出了很多弊端。如開關(guān)量系統(tǒng)只能反映出火災(zāi)發(fā)展過程 中的兩個(gè)狀態(tài)，即要么是正常，要么是報(bào)警。它無法反映出火災(zāi)發(fā)生的全過程，難以 實(shí)現(xiàn)對灰塵和潮濕等非火災(zāi)因素造成的探測器的靈敏度的漂移進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，同時(shí)對 超出補(bǔ)償容限的探測器實(shí)施污染報(bào)警；無法根據(jù)使用環(huán)境和工作的時(shí)間段不同而對探 測器的靈敏度自動(dòng)調(diào)節(jié)；也不能對探測器本身的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)測試等等。此后， 國內(nèi)部分企業(yè)開始研究、開發(fā)智能型三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)。時(shí)隔兩年，在一九九六 年的北京國際消防產(chǎn)品博覽會上，國內(nèi)十幾家企業(yè)都推出了自己的智能型系統(tǒng)，由于 對智能型系統(tǒng)沒

6、有一個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)，所以各廠家所宣傳的智能特性也各不相同。但都有 一個(gè)明顯的特征，就是網(wǎng)絡(luò)化模塊化，應(yīng)用了一些成熟的、標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線技術(shù)。從 此，使得我國的三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)的使用進(jìn)入了智能化的時(shí)代。系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)和功能三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)是由火災(zāi)報(bào)警控制器、火災(zāi)探測器、手動(dòng)報(bào)警裝置、報(bào) 警裝置等組成。如圖 1.1 所示。在圖 1.1 中，各種典型的火災(zāi)探測器和手動(dòng)報(bào)警按鈕 位于保護(hù)建筑內(nèi)，下位機(jī)傳送火警信號，控制器經(jīng)正確判斷或火災(zāi)確認(rèn)后啟動(dòng)聲報(bào)警 裝置，通告有關(guān)人員逃生，同時(shí)啟動(dòng)執(zhí)行環(huán)節(jié)滅火。系統(tǒng)也應(yīng)該報(bào)出系統(tǒng)的斷線、短 路及接地等故障。 該系統(tǒng)的中心是火災(zāi)報(bào)警控制器。 如圖 1.1 所示，它主

7、要分五部分： 1. 輸入單元它接收人工或自動(dòng)火災(zāi)探測器送來的信號，送至CPU加以判斷，確認(rèn)，并認(rèn)識相應(yīng)的編碼地址。2. 輸出單元 確認(rèn)火災(zāi)信號后，輸出單元一方面輸出聲，光報(bào)警信號，另一方面把相關(guān)信息發(fā) 送給上位機(jī)，以便能從全局的角度采取滅火措施。監(jiān)控單元監(jiān)控單元的作用主要有兩個(gè)：一個(gè)是檢查報(bào)警控制器與探測器以及下位機(jī)與上位 機(jī)之間的線路的狀態(tài)是否存在斷路，短路等故障，如果存在這些故障，報(bào)警器應(yīng)給出 故障聲報(bào)警，以確保系統(tǒng)工作的可靠。監(jiān)控單元的另一個(gè)作用是自動(dòng)巡回檢測，自動(dòng) 定期周而復(fù)始的逐個(gè)對編碼探測器發(fā)出的信號進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制器的實(shí)時(shí)控 制。記憶單元實(shí)時(shí)時(shí)鐘記下第一次火災(zāi)報(bào)警的時(shí)間，直

8、到火警消除，復(fù)位后方恢復(fù)正常。電源單元通常報(bào)警控制器的電源來自兩個(gè)電源，即雙電源。一個(gè)是采用220V市電整流進(jìn)行正常供電。另一個(gè)是蓄電池，平時(shí)對其進(jìn)行充電，當(dāng)有火災(zāi)時(shí)，可在失去正常供電 的情況下繼續(xù)供電，以保證三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)的正常工作。時(shí)鐘及時(shí)間記錄火災(zāi)報(bào)警控制器本身應(yīng)提供一個(gè)工作時(shí)鐘，用于對工作狀態(tài)提供監(jiān)測參考。當(dāng)發(fā) 生火災(zāi)報(bào)警時(shí)，時(shí)鐘應(yīng)能指示并記錄準(zhǔn)確的報(bào)警時(shí)間。輸出控制火災(zāi)報(bào)警控制器應(yīng)具有一對以上的工作接點(diǎn)，用于火災(zāi)報(bào)警時(shí)的直接聯(lián)動(dòng)控制， 如控制警鈴、啟動(dòng)自動(dòng)滅火系統(tǒng)等。圖1.1氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)框圖方案論證2.1 三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“三氯甲烷氣體滅火

9、系統(tǒng)建立硬件設(shè)計(jì)” ，該系統(tǒng)的 工作對象是大型建筑的火災(zāi)安全，該系統(tǒng)主要是火災(zāi)探測器、信號調(diào)理裝置、 A/D 轉(zhuǎn) 換器、火災(zāi)聲報(bào)警裝置、鍵盤顯示裝置、電源電路等裝置構(gòu)成。通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料和篩選器件，最終確立了設(shè)計(jì)中上述各工作模塊所采用的具體器件?；馂?zāi)探測器分別采用 DALLAS公司生產(chǎn)的一種DS18B20溫度傳感器及MQ-2 煙霧傳感器模塊；信號調(diào)理裝置即為幾個(gè)簡單的電阻和可變電阻，使得傳感器的輸出 滿足A/D轉(zhuǎn)換器的輸入即可；選用 ADC0832乍為該系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器；火災(zāi)報(bào)警裝置 由聲報(bào)警系統(tǒng)組成。鍵盤顯示裝置直接與單片機(jī)的 P3 口相連，完成鍵盤輸入和 LED 顯示控制功能。 只

10、有上面所列的器件是不夠的，要通過系統(tǒng)的整體框圖把這些器件有 機(jī)的連接成一個(gè)性能可靠的整體，理想的整體系統(tǒng)框圖如圖 2.1 所示。三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)方案論證在上述最終方案確定之前，火災(zāi)報(bào)警控制器選用的是MC8051理由是MC8051功能強(qiáng)大，外圍電路簡單，資料比較多，設(shè)計(jì)中會省去一大部分的工作。但通過查閱大 量資料和與當(dāng)今被廣泛應(yīng)用的器件進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的控制器對單片 機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的容量有一定的要求，而MCS8051只有256B的數(shù)據(jù)存儲器，要是選用MCS805單片機(jī)做三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警控制器，就需要 對單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展其數(shù)據(jù)和程序存儲器，此舉在當(dāng)今單片機(jī)

11、已得到廣泛發(fā)展的今天是 沒有必要的。最終方案中所選用的STC89C51作為主控制器，其數(shù)據(jù)和程序存儲器的容量是足夠系統(tǒng)的要求的。溫度傳感器選用DALLAS公司的DS18B20在測量精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離和分辨率方面足夠滿足系統(tǒng)的要求。煙霧傳感器采用比較流行的 MQ-2煙霧傳感器模塊，該模塊具有快速響應(yīng)恢復(fù)、長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性、 對煙霧有良好的靈敏度?；馂?zāi)聯(lián)動(dòng)緊急廣播報(bào)警燈11i1查詢鍵盤報(bào)警發(fā)令鼠標(biāo)復(fù)位編輯輸出通道（驅(qū)動(dòng)電路）中央控制臺（上位機(jī)）輸入通道（數(shù)據(jù)通信，采集信號#1單片機(jī)探測器#2單片機(jī)#8i1探測器圖2.1 理想系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 中央處理器 ST

12、C89C513.1.1 STC89C51RC/RD+ 系列單片機(jī)STC89C51RC/RD系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾 的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 1 2時(shí)鐘、機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘、機(jī)器 周期可以任意選擇，HD版本和90C版本內(nèi)部集成MAX81C專用復(fù)位電路。增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)， 6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指 令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 。工作電壓：5.5V-3.3V （ 5V單片機(jī)）/3.8V-2.0V（ 3V單片機(jī)）。工作頻率范圍：0-40MHZ,相當(dāng)于普通 8051的0-80MHZ,實(shí)際工作頻率可達(dá)

13、48MHz。用戶應(yīng)用程序空間： 4K/8K/13K/32K/64K 字節(jié)。片上集成 1280字節(jié)或 512字節(jié) RAM。通用 I/O 口（ 35/39 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉（普通 8051傳統(tǒng)I/O 口）； P0 口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。7.ISP （在系統(tǒng)可編程），IAP （在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真 器，可通過串口（ RxD/P3.0， TxD/P3.1 ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成。有EEPRO功能。內(nèi)置看門狗。內(nèi)部集成MAX81C專用復(fù)位電路（HD版本和90C版本

14、才有），外部晶體20M以 下時(shí)，可省略外部復(fù)位電路。共3個(gè)16定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器 0還可以當(dāng)成 2個(gè)8位定時(shí)器使用。外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷， power Down 模式可由外部中 斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。3.1.2 STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)STC89C51RC/RDS列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖 3.1所示。其中包含中央處理 器（CPU、程序存儲器（Flash ）、數(shù)據(jù)存儲器（SRAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、UART串口、I/O 接口、EEPROM看門狗等模塊。STC89C51RC/RDS列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控 制中所需的所有單元模塊，可

15、稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)。P0, p1, p2, p3, p4圖3.1 STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3.2 STC89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C51內(nèi)部有閃存儲器，芯片本身就是一個(gè)最小系統(tǒng)。在能滿足系統(tǒng)的性能要 求的情況下，可優(yōu)先考慮采用此種方案。用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。用 AT89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可， 與8031外擴(kuò)展程序存儲器的最小應(yīng)用系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)省去了外擴(kuò)程序存儲器的工 作。該最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的數(shù)字量的測控單元。如圖3.2所示。3CTAL1 I2FALL 19EST Q；1KEY巧KR3

16、jKEYI7Y1XT ALvcc1K廠 TXDT11DIN-2vccXTAL13CTAL2P0.O/ADCP0.1/AD1PQ_2/AD2P037AD3PA.4/AD4P0.5/ADJP0.6/ADPEAD 了RST EA/VPP PSETPl 0/T2 P1.1/T2EXinpRooP1.2/ECI PL3/CEXD PI.4/CEKL PL 引 CEJQ PLC/CEX3 Pl.7/C EMP3.O/RxDP3.t/TxDP3.2/mT0P33/ufriP3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7ZRD-P2.0/AEF2 1/AS PQJZMC P2.3/A11 P2.4/A12P

17、2.5/A13P2.e/AHvssVIDODJD235D335P433?加力D757$4(1ADCLK7 RS 亍 ECDEN劃DQ1 7?a? DQ22*25 FMa?圖3.2 STC89C51的最小系統(tǒng)3.3下位機(jī)輸入通道元器件選擇3.3.1傳感器選擇隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)環(huán)境的發(fā)展，人員、設(shè)備和建筑對消防保護(hù)的要求也越 來越高，促使火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警系統(tǒng)不斷采用新技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對人類生命和財(cái)產(chǎn)安全的可靠保障。如何進(jìn)一步縮短火災(zāi)探測報(bào)警的時(shí)間，減少火災(zāi)的發(fā)生，及時(shí)采取有效防 火、滅活措施，為減少火災(zāi)損失提供寶貴的時(shí)間等等。所以，有好的火災(zāi)探測器在現(xiàn) 場可靠的運(yùn)行是很重要的！由于本設(shè)計(jì)方案只針對普

18、通的大空間可能發(fā)生的火災(zāi)，所以本設(shè)計(jì)方案選用感煙 探測器和感溫探測器兩種。感溫探測器采用 DALLAS公司生產(chǎn)的 DS18B20溫度傳感器。DS18B20是 1 Wire, 即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)，超低的硬件開銷，抗干擾能力強(qiáng)，精 度高，附加功能強(qiáng)，是測溫系統(tǒng)的不二選擇。DS18B20勺主要特征有：1）全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。2）先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。3）最高12位分辨率，精度可達(dá) 0.5 C。4）12位分辨率時(shí)最大工作周期為 750毫秒。5）可選擇寄生工作方式。6）檢測溫度范圍為-55 C+125 C （-67 F+257 F）。7）內(nèi)置EEPROM限溫報(bào)警功能。8）64位光

19、刻ROM內(nèi)置產(chǎn)品系列號，方便多機(jī)掛接。DS18B20芯片與單片機(jī)的接口如圖 3.3所示，采用兩個(gè) DS18B20乍為溫度采集系 統(tǒng)。R810KDQVCC.D1SB20圖3.3 DS18B20與單片機(jī)接口電路如圖所示，DS18B20只需要掛到單片機(jī)的一個(gè)I/O 口上，由于單總線為開漏所以 需要外接一個(gè)10K的上拉電阻。感煙探測器采用的是 MQ-2煙霧傳感器模塊，它能準(zhǔn)確的探測到 CO2，CO甲烷, 煙霧等多種可能引發(fā)火災(zāi)的氣體的存在。它靈敏度高，穩(wěn)定性好，適用與火災(zāi)中氣體 的探測。該模塊具有如下特點(diǎn)：1）具有信號輸出指示。2）雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL電平輸出）。3） TTL輸出有效信號

20、為低電平。（當(dāng)輸出低電平是信號燈亮，可直接接單片機(jī)）4）模擬量輸出05V電壓，濃度越高越有效。5）對液化氣，天然氣，城市煤氣，煙霧有較好的靈敏度。6）具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。7）快速的響應(yīng)恢復(fù)特性。MQ-2煙霧傳感器模塊原理圖如圖 3.4所示圖3.4 MQ-2煙霧傳感器模塊原理圖332 A/D轉(zhuǎn)換器選擇（1） ADC0832引腳結(jié)構(gòu)及應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換電路采用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8位雙通道A/D轉(zhuǎn)換專用芯片ADC0832其引腳結(jié)構(gòu)如圖3.5所示,其中CS為片選使能，低電平芯片使能；CH0模擬 輸入通道0,或作為IN+/-使用；CH1模擬輸入通道1,或作為IN+/-使用；GND為芯 片

21、參考0電位（地）；DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制；DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出；CLK為芯片時(shí)鐘輸入；VCC（VREF電源輸入及參考電源輸入（復(fù)用）。CS 218pVCC（VREF）CHO 27 CLKCH1 36 DOGND 45 DI圖3.5 ADC0832的引腳結(jié)構(gòu)圖ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256級，可以適應(yīng)一個(gè)的 模擬量轉(zhuǎn)換要求，其內(nèi)部電源輸入與參考電壓復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0V5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為 32uS,具有雙數(shù)據(jù)輸出，可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少 數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器 控制變得更加

22、方便。通過 DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別為 CS CLK DO DI。 但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè) 計(jì)時(shí)可以將DO和 DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng) ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng) 為高電平，此時(shí)芯片被禁用，CLK和DO/DI的電平可以任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，必須將CS使能端置位低電平并保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工 作，同時(shí)有處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下

23、降之前DI端必須是高電平，表示起始信號。在第二、三個(gè)脈沖下降之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“ 1” “0”時(shí)，只對CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換；當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“ 1” “1”時(shí)， 只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換；當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“ 0”“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+, CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“ 0” “T時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入 端IN-,CH1作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第三個(gè)脈沖的下降之后 DI端的輸入電平就 失去輸入作用，此后 DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出 DO進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的讀取。從第四 個(gè)脈沖下降開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7隨后

24、每一個(gè)脈沖下降 DO端輸出 下一位數(shù)據(jù)。直到第一個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0到此一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出A/D轉(zhuǎn)完成。也正是從此開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第十一個(gè)字節(jié)的下降輸出 DATA0隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第十九個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次換的結(jié)束。最后將 CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以。作 為單通道模擬信號輸入時(shí) ADC0832的輸入電壓是0-5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為 19.53mV。ADC0832與單片機(jī)及MQ-2煙霧傳感器模塊的原理圖如圖3.6所示。U2P3圖3.6 ADC0832、MQ-2煙霧傳感器模塊及單片機(jī)接口電路(2)ADC0832內(nèi)部

25、邏輯結(jié)構(gòu)ADC0832由一個(gè)8位輸入寄存器、一個(gè)8位DAC寄存器和一個(gè) 8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。結(jié)構(gòu)圖如圖3.7所示。數(shù)據(jù)輸出圖3.7 ADC0832的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖3.3.3下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集的主要流程為：現(xiàn)場的情況通過傳感器來反映，而從傳感器傳出來的信號是模擬量信號，該模擬量信號通過A/D轉(zhuǎn)換器，把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量,只有轉(zhuǎn)化成數(shù)字量后，單片機(jī)才能接收到傳感器傳來的信號，下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原 理圖如圖3.8所示。51END*DQR8VCC1I1VCCR210K二VCCP3圖3.8下位機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理3.4鍵盤/顯示接口電路設(shè)計(jì)本模塊以STC89C51單片機(jī)為控制核心，由

26、于本模塊只用了5個(gè)按鍵，不需要譯碼器，直接與單片機(jī)的 P3 口相連，如圖所示，大大簡化了硬件設(shè)計(jì)，充分的利用了 單片機(jī)的資源，這也是本設(shè)計(jì)的巧妙所在?？赏ㄟ^鍵盤來設(shè)置溫度上下限，并在液晶 顯示屏1602上顯示。通過軟件編程，負(fù)責(zé)鍵盤掃描、消除抖動(dòng)處理和顯示輸出工作。 系統(tǒng)框架電路圖如圖3.9和圖3.10所示。S3SWPBKEY；圖3.9鍵盤接口電路Header 16圖3.10顯示接口電路3.5報(bào)警電路設(shè)計(jì)新紀(jì)元三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)軟件的報(bào)警系統(tǒng)主要是由聲報(bào)警組成。在火災(zāi)可能 發(fā)生或發(fā)生時(shí)在或者某個(gè)火災(zāi)探測器出現(xiàn)問題的時(shí)候，都需要火災(zāi)的聲報(bào)警系統(tǒng)來提 醒工作人員或告知有關(guān)人員逃生。下面分別對三氯

27、甲烷氣體滅火系統(tǒng)的聲報(bào)警系統(tǒng)做 詳細(xì)的介紹?；馂?zāi)報(bào)警控制器在兩種情況下發(fā)出聲音報(bào)警：當(dāng)檢測到故障信號時(shí)（如傳感器斷 線，電纜斷線或傳感器接觸不良時(shí)）由蜂鳴器發(fā)出故障報(bào)警信號，蜂鳴器工作電流 12mA由P2.3經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路驅(qū)動(dòng)。原理圖如圖3.11所示；當(dāng)檢測到火災(zāi)時(shí)，由報(bào)警器發(fā)出警鈴報(bào)警，它由三極管 8550、電子和無源蜂鳴器相關(guān)電路夠成。圖3.11聲報(bào)警系統(tǒng)電路原理圖3.6電源電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，由于MQ-2煙霧傳感器模塊對電流要求比較高，故外加的穩(wěn)壓器必須達(dá)到足以提供模塊工作以及其他電路工作的條件，所以本系統(tǒng)采用開關(guān)電源芯片LM2576完成從12V到5V的轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)供電。3.6.1 +5V

28、3A直流穩(wěn)壓電路原理+5V直流穩(wěn)壓電源的工作電路，傳統(tǒng)方式采用分立元件構(gòu)成，該三氯甲烷氣體滅火系統(tǒng)采用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的3A電流輸出降壓型穩(wěn)壓器 LM2576它內(nèi)含固定頻率振蕩器（52kHz）和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器（1.23V），并具有完善的保護(hù)電路，包括電流限 制及熱關(guān)斷電路等，利用該器件只需極少的外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。LM2576因其穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、容易設(shè)計(jì)和制作、體積小、重量輕、 成本低、維修簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下：最大輸出電流：3A ;最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576H

29、V為60V;輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ （可調(diào)）等可選；振東頻率：52kHz;轉(zhuǎn)換效率：75%88% （不同電壓輸出時(shí)的效率不同）;控制方式：PWM ;工作溫度范圍：-40C +125C工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制；工作模式控制：TTL電平兼容；所需外部元件：僅四個(gè)（不可調(diào)）或六個(gè)（可調(diào)） ；器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制；封裝形式：TO-220或TO-263。LM2596的典型應(yīng)用電路如圖 3.12所示，這是一個(gè)輸出+5V直流電壓的穩(wěn)壓電路。IC采用LM2576 C4 C5 C6 C7分別為輸入端和輸出端濾波電容，D1為續(xù)流二極管L1為儲能功率電感。L1C7104圖3.12+5V直流穩(wěn)壓原理圖362 +5V3A直流穩(wěn)壓電路參數(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，圖3.17中電感L1的選擇要根據(jù)LM2576的輸出電壓、最大輸入電壓、最大負(fù)載電流等參數(shù)選擇，首先，依據(jù)如下公式計(jì)算出電壓.微秒常數(shù)（E.T）:E.T= （Vi n-Vout）*Vout/Vi n*1000/f上式中，Vin是LM2576的最大輸