大空間火災監(jiān)控系統(tǒng)-建筑類畢業(yè)論文

1、XXXXXXX學院畢業(yè)設計 題 目 姓 名 學 號 專業(yè)班級 分 院 指導教師 20XX年XXX月XX日摘 要大空間火災監(jiān)控控系統(tǒng)主要應應用于各種大大型建筑及其其它公共設施施中，實現對對這些場所早早期的報警功功能，達到預預期的目的。這種火災監(jiān)控系系統(tǒng)是一個集集信號檢測、傳傳輸、處理和和控制與一體體的控制系統(tǒng)統(tǒng)。該系統(tǒng)采采用DALLLAS公司研研制、生產的的智能型DSS18B200溫度傳感器器，以及MQQ-2煙霧傳傳感器模塊作作為探測器，將將探測器所檢檢測到的能充充分反映現場場火災因素采采集到火災控控制器，經過過火災控制器器根據預期設設計好的火災災模式判斷，實實現對火災早早期的準確報報警和對相應

2、應的現場消防防設備的聯(lián)動動控制。為了適應不同規(guī)規(guī)模的工程的的應用，便于于信息的遠程程傳輸和系統(tǒng)統(tǒng)的安裝、維維護，該系統(tǒng)統(tǒng)采用模塊化化結構，應用用多種標準串串行總線（如如RS-4885等）形成成一個網絡系系統(tǒng)。在這個個網絡系統(tǒng)中中，探測器完完成對火災信信號的檢測，然然后數據傳輸輸到火災控制制器。同時，每每個控制器可可以通過RSS-485總總線將相應的的報警信息傳傳給位于各個個位置的下位位機，從而形形成一個完整整的防火、早早期滅火局域域網。關鍵詞：火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)；傳傳感器；模塊化結構構；局域網Abstracct：Largee spacce firre monnitoriing syystem is

3、 maainly used in vaariouss largge buiildinggs andd otheer pubblic ffaciliities, whicch aimms to achieeve thhe inttendedd purppose oof gettting earlyy warnning ffunctiion off thesse sittes.The firre monnitoriing syystem is a contrrol syystem whichh is ccombinned wiith fuunctioons off signnal deetecti

4、ion, ttransmmissioon, prrocesssing, and ccontrool andd inteegrateed. Thhe dettectorr of tthis ssystemm is DDS18b220 andd smokke dettectorr MQ-22 senssor moodule, the formeer is develloped by DAALLAS Compaany, iit is a inttelliggent ttemperraturee senssore.tthe booth deetectoors coollectt facttors ww

5、hich they detecct andd coulld refflect the ffire sscene, and then transsmit tto thee firee conttrolleer. Affter rreceivving tthe meessagee fromm the both detecctors, firee conttrolleer doees thee accuurate earlyy warnning oof firre andd conttrols the rrelevaant sccene ffire ffightiing appparattus wi

6、ith thhe refferencce of the eexpectted fiire moodes.In ordeer to adaptt to tthe appplicaation of diiffereent sccale oof proojectss, to facillitatee remoote trransmiissionn of iinformmationn and systeem insstallaation and mmainteenancee, thee systtem iss formmed ass a neetworkk systtem byy usinng mod

7、dular struccture and tthe appplicaation of a varieety off stanndard seriaal buss(e.g. RS-4485,ecct).inn thiss netwwork ssystemm, thee deteectorss deteect thhe firre, annd thee firee messsage iis traansferrred tto thee firee conttrolleer, evvery llower compuuter ggets tthe waarningg messsage ffrom hh

8、omoloogous contrrollerr throough RRS-4855 bus at thhe samme timme, inn thiss way, a neetworkk whicch cann prevvent ffire aand doo the earlyy warnning oof firre is builtt.Key worrds：Fiire suuperviisory systeem；Fire contrrollerr；Main line；Locall areaa netwwork目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc29398826

9、6 摘 要 PAGEREF _Toc293988266 h I HYPERLINK l _Toc293988267 Abstracct PAGEREF _Toc293988267 h II HYPERLINK l _Toc293988268 1 緒論 PAGEREF _Toc293988268 h 11 HYPERLINK l _Toc293988269 1.1 火災報報警控制系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展歷史 PAGEREF _Toc293988269 h 1 HYPERLINK l _Toc293988270 1.2 系統(tǒng)主主要結構和功功能 PAGEREF _Toc293988270 h 2 HYPERLIN

10、K l _Toc293988271 2 方案論論證 PAGEREF _Toc293988271 h 4 HYPERLINK l _Toc293988272 2.1 火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)設計計方案 PAGEREF _Toc293988272 h 4 HYPERLINK l _Toc293988273 2.2 火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)方案案論證 PAGEREF _Toc293988273 h 4 HYPERLINK l _Toc293988274 3 系統(tǒng)硬件件電路的設計計 PAGEREF _Toc293988274 h 6 HYPERLINK l _Toc293988275 3.1 中央處處理器STC889C5

11、1 PAGEREF _Toc293988275 h 6 HYPERLINK l _Toc293988276 3.1.1 SSTC89CC51RC/RD+系列列單片機 PAGEREF _Toc293988276 h 6 HYPERLINK l _Toc293988277 3.1.2 SSTC89CC51RC/RD+系列列單片機的內內部結構 PAGEREF _Toc293988277 h 7 HYPERLINK l _Toc293988278 3.2 STCC89C511單片機最小小系統(tǒng) PAGEREF _Toc293988278 h 8 HYPERLINK l _Toc293988279 3.3

12、 下位機機輸入通道元元器件選擇 PAGEREF _Toc293988279 h 8 HYPERLINK l _Toc293988280 3.3.1傳感感器選擇 PAGEREF _Toc293988280 h 8 HYPERLINK l _Toc293988281 3.3.2 AA/D轉換器器選擇 PAGEREF _Toc293988281 h 10 HYPERLINK l _Toc293988282 3.3.3下位位機數據采集集系統(tǒng)設計 PAGEREF _Toc293988282 h 12 HYPERLINK l _Toc293988283 3.4 鍵盤/顯示接口電電路設計 PAGEREF _

13、Toc293988283 h 13 HYPERLINK l _Toc293988284 3.5 報警電電路設計 PAGEREF _Toc293988284 h 14 HYPERLINK l _Toc293988285 3.6 電源電電路設計 PAGEREF _Toc293988285 h 15 HYPERLINK l _Toc293988286 3.6.1 +5V3A直直流穩(wěn)壓電路路原理 PAGEREF _Toc293988286 h 15 HYPERLINK l _Toc293988287 3.6.2 +5V3A直直流穩(wěn)壓電路路參數設計 PAGEREF _Toc293988287 h 16

14、HYPERLINK l _Toc293988288 4 系統(tǒng)軟件件設計 PAGEREF _Toc293988288 h 18 HYPERLINK l _Toc293988289 4.1 主機程程序流程圖 PAGEREF _Toc293988289 h 18 HYPERLINK l _Toc293988290 4.1.1 DDS18B220子程序流流程圖 PAGEREF _Toc293988290 h 19 HYPERLINK l _Toc293988291 4.1.2 MMQ-2煙霧霧傳感器模塊塊子程序流程程圖 PAGEREF _Toc293988291 h 20 HYPERLINK l _T

15、oc293988292 4.1.3 LLCD16002子程序流流程圖 PAGEREF _Toc293988292 h 21 HYPERLINK l _Toc293988293 4.1.4 AAD轉換子程程序流程圖 PAGEREF _Toc293988293 h 22 HYPERLINK l _Toc293988294 4.2 總體體程序 PAGEREF _Toc293988294 h 23 HYPERLINK l _Toc293988295 5 硬件制作作及調試 PAGEREF _Toc293988295 h 24 HYPERLINK l _Toc293988296 5.1 使用的的儀器儀表及

16、及工具 PAGEREF _Toc293988296 h 24 HYPERLINK l _Toc293988297 5.2 硬件制制作與調試 PAGEREF _Toc293988297 h 24 HYPERLINK l _Toc293988298 5.2.1系統(tǒng)統(tǒng)PCB板的設設計 PAGEREF _Toc293988298 h 24 HYPERLINK l _Toc293988299 5.2.2 系系統(tǒng)硬件調試試 PAGEREF _Toc293988299 h 25 HYPERLINK l _Toc293988300 5.3 軟件件調試 PAGEREF _Toc293988300 h 25 HY

17、PERLINK l _Toc293988301 6 總結 PAGEREF _Toc293988301 h 227 HYPERLINK l _Toc293988302 致謝 PAGEREF _Toc293988302 h 28 HYPERLINK l _Toc293988303 參考文獻 PAGEREF _Toc293988303 h 299 HYPERLINK l _Toc293988304 附錄1：電路原原理圖 PAGEREF _Toc293988304 h 30 HYPERLINK l _Toc293988305 附錄2：PCBB板 PAGEREF _Toc293988305 h 31 H

18、YPERLINK l _Toc293988306 附錄3：主要程程序 PAGEREF _Toc293988306 h 321 緒論1.1 火災報報警控制系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展歷史火災報警控制系系統(tǒng)的研究開開發(fā)在國外的的起步比較早早，我國是在在二十世紀八八十年代中期期才有個別企企業(yè)開始這方方面的研究開開發(fā)。隨著越越來越多的產產品進入市場場，國家也制制定了相應的的檢驗標準，當當時都是多線線制的開關量量系統(tǒng)，整個個系統(tǒng)呈星型型接法，每個個探測器分別別用兩根線與與控制器相連連，系統(tǒng)中的的探測器只能能反映出三種種狀態(tài)，分別別表示報警、正正常和故障，隨隨后出現n+1線制的開開關量系統(tǒng)，也也就是說n個個探測器共用用一根

19、地線，這這樣就在一定定程度上減少少了系統(tǒng)的布布線。隨著單片機技術術的普遍應用用，同時也因因為多線制（包包括n+1線線制）系統(tǒng)在在工程安裝、布布線和維修都都很不方便，人人們開始將單單片機技術用用于火災報警警控制系統(tǒng)。從從而在二十世世紀八十年代代后期在國內內出現了總線線制開關量火火災報警控制制系統(tǒng)，這種種系統(tǒng)仍然采采用開關量探探測器，探測測器被安裝在在編址底座上上，底座同時時具有檢測探探測器工作狀狀態(tài)的功能和和控制通信的的能力。一定定數量帶有探探測器的編址址底座以并聯(lián)聯(lián)的方式連接接在兩根串行行總線上，形形成一個通信信回路（以下下我們將這樣樣的總線稱為為回路總線）。每每臺控制器可可以用多個獨獨立的回

20、路總總線。每個報報警系統(tǒng)也可可以由多臺控控制器通過特特定的串行總總線連接起來來，以方便的的適應不同規(guī)規(guī)模的建筑物物。這種總線制火災災報警系統(tǒng)的的出現不僅使使得該領域在在技術上取得得了較大的發(fā)發(fā)展，而且也也為工程施工工、布線、調調試、維護帶帶來了極大的的方便。人們們不需要一根根一根的對線線、布線，而而只要將探測測器和安裝底底座像接燈泡泡一樣并聯(lián)在在回路總線上上。當系統(tǒng)發(fā)發(fā)生報警或故故障時，都能能在控制器上上反映出每個個點的具體位位置。但是這這種控制系統(tǒng)統(tǒng)與同時期的的國外的火災災報警控制系系統(tǒng)有一定的的差距。一九九九四年在國國內規(guī)模最大大的北京國際際消防產品博博覽會上，國國外一些廠家家將他們的智智

21、能火災報警警控制系統(tǒng)拿拿來展出，使使得國內同行行們對智能火火災報警控制制系統(tǒng)有了初初步的了解。相相比之下，我我們當時流行行的總線制開開關量系統(tǒng)就就顯現出了很很多弊端。如如開關量系統(tǒng)統(tǒng)只能反映出出火災發(fā)展過過程中的兩個個狀態(tài)，即要要么是正常，要要么是報警。它它無法反映出出火災發(fā)生的的全過程，難難以實現對灰灰塵和潮濕等等非火災因素素造成的探測測器的靈敏度度的漂移進行行自動補償，同同時對超出補補償容限的探探測器實施污污染報警；無無法根據使用用環(huán)境和工作作的時間段不不同而對探測測器的靈敏度度自動調節(jié)；也不能對探探測器本身的的工作狀態(tài)進進行自動測試試等等。此后后，國內部分分企業(yè)開始研研究、開發(fā)智智能型火

22、災報報警控制系統(tǒng)統(tǒng)。時隔兩年年，在一九九九六年的北京京國際消防產產品博覽會上上，國內十幾幾家企業(yè)都推推出了自己的的智能型系統(tǒng)統(tǒng)，由于對智智能型系統(tǒng)沒沒有一個國家家標準，所以以各廠家所宣宣傳的智能特特性也各不相相同。但都有有一個明顯的的特征，就是是網絡化模塊塊化，應用了了一些成熟的的、標準的現現場總線技術術。從此，使使得我國的火火災報警控制制系統(tǒng)的使用用進入了智能能化的時代。1.2 系統(tǒng)主主要結構和功功能大空間火災實驗驗室監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)是由火災報報警控制器、火火災探測器、手手動報警裝置置、報警裝置置等組成。如如圖1.1所所示。在圖 1.1中，各各種典型的火火災探測器和和手動報警按按鈕位于保護護建筑內

23、，下下位機傳送火火警信號，控控制器經正確確判斷或火災災確認后啟動動聲報警裝置置，通告有關關人員逃生，同同時啟動執(zhí)行行環(huán)節(jié)滅火。系系統(tǒng)也應該報報出系統(tǒng)的斷斷線、短路及及接地等故障障。該系統(tǒng)的的中心是火災災報警控制器器。如圖1.1所示，它它主要分五部部分：1.輸入單元它接收人工或自自動火災探測測器送來的信信號，送至CCPU加以判判斷，確認，并并認識相應的的編碼地址。2.輸出單元確認火災信號后后，輸出單元元一方面輸出出聲，光報警警信號，另一一方面把相關關信息發(fā)送給給上位機，以以便能從全局局的角度采取取滅火措施。3.監(jiān)控單元監(jiān)控單元的作用用主要有兩個個：一個是檢檢查報警控制制器與探測器器以及下位機機與

24、上位機之之間的線路的的狀態(tài)是否存存在斷路，短短路等故障，如如果存在這些些故障，報警警器應給出故故障聲報警，以以確保系統(tǒng)工工作的可靠。監(jiān)監(jiān)控單元的另另一個作用是是自動巡回檢檢測，自動定定期周而復始始的逐個對編編碼探測器發(fā)發(fā)出的信號進進行檢測，實實現報警控制制器的實時控控制。4.記憶單元實時時鐘記下第第一次火災報報警的時間，直直到火警消除除，復位后方方恢復正常。5.電源單元通常報警控制器器的電源來自自兩個電源，即即雙電源。一一個是采用2220V市電電整流進行正正常供電。另另一個是蓄電電池，平時對對其進行充電電，當有火災災時，可在失失去正常供電電的情況下繼繼續(xù)供電，以以保證火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)的正正常工作

25、。6.時鐘及時間間記錄火災報警控制器器本身應提供供一個工作時時鐘，用于對對工作狀態(tài)提提供監(jiān)測參考考。當發(fā)生火火災報警時，時時鐘應能指示示并記錄準確確的報警時間間。7.輸出控制火災報警控制器器應具有一對對以上的工作作接點，用于于火災報警時時的直接聯(lián)動動控制，如控控制警鈴、啟啟動自動滅火火系統(tǒng)等。輸入輸入單元CPU電源輸出單元存儲器監(jiān)控單元外圍接口溫度傳感器煙霧傳感器聲報警1602圖1.1 大空間火災災實驗室監(jiān)控控系統(tǒng)框圖2 方案論證證2.1 火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)設計計方案本次畢業(yè)設計的的題目是“大空間火災災實驗室監(jiān)控控系統(tǒng)建立硬件設計計”，該系統(tǒng)的的工作對象是是大型建筑的的火災安全，該該系統(tǒng)主要是是火

26、災探測器器、信號調理理裝置、A/D轉換器、火火災聲報警裝裝置、鍵盤顯顯示裝置、電電源電路等裝裝置構成。通過查閱相關的的文獻資料和和篩選器件，最最終確立了設設計中上述各各工作模塊所所采用的具體體器件。火災災探測器分別別采用DALLLAS公司司生產的一種種DS18BB20溫度傳傳感器及MQQ-2煙霧傳傳感器模塊；信號調理裝裝置即為幾個個簡單的電阻阻和可變電阻阻，使得傳感感器的輸出滿滿足A/D轉轉換器的輸入入即可；選用用ADC08832作為該該系統(tǒng)的A/D轉換器；火災報警裝裝置由聲報警警系統(tǒng)組成。鍵鍵盤顯示裝置置直接與單片片機的P3口口相連，完成成鍵盤輸入和和LED顯示示控制功能。只有上面所列的器件

27、是不夠的，要通過系統(tǒng)的整體框圖把這些器件有機的連接成一個性能可靠的整體，理想的整體系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。2.2 火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)方案案論證在上述最終方案案確定之前，火火災報警控制制器選用的是是MC80551，理由是是MC80551功能強大大，外圍電路路簡單，資料料比較多，設設計中會省去去一大部分的的工作。但通通過查閱大量量資料和與當當今被廣泛應應用的器件進進行比較，發(fā)發(fā)現火災報警警監(jiān)控系統(tǒng)的的控制器對單單片機的數據據存儲器和程程序存儲器的的容量有一定定的要求，而而MCS80051只有2256B的數數據存儲器，要要是選用MCCS80511單片機做火火災監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)的火災報警警控制器，就就需要對單片

28、片機進行擴展展其數據和程程序存儲器，此此舉在當今單單片機已得到到廣泛發(fā)展的的今天是沒有有必要的。最最終方案中所所選用的STTC89C551作為主控控制器，其數數據和程序存存儲器的容量量是足夠系統(tǒng)統(tǒng)的要求的。溫溫度傳感器選選用DALLLAS公司的的DS18BB20，在測測量精度、轉轉換時間、傳傳輸距離和分分辨率方面足足夠滿足系統(tǒng)統(tǒng)的要求。煙煙霧傳感器采采用比較流行行的MQ-22煙霧傳感器器模塊，該模模塊具有快速速響應恢復、長長期的使用壽壽命和可靠的的穩(wěn)定性、對對煙霧有良好好的靈敏度。中央控制臺（上位機）中央控制臺（上位機）輸出通道（驅動電路）輸入通道（數據通信，采集信號查詢報警發(fā)令復位編輯鍵盤鼠

29、標緊急廣播報警燈火災聯(lián)動#1單片機#2單片機#8單片機探測器探測器圖2.1 理理想系統(tǒng)整體體結構圖3 系統(tǒng)硬件件電路的設計計3.1 中央處處理器STC889C513.1.1 SSTC89CC51RC/RD+系列列單片機STC89C551RC/RRD+系列單單片機是宏晶晶科技推出的的新一代高速速、低功耗、超超強抗干擾的的單片機，指指令代碼完全全兼容傳統(tǒng)88051單片片機，12時時鐘、機器周周期和6時鐘鐘、機器周期期可以任意選選擇，HD版版本和90CC版本內部集集成MAX8810專用復復位電路。1.增強型80051單片機機，6時鐘/機器周期和和12時鐘/機器周期可可以任意選擇擇，指令代碼碼完全兼容

30、傳傳統(tǒng)80511。2.工作電壓：5.5V-3.3V（55V單片機）/3.8V-2.0V（3V單片機）。3.工作頻率范范圍：0-40MHHz，相當于于普通80551的0-80MHHz，實際工工作頻率可達達48MHzz。4.用戶應用程程序空間：44K/8K/13K/332K/644K字節(jié)。5.片上集成11280字節(jié)節(jié)或512字字節(jié)RAM。6.通用I/OO口（35/39個），復復位后為：PP1/P2/P3/P44是準雙向口口/弱上拉（普普通80511傳統(tǒng)I/OO口）；P00口是開漏輸輸出，作為總總線擴展用時時，不用加上上拉電阻，作作為I/O口口用時，需加加上拉電阻。7.ISP（在在系統(tǒng)可編程程），I

31、APP（在應用可可編程），無無需專用編程程器，無需專專用仿真器，可可通過串口（RRxD/P33.0，TxxD/P3.1）直接下下載用戶程序序，數秒即可可完成。8.有EEPRROM功能。9.內置看門狗狗。10.內部集成成MAX8110專用復位位電路（HDD版本和900C版本才有有），外部晶晶體20M以以下時，可省省略外部復位位電路。11.共3個116定時器/計數器，其其中定時器00還可以當成成2個8位定定時器使用。12.外部中斷斷4路，下降降沿中斷或低低電平觸發(fā)中中斷，powwer Doown模式可可由外部中斷斷低電平觸發(fā)發(fā)中斷方式喚喚醒。3.1.2 SSTC89CC51RC/RD+系列列單片機

32、的內內部結構STC89C551RC/RRD+系列單單片機的內部部結構框圖如如下圖3.11所示。其中中包含中央處處理器（CPPU）、程序序存儲器（FFlash）、數數據存儲器（SSRAM）、定定時/計數器器、UARTT串口、I/O接口、EEEPROMM、看門狗等等模塊。STTC89C551RC/RRD+系列單單片機幾乎包包含了數據采采集和控制中中所需的所有有單元模塊，可可稱得上一個個片上系統(tǒng)。AUX-RAM1024字節(jié)RAM地址寄存器AUX-RAM1024字節(jié)RAM地址寄存器RAM256字節(jié)程序存儲器程序存儲器ACCB寄存器堆棧指針雙數據指針ACCB寄存器堆棧指針雙數據指針TMP1/2ISP/I

33、AP定時器0/1TMP1/2ISP/IAP定時器0/1ALU地址生成器ALU地址生成器定時器2定時器2WDTPSWEEPROM程序計數器串口WDTPSWEEPROM程序計數器串口Control UnitPort0,1,2,3,4鎖存器Control UnitPort0,1,2,3,4鎖存器RESETPort0,1,2,3,4驅動器Port0,1,2,3,4驅動器 P0，p1，pp2，p3，pp4圖3.1 STTC89C551RC/RRD+系列單單片機內部結結構框圖3.2 STCC89C511單片機最小小系統(tǒng)STC89C551內部有閃閃存儲器，芯芯片本身就是是一個最小系系統(tǒng)。在能滿滿足系統(tǒng)的性性

34、能要求的情情況下，可優(yōu)優(yōu)先考慮采用用此種方案。用用這種芯片構構成的最小系系統(tǒng)簡單、可可靠。用ATT89C522單片機構成成最小應用系系統(tǒng)時，只要要將單片機接接上時鐘電路路和復位電路路即可，與88031外擴擴展程序存儲儲器的最小應應用系統(tǒng)相比比，該系統(tǒng)省省去了外擴程程序存儲器的的工作。該最最小應用系統(tǒng)統(tǒng)只能用作一一些小型的數數字量的測控控單元。如圖圖3.2所示示。圖3.2 STTC89C551的最小系系統(tǒng)3.3 下位機機輸入通道元元器件選擇3.3.1傳感感器選擇隨著經濟技術和和社會經濟環(huán)環(huán)境的發(fā)展，人人員、設備和和建筑對消防防保護的要求求也越來越高高，促使火災災自動探測報報警系統(tǒng)不斷斷采用新技術

35、術來實現對人人類生命和財財產安全的可可靠保障。如如何進一步縮縮短火災探測測報警的時間間，減少火災災的發(fā)生，及及時采取有效效防火、滅活活措施，為減減少火災損失失提供寶貴的的時間等等。所所以，有好的的火災探測器器在現場可靠靠的運行是很很重要的！由于本設計方案案只針對普通通的大空間可可能發(fā)生的火火災，所以本本設計方案選選用感煙探測測器和感溫探探測器兩種。感溫探測器采用用DALLAAS公司生產產的DS188B20溫度度傳感器。DDS18B220是1Wire，即即單總線器件件，具有線路路簡單，體積積小的特點，超超低的硬件開開銷，抗干擾擾能力強，精精度高，附加加功能強，是是測溫系統(tǒng)的的不二選擇。DS18B

36、200的主要特征征有：1）全數字溫度度轉換及輸出出。2）先進的單總總線數據通信信。3）最高12位位分辨率，精精度可達0.5C。4）12位分辨辨率時最大工工作周期為7750毫秒。5）可選擇寄生生工作方式。6）檢測溫度范范圍為-555C+1225C（-677F+2557F）。7）內置EEPPROM，限限溫報警功能能。8）64位光刻刻ROM，內內置產品系列列號，方便多多機掛接。DS18B200芯片與單片片機的接口如如圖3.3所所示，采用兩兩個DS188B20作為為溫度采集系系統(tǒng)。圖3.3 DSS18B200與單片機接接口電路如圖所示，DSS18B200只需要掛到到單片機的一一個I/O口口上，由于單單

37、總線為開漏漏所以需要外外接一個100K的上拉電電阻。感煙探測器采用用的是MQ-2煙霧傳感感器模塊，它它能準確的探探測到，COO，甲烷，煙煙霧等多種可可能引發(fā)火災災的氣體的存存在。它靈敏敏度高，穩(wěn)定定性好，適用用與火災中氣氣體的探測。該該模塊具有如如下特點：1）具有信號輸輸出指示。2）雙路信號輸輸出（模擬量量輸出及TTTL電平輸出出）。3）TTL輸出出有效信號為為低電平。（當當輸出低電平平是信號燈亮亮，可直接接接單片機）4）模擬量輸出出05V電電壓，濃度越越高越有效。5）對液化氣，天天然氣，城市市煤氣，煙霧霧有較好的靈靈敏度。6）具有長期的的使用壽命和和可靠的穩(wěn)定定性。7）快速的響應應恢復特性。

38、MQ-2煙霧傳傳感器模塊原原理圖如圖33.4所示圖3.4 MQQ-2煙霧傳傳感器模塊原原理圖3.3.2 AA/D轉換器器選擇（1）ADC00832引腳腳結構及應用用A/D轉換電路路采用美國國國家半導體公公司生產的88位雙通道A/D轉換專專用芯片ADDC08322，其引腳結構構如圖3.5所示,其中CS為為片選使能，低低電平芯片使使能；CH00模擬輸入通通道0，或作作為IN+/-使用；CCH1模擬輸輸入通道1，或或作為IN+/-使用；GND為芯芯片參考0電電位（地）；DI數據信信號輸入，選選擇通道控制制；DO數據據信號輸出，轉轉換數據輸出出；CLK為為芯片時鐘輸輸入；VCCC（VREFF）電源輸入

39、入及參考電源源輸入（復用用）。圖3.5 AADC08332的引腳結結構圖ADC08332為8位分分辨率A/DD轉換芯片，其其最高分辨可可達256級級，可以適應應一個的模擬擬量轉換要求求，其內部電電源輸入與參參考電壓復用用，使得芯片片的模擬電壓壓輸入在0VV5V之間間。芯片轉換換時間僅為332uS，具具有雙數據輸輸出，可作為為數據校驗，以以減少數據誤誤差，轉換速速度快且穩(wěn)定定性能強。獨獨立的芯片使使能輸入，使使多器件掛接接和處理器控控制變得更加加方便。通過過DI數據輸輸入端，可以以輕易的實現現通道功能的的選擇。正常情況下AADC08332與單片機機的接口應為為4條數據線線，分別為CCS、CLKK

40、、DO、DDI。但由于于DO端與DDI端在通信信時并未同時時有效并與單單片機的接口口是雙向的，所所以電路設計計時可以將DDO和DI并并聯(lián)在一根數數據線上使用用。當ADCC0832未未工作時其CCS輸入端應應為高電平，此此時芯片被禁禁用，CLKK和DO/DDI的電平可可以任意。當當要進行A/D轉換時，必必須將CS使使能端置位低低電平并保持持低電平直到到轉換完全結結束。此時芯芯片開始轉換換工作，同時時有處理器向向芯片時鐘輸輸入端CLKK輸入時鐘脈脈沖，DO/DI端則使使用DI端輸輸入通道功能能選擇的數據據信號。在第第一個時鐘脈脈沖的下降之之前DI端必必須是高電平平，表示起始始信號。在第第二、三個脈

41、脈沖下降之前前DI端應輸輸入2位數據據用于選擇通通道功能，當當此兩位數據據為“1”、“0”時，只對CCH0進行單單通道轉換；當此兩位數數據為“1”、“1”時，只對CCH1進行單單通道轉換；當此兩位數數據為“0”、“0”時，將CHH0作為正輸輸入端IN+，CH1作作為負輸入端端IN-進行行輸入。當此此兩位數據為為“0”、“1”時，將CHH0作為負輸輸入端IN-,CH1作作為正輸入端端IN+進行行輸入。到第第三個脈沖的的下降之后DDI端的輸入入電平就失去去輸入作用，此此后DO/DDI端則開始始利用數據輸輸出DO進行行數據轉換的的讀取。從第第四個脈沖下下降開始由DDO端輸出轉轉換數據最高高位DATA

42、A7，隨后每每一個脈沖下下降DO端輸輸出下一位數數據。直到第第十一個脈沖沖時發(fā)出最低低位數據DAATA0，到到此一個字節(jié)節(jié)的數據輸出出完成。也正正是從此開始始輸出下一個個相反字節(jié)的的數據，即從從第十一個字字節(jié)的下降輸輸出DATAA0。隨后輸輸出8位數據據，到第十九九個脈沖時數數據輸出完成成，也標志著著一次A/DD轉換的結束束。最后將CCS置高電平平禁用芯片，直直接將轉換后后的數據進行行處理就可以以。作為單通通道模擬信號號輸入時ADDC08322的輸入電壓壓是0-5VV且8位分辨辨率時的電壓壓精度為199.53mVV。ADC00832與單單片機及MQQ-2煙霧傳傳感器模塊的的原理圖如圖圖3.6所

43、示示。圖3.6 ADDC08322、MQ-22煙霧傳感器器模塊及單片片機接口電路路（2）ADC00832內部邏輯輯結構ADC08322由一個8位輸輸入寄存器、一一個8位DAAC寄存器和和一個8位D/A轉換器組組成。結構圖圖如圖3.77所示。8位輸入寄存8位輸入寄存器8位D/A轉換器8位DAC寄存器 VREFF 數據輸輸入 數據據輸出 圖3.7 AADC08332的內部邏邏輯結構圖3.3.3下位位機數據采集集系統(tǒng)設計下位機的數據采采集的主要流流程為：現場場的情況通過過傳感器來反反映，而從傳傳感器傳出來來的信號是模模擬量信號，該該模擬量信號號通過A/DD轉換器，把把模擬量轉化化為數字量，只只有轉化

44、成數數字量后，單單片機才能接接收到傳感器器傳來的信號號，下位機數數據采集系統(tǒng)統(tǒng)原理圖如圖圖3.8所示示。圖3.8 下位位機數據采集集系統(tǒng)原理3.4 鍵盤/顯示接口電電路設計本模塊以STCC89C511單片機為控控制核心，由于本本模塊只用了了5個按鍵，不不需要譯碼器器，直接與單單片機的P33口相連，如如圖所示，大大大簡化了硬硬件設計，充分的的利用了單片片機的資源，這這也是本設計計的巧妙所在在?？赏ㄟ^鍵盤來設設置溫度上下下限，并在液晶顯顯示屏16002上顯示。通過過軟件編程，負負責鍵盤掃描描、消除抖動處理和顯示示輸出工作。系統(tǒng)框架電路圖如圖3.9和圖3.10所示。圖3.9 鍵盤盤接口電路圖3.10

45、 顯顯示接口電路路3.5 報警電電路設計大空間火災監(jiān)控控系統(tǒng)的報警警系統(tǒng)主要是是由聲報警組組成。在火災災可能發(fā)生或或發(fā)生時在或或者某個火災災探測器出現現問題的時候候，都需要火火災的聲報警警系統(tǒng)來提醒醒工作人員或或告知有關人人員逃生。下下面分別對火火災監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)的聲報警系系統(tǒng)做詳細的的介紹?；馂膱缶刂破髌髟趦煞N情況況下發(fā)出聲音音報警：當檢檢測到故障信信號時（如傳傳感器斷線，電電纜斷線或傳傳感器接觸不不良時）由蜂蜂鳴器發(fā)出故故障報警信號號，蜂鳴器工工作電流122mA，由PP2.3經驅驅動放大電路路驅動。原理理圖如圖3.11所示；當檢測到火火災時，由報報警器發(fā)出警警鈴報警，它它由三極管88550、

46、電電子和無源蜂蜂鳴器相關電電路夠成。圖3.11 聲聲報警系統(tǒng)電電路原理圖3.6 電源電電路設計本系統(tǒng)中，由于于MQ-2煙煙霧傳感器模模塊對電流要要求比較高，故故外加的穩(wěn)壓壓器必須達到到足以提供模模塊工作以及及其他電路工工作的條件，所所以本系統(tǒng)采采用開關電源源芯片LM22576完成成從12V到到5V的轉換換，為系統(tǒng)供供電。3.6.1 +5V3A直直流穩(wěn)壓電路路原理+5V直流穩(wěn)壓壓電源的工作作電路,傳統(tǒng)統(tǒng)方式采用分分立元件構成成,該火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)采用用美國國家半半導體公司生生產的3A電電流輸出降壓壓型穩(wěn)壓器LLM25766。它內含固固定頻率振蕩蕩器（52kkHz）和基基準穩(wěn)壓器（11.23V），并

47、并具有完善的的保護電路，包包括電流限制制及熱關斷電電路等，利用用該器件只需需極少的外圍圍器件便可構構成高效穩(wěn)壓壓電路。LMM2576因因其穩(wěn)壓精度度高、工作穩(wěn)穩(wěn)定可靠、外外圍電路簡單單、容易設計計和制作、體體積小、重量量輕、成本低低、維修簡單單等優(yōu)點，所所以在各種電電源電路中得得到了普遍的的應用。LM2576系系列開關穩(wěn)壓壓集成電路的的主要特性如如下： 最大輸出電電流：3A； 最高輸入電電壓：LM22576為440V，LMM2576HHV為60VV； 輸出電壓：3.3V、55V、12VV、15V和和ADJ（可可調）等可選選； 振東頻率：52kHzz； 轉換效率：75%888%（不同同電壓輸出時

48、時的效率不同同）； 控制方式：PWM；工作溫度范圍圍：-40 +1125 工作模式：低功耗/正正常兩種模式式可外部控制制； 工作模式控控制：TTLL電平兼容； 所需外部元元件：僅四個個（不可調）或或六個（可調調）；器件保護：熱關斷及電電流限制； 封裝形式：TO-2220或TO-263。LM2596的的典型應用電電路如圖3.12所示，這這是一個輸出出+5V直流流電壓的穩(wěn)壓壓電路。ICC采用LM22576，CC4、C5、CC6、C7分分別為輸入端端和輸出端濾濾波電容，DD1為續(xù)流二二極管。L11為儲能功率率電感。圖3.12 +5V直流流穩(wěn)壓原理圖圖3.6.2 +5V3A直直流穩(wěn)壓電路路參數設計根據

49、設計要求，圖圖3.17中中電感L1的的選擇要根據據LM25776的輸出電電壓、最大輸輸入電壓、最最大負載電流流等參數選擇擇，首先，依依據如下公式式計算出電壓壓.微秒常數數（E.T）:E.T= (VVin-Voout)*VVout/VVin*10000/f上式中，Vinn是LM25576的最大大輸入電壓，VVout是LLM25766的輸出電壓壓，f是LMM2576的的工作振蕩頻頻率值（522kHz）。EE.T確定之之后，就可參參照參考文獻獻所提供的相相應的電壓.微秒常數和和負載電流曲曲線來查找所所需的電感值值。該電路中中的輸入電容容C4一般應應大于或等于于100uFF，安裝時要要盡量靠近LLM2

50、5766的輸入引腳腳，其耐壓值值應與最大輸輸入電壓值相相匹配。而輸輸出電容C66的值應根據據下式進行計計算（單位：uF）：C=133000Vin/VVout*LL上式中，Vinn是LM25576的最大大輸入電壓，VVout是LLM25766的輸出電壓壓，L是經過過計算并查表表選出的電感感L1的值，其其單位是uHH。電容C的的耐壓值應大大于額定輸出出電壓的1.52倍。對對于5V電壓壓輸出而言，推推薦使用耐壓壓值為16VV。二極管DD1的額定電電流值應大于于最大負載電電流的1.22倍，考慮到到負載短路的的情況，二極極管的額定電電流值應大于于LM25776的最大電電流限制。二二極管的反向向電壓應大于

51、于最大輸入電電壓的1.225倍，推薦薦使用IN5582X系列列的肖特基二二極管。Vin的選擇擇應考慮交流流電壓最低跌跌落值（Vaac-minn）所對應的的LM25776輸入電壓壓值及LM22576的最最小輸入允許許電壓值Vmmin（以55V電壓輸出出為例，該值值為8V），因因此，Vinn可依據下式式計算：Vin=（2220Vminn/Vac-min）如果交流電壓最最大允許跌落落30%（VVac-miin=1544V）、LMM2576的的電壓輸出為為5V（Vmmin=8VV），則當VVac=2220V時，LLM25766的輸入直流流電壓應大于于11.5VV，通常可選選為12V。4 系統(tǒng)軟件件設計

52、4.1 主機程程序流程圖為了便于系統(tǒng)維維護和功能擴擴充，本系統(tǒng)統(tǒng)采用了模塊塊化程序設計計方法，系統(tǒng)統(tǒng)各個模塊的的具體功能都都是通過子程程序調用實現現的。系統(tǒng)主主程序流程圖圖如圖4.11所示。開始開始1602、18b20、MQ-2初始化1602、18b20、MQ-2初始化顯示結果、處理數據顯示結果、處理數據是否越警是否越警傳送信號給報警器 是是傳送信號給報警器 否結束結束圖4.1 主程程序流程圖4.1.1 DDS18B220子程序流流程圖DS18B200子程序流程程圖如圖4.2所示。開始開始初始化初始化DS18B20存在？DS18B20存在？ 否 是ROM操作命令ROM操作命令存儲操作命令存儲操

53、作命令讀取溫度值讀取溫度值返回返回圖4.2 DSS18B200子程序流程程圖4.1.2 MMQ-2煙霧霧傳感器模塊塊子程序流程程圖MQ-2煙霧傳傳感器模塊子子程序流程圖圖如圖4.33所示。開始開始初始化初始化MQ-2存在？ 否MQ-2存在？讀取煙霧濃度 是讀取煙霧濃度返回返回圖4.3 MQQ-2煙霧傳傳感器模塊子子程序流程圖圖4.1.3 LLCD16002子程序流流程圖LCD16022子程序流程程圖如圖4.4所示。開始開始初始化初始化1602存在？1602存在？ 否 是單片機向LCD寫命令單片機向LCD寫命令單片機向LCD寫數據單片機向LCD寫數據顯示數據顯示數據結束結束圖4.4 LCCD16

54、022子程序流程程圖4.1.4 AAD轉換子程程序流程圖AD轉換子程序序流程圖如圖圖4.5所示示。開始開始初始化初始化啟動A/D轉換啟動A/D轉換A/D轉換完成？A/D轉換完成？ 否 是數據輸出數據輸出延時延時結束結束圖4.5 ADD轉換子程序序流程圖4.2 總體體程序總體程序見附錄錄3主要程序序。5 硬件制作作及調試本硬件的制作調調試主要分為為硬件調試和和軟件調試兩兩部分。經過初步的分分析設計后，在在設計制作硬硬件電路的同同時，調試穿穿插進行，應應用系統(tǒng)的硬硬件調試和軟軟件調試是分分不開的，許許多硬件故障障是在調試軟軟件時才發(fā)現現的。但通常常是先排除硬硬件系統(tǒng)中明明顯的硬件故故障后才和軟軟件

55、結合起來來調試，如此此才有利于問問題的分析和和解決，不會會造成問題的的積累，從而而可以節(jié)約大大量的調試時時間。軟件編編程中，我首首先完成單元元功能模塊的的調試，然后后進行系統(tǒng)調調試。5.1 使用的的儀器儀表及及工具筆記本一臺；單片機仿真器器一臺；DT92055A型數字萬萬用表一個；TLW-T調調溫烙鐵一把把；Keil開發(fā)發(fā)軟件一套。5.2 硬件制制作與調試5.2.1系統(tǒng)統(tǒng)PCB板的的設計PCB即印刷刷電路板，是是電子電路的的承載體。在在現代電子產產品中，幾乎乎都離不開PPCB。PCCB板的設計計是電路設計計的最后一個個環(huán)節(jié)，也是是對原理圖的的再設計。因因此PCB板板的設計是理理論設計到實實際應

56、用一個個十分重要的的內容。印刷刷電路板（PPCB）是電電子產品中電電路元件和器器件的支撐體。因此此，在進行PPCB設計時時，必須遵守守印制電路板板設計原則和和抗干擾措施施的一般原則則，并應符合合抗干擾設計計的要求。本本次設計采用用 HYPERLINK /dispbbs.asp?boardID=11&ID=1464&page=2 Altiuum公司PRROTEL系系列設計完成成SCH到PPCB的設計計，并且手工工完成電路焊焊接以及整機機的裝配。5.2.2 系系統(tǒng)硬件調試試本系統(tǒng)的硬件件調試分為以以下階段進行行調試：（1）邏輯錯誤誤調試樣機硬件的邏輯輯錯誤是由于于設計錯誤和和加工過程中中的工藝性錯

57、錯誤所造成的的。這類錯誤誤包括：錯線線、開路、短短路等幾種，其其中短路是最最常見的故障障。（2）器件調試試元器件失效的原原因有兩個方方面：一是器器件本身已損損壞或性能不不符合要求；二是由于組組裝錯誤造成成的元器件失失效，如電解解電容、二極極管的極性錯錯誤，集成塊塊安裝方向錯錯誤等。（3）可靠性調調試引起系統(tǒng)不可靠靠的因素很多多，如金屬化化孔、接插件件接觸不良會會造成系統(tǒng)時時好時壞；內內部和外部的的干擾、電源源紋波系數過過大、器件負負載過大等造造成邏輯電平平不穩(wěn)定；另另外，走線和和布局的不合合理等也會引引起系統(tǒng)可靠靠性差。（4）電源故障障若樣機中存在電電源故障，則則加電后將造造成器件損壞壞。電源

58、的故故障包括：電電壓值不符合合設計要求，電電源引出線和和插座不對應應，電源功率率不足、負載載能力差。在本次調試在調調試樣機加電電之前，先用用萬用表和示示波器,根據據硬件電氣原原理圖和裝配配圖仔細檢查查樣機線路的的正確性，并并核對元器件件的型號、規(guī)規(guī)格和安裝是是否符合要求求。還特別注意電電源的走線，防防止電源之間間的短路和極極性錯誤，并并重點檢查擴擴展系統(tǒng)總線線是否存在相相互間的短路路；或其它信信號線的短路路，由于本設設計的印刷電電路板布線密密度較高，出現了幾幾處因工藝原原因造成短路路，短路點用用刻刀斷開。對于樣機所用的的電源事先做做了單獨調試，調調試好后，檢檢查其電壓值值、負載能力力、極性等均

59、均符合要求，然后加到系統(tǒng)的各個部件上。在不插片子的情況下，加電檢查各插件上引腳的電位，仔細測量各地點電位是否正常，還特別注意單片機插座上的各點電位是否正常，防止了聯(lián)機時會損壞仿真器。5.3 軟件件調試軟件調試與所選選用的軟件結結構和程序設設計技術有關關。本系統(tǒng)采用模模塊程序設計計技術，逐個個模塊調好以以后，再進行行系統(tǒng)程序總總調試。在調調試第一個任務時時，同時也調調試相關的子子程序、中斷斷服務程序和和操作系統(tǒng)的的程序。等逐個任務調調試好以后，再再使各個任務務同時運行，在本次調試中操作系統(tǒng)中沒有錯誤，在單步和斷點調試后，進行了連續(xù)調試，因為單步運行時只能驗證程序的正確與否，而不能確定定時精度、C

60、PU的實時響應等問題。等全部完成后，反復運行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還觀察了用戶系統(tǒng)的操作是否符合設計要求的操等，部分程序作了適當修正后系統(tǒng)能夠正常運行。6 總結本次畢業(yè)設計的的主要任務是是大空間火災災實驗室監(jiān)控控系統(tǒng)的硬件件設計,主要要由硬件電路路和系統(tǒng)軟件件兩部分構成成。在軟件編寫寫過程中，一一定要注意的的每個元器件件的工作情況況，確保各個個芯片的時序序的正確。從從整體來說這這是一個復雜雜的過程，要要細心謹慎，沉沉著冷靜，反反復檢查。本本設計主要從從硬件方面介紹紹，在軟件部分也做了些大概概介紹，此設設計對于大空間提供全全方位監(jiān)控報報警的智能火災監(jiān)監(jiān)控系統(tǒng)的研研究也具有一一定的借鑒意意義。