智能樓寓火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研制

目前有線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中主要存在的問題是連線多、安裝布線復(fù)雜；發(fā)生多點(diǎn)火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)會發(fā)生信號的“碰撞”，從而導(dǎo)致火災(zāi)報(bào)警信號丟失，使系統(tǒng)的可靠性下降等。

以AT89C2051單片機(jī)為核心的新型分布式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的主要功能有：數(shù)碼管顯示火災(zāi)所處 的樓層、房號；聲音報(bào)警提醒；若有多個(gè)火災(zāi)點(diǎn)同時(shí)報(bào)警則循環(huán)顯示火災(zāi)的信息（樓層、房 號），確保信息不丟失。值班人員對火災(zāi)信息處理完畢后，由人工清除數(shù)碼管所顯示的信息。

1系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)由主機(jī)和火警探頭組成，主機(jī)設(shè)在樓寓值班室，由LSI電子元件組成的火警探頭置于 樓寓的各個(gè)房間，主機(jī)和火警探頭的應(yīng)答通過一根三芯導(dǎo)線（內(nèi)含電源線、信號線、地線）來完成，各個(gè)火警探頭可并行掛接。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主機(jī)的核心是AT89C2051單片機(jī)。每個(gè)火警探頭對應(yīng)一個(gè)地址編碼，正常工作時(shí)主機(jī)沿信號 線按順序向各火警探頭發(fā)出對應(yīng)其地址編碼的脈沖數(shù)，以查詢火警探頭的狀態(tài)。當(dāng)某房間出現(xiàn)火情時(shí)，則該火警探頭在主機(jī)查詢其狀態(tài)時(shí)會沿信號線返回給主機(jī)一個(gè)脈沖（由煙霧傳感器提供一個(gè)開關(guān)信號），主機(jī)檢測到后就作出相應(yīng)的火災(zāi)信息顯示和聲音報(bào)警處理。主機(jī)繼續(xù)對下一地址的火警探頭進(jìn)行查詢，循環(huán)往復(fù)，完成巡回檢測。?

2系統(tǒng)主機(jī)設(shè)計(jì)

AT89C2051是美國ATMEL公司推出的一種高性能價(jià)格比的單片機(jī)，器件采用80C31的內(nèi)核，除 沒有外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展功能外（無P0，P2口），他具有80C31的所有功能結(jié)構(gòu)，而且片內(nèi)集成有2 kB的快閃存儲器，采用電擦除，可重復(fù)編程，因此具有編程簡單，程序運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)單片機(jī)程序不大，數(shù)據(jù)亦不多，故該CPU片內(nèi)的資源已夠用。為了更加保險(xiǎn)起見，系統(tǒng)外設(shè)一看門狗電路，采用美國MAXIM公司近來推出的MAX706芯片，該芯片能完成電源電壓監(jiān)視、人工復(fù)位、看門狗三項(xiàng)功能，不需接外圍元件，使用簡單?？撮T狗定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為1.6 s，滿足系統(tǒng)的要求。主機(jī)電路如圖2所示。?????

單片機(jī)15根口線使用了14根，T1定時(shí)器作內(nèi)部定時(shí)用，其口線閑置。主機(jī)循環(huán)向各個(gè)火警探頭查詢，一旦有房間出現(xiàn)火災(zāi)，主機(jī)馬上把火災(zāi)信息通過4位數(shù)碼管顯示出來，其中第1，2 位顯示樓寓的樓層，3，4位顯示房間號碼，同時(shí)驅(qū)動訊響器使之報(bào)警引起值班人員的注意。若有多個(gè)房間同時(shí)出現(xiàn)火情，主機(jī)按照1 s的間隔將出現(xiàn)火情的各房間信息循環(huán)顯示，待值班人員通知消防人員或緊急處理后，由人工將主機(jī)復(fù)位。顯示部分在T1中斷服務(wù)子程序中完成。主程序和顯示子程序框圖如圖3和圖4所示。

3火警探頭的設(shè)計(jì)

火警探頭由可預(yù)置計(jì)數(shù)器CD40103和門電路加一些電子元件組成，具體電路如圖5所示。單片 機(jī)沿信號線送出圖中A點(diǎn)所示的脈沖，第一個(gè)寬脈沖起復(fù)位同步作用，緊接著的窄脈沖個(gè)數(shù) 即代表樓寓房間的地址編碼。信號線來的脈沖經(jīng)過整形送給計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，寬脈沖經(jīng)R2,C 2積分電路積分后整形送計(jì)數(shù)器起復(fù)位作用。如使τ1=R2C2大于t1，則地址脈沖因脈寬較窄積分后電壓未能達(dá)到門電路的翻轉(zhuǎn)電平，故不會復(fù)位。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖與計(jì)數(shù)器的預(yù)置數(shù)一致時(shí)計(jì)數(shù)器將輸出一低電平脈沖，經(jīng)反相后D點(diǎn)將是一高電平脈沖，R3，C3組成的是判別偽符合的電路，如使τ2=R3C3大于t2，偽符合脈沖經(jīng)積分電路積分后未能達(dá)到反相器的門限值，故D點(diǎn)仍為低電平，這樣就達(dá)到了各個(gè)房間互不干擾的目的。房間安裝的火警探頭中的煙霧傳感器無火情時(shí)為低電平，出現(xiàn)火情后輸出一高電平信號，經(jīng)一單穩(wěn)電路作用后在E點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)寬度不小于t的高電平脈沖，此時(shí)單片機(jī)檢測到該脈沖后就知道該房間出現(xiàn)了火情。由于主機(jī)是采用循環(huán)方式進(jìn)行檢測，所以t應(yīng)不小于主機(jī)循環(huán)檢測一次所需的時(shí)間，才能保證樓寓各個(gè)房間的火情信息被主機(jī)獲取。CD40103可預(yù)置計(jì)數(shù)器有8位二進(jìn)制數(shù)輸入，故該系統(tǒng)可監(jiān)視256個(gè)房間。??

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4結(jié)語

該系統(tǒng)采用一根三芯導(dǎo)線進(jìn)行傳輸，因而各火警探頭可方便地掛接在母線上，結(jié)構(gòu)簡單，軟硬件成本均較低，且可靠性高，安裝十分方便，在各種寫字樓、商務(wù)樓具有較大的推廣使用價(jià)值。?

參考文獻(xiàn)
［1］何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998.?
［2］李西林.智能儀器設(shè)計(jì)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1992.