基于51单片机火灾报警系统课程设计任务书.doc

51单片机火灾报警系统课程方案设计
本文设计的用于小型防火单位的单片机火灾报警系统具有以下特点:
(1)能对室内烟雾(CO2, CO) 及温度突变进行报警,具有声、光双重报警功能。
(2)系统故障报警功能。当系统出现硬件故障时,能发出故障报警信号。
(3)异常报警功能。当环境出现异常(如烟雾浓度过大或是温度较高)时,能发出异常报警信号,引起人们注意,尽可能避免火灾的发生。
(4)火灾报警功能。一旦真出现火灾(烟雾和温度同时出现异常)时,能立即发出语音、光火灾警报[15] 。据类似本系统的报警器现场模拟实验表明, 本系统安全可靠, 误报率低。且由于其体积小、操作维护方便、成本低廉等, 具有广阔的应用前景。
一、整体电路图
二、系统结构图
传感器
放大电路
A/D转换
单片机
状态指示灯
声音报警
浓度显示
按键
串口通信
为了便于系统维护和功能扩充,采用了模块化程序设计方法,系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。本系统主要包括数据采集子程序、火灾判断与报警子程序等,系统程序流程图如图所示。
为了降低误报率,系统采用多次采集、多次判断的方法。每次数据采集后根据得到的数据对现场情况进行判断,然后综合多次判断结果做出最终的火情判断。主程序是一个无限循环体,其流程是:首先在上电之后系统的各部分包括单片机各个端口输入输出的设置、外围驱动电路和数据存储电路等完成初始化,其次是对芯片内的程序进行初始化,接下来执行火灾报警系统中的数据采集任务,数据通信任务和查询判断任务。
三、火灾报警系统硬件设计
系统核心芯片选择
传感器介绍
AD590温度传感器
要准确地进行火灾报警, 选择合适的温度和烟雾传感器是准确报警的前提。综合考虑各因素,本文选择集成温度传感器AD590 和气体传感器TGS202 用作采集系统的敏感元件。
AD590是美国Analog Devices公司生产的一种电流型二端温度传感器。电路如图3-1所示。由于AD590 是电流型温度传感器,他的输出同绝对温度成正比,即1μA/k,而数模转换芯片ADC0809 的输入要求是电压量[2],所以在AD590 的负极接出一个1kΩ的电阻R和一个100Ω的可调电阻W ,将电流量变为电压量送入ADC0809。通过调节可调电阻,便可在输出端VT 获得与绝对温度成正比的电压量,即10 mV/K。
图3-1 AD590应用电路图
AD590有以下特点:
1、AD590的测温范围-55℃~+150℃。
2、AD590的电源电压范围为4V-30V。电源电压可在4V-6V范围变化,电流变化1,相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压,因而器件反接也不会损坏。
3、输出电阻为710MΩ;
4、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档,其中M档精度最高,在-55℃~+150℃范围内,非线形误差±℃。
TGS202气体传感器
火灾中气体烟雾主要是CO2 和CO。TGS202气体传感器能探测CO2, CO, 甲烷、煤气等多种气体,他灵敏度高,稳定性好,适合于火灾中气体的探测。如图3-2所示,当TGS202探测到CO2或CO时,传感器的内阻变小,VA迅速上升。选择适当的电阻阻值,使得当气体浓度达到一定程度(如CO浓度达到0106%)时,VA 端获得适当的电压。
图3-2 TGS202应用电路图
ISD1420语音芯片
ISD1420引脚
图3 -3 ISD1420引脚
ISD1420各引脚及其功能介绍
电源(VCCA,VCCD):芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线,并且分别引到外封装上,这样可使噪声最小。模拟和数字电源端最好分别走线,尽可能在靠近供电端处相连,而去耦电容应尽量靠近芯片。
地线(VSSA,VSSD):芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线,这两个脚最好在引脚焊盘上相连。
录音(/REC):低电平有效。只要/REC 变低(不管芯片处在节电状态还是正在放音),芯片即开始录音。
边沿触发放音(/PLAYE):此端出现下降沿时,芯片开始放音。
电平触发放音(/PLAYL):此端出现下降沿时,芯片开始放音。
录音指示(/RECLED):处于录音状态时,此端为低,可驱动 LED。
话筒参考(MIC REF):此端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时,可减小噪声,提高共模抑制比。
自动增益控制(AGC): AGC 动态调节器整前置境益以补偿话筒输入电平的宽幅变化,使得录制变化很大的音量(从耳语到喧哗嚣声)时失真都能保持最小。
模拟输出(ANA OUT):前置放大器