火災(zāi)煙霧報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：主要對(duì)火災(zāi)報(bào)警控制器的理論做了深入的研究，使用單片機(jī)，選用煙霧傳感器、紅外傳感器等多個(gè)傳感器作為敏感元件，結(jié)合信息融合技術(shù)，全面闡述了研制火災(zāi)報(bào)警控制器硬件部分和軟件部分的方法。采用protel99繪制電路圖并進(jìn)行電路仿真，證明整個(gè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)合理，性能安全可靠。
關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；C8051F單片機(jī)；紅外傳感器

0 引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平大幅度提高，現(xiàn)代建筑不斷增多，各種生產(chǎn)、辦公以及居住場(chǎng)所火災(zāi)大增，塑料制品和雙層玻璃的大量應(yīng)用，使火場(chǎng)的外部救援困難重重?；馂?zāi)一旦發(fā)生，將對(duì)人的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的危害?，F(xiàn)代建筑具有智能化的時(shí)代特征，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)火災(zāi)隱患，肩負(fù)安全防范重任，在現(xiàn)代智能建筑中起著極其重要的安全保障作用。因此，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)
有著防止和減少火災(zāi)危害、保護(hù)人身安全和財(cái)產(chǎn)安全的重要意義。

1 系統(tǒng)的總體構(gòu)架
火災(zāi)煙霧報(bào)警系統(tǒng)的基本功能是通過(guò)監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境的紅外信號(hào)和煙霧濃度而進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，呼吁人們及時(shí)采取有效措施消滅火源，減少損失。
本系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，現(xiàn)對(duì)該圖進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明：

傳感器模塊主要由紅外探測(cè)器和煙霧探測(cè)器組成，主要負(fù)責(zé)采集周?chē)h(huán)境信息。信號(hào)處理部分將傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行加工處理，再傳給中央控制單元，接收并處理火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，輸出報(bào)警信號(hào)等。

2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)
2．1 中央處理器
本系統(tǒng)采用C8051F005作為CPU，它具有一個(gè)32 K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器并與8051兼容的微控制器內(nèi)核。具有UART串行接口和具有5個(gè)捕捉／比較模塊的可編程計(jì)數(shù)器／定時(shí)器陣列及6個(gè)定時(shí)器陣列(PCA)模塊，此外還根據(jù)不同的需要集成了SMBus／I2C、SPI、USB、CAN、LIN等，以及RTC部件。還有4個(gè)通用的16位定時(shí)器和4字節(jié)寬的通用數(shù)字FD端口。C8051F005有2304字節(jié)的RAM，執(zhí)行速度可達(dá)25MIPS。片內(nèi)具有的VDD監(jiān)視器、溫度傳感器和時(shí)鐘振蕩器的MCU是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。
2．2 傳感器模塊
根據(jù)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，為了提高火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能和可靠性，保證自動(dòng)滅火系統(tǒng)的動(dòng)作的準(zhǔn)確性，傳感器模塊由紅外傳感器和煙霧傳感器組成。
本系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器，它的工作波長(zhǎng)為4．35±0．15 um。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元，干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。
圖2是一個(gè)雙探測(cè)元的熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。該傳感器將兩個(gè)極性相反，特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的在于消除因環(huán)境溫度和本身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)可在內(nèi)部相互抵消的原理，使傳感器起到補(bǔ)償作用，對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅耳透鏡，將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元L。因此傳感器會(huì)輸出探測(cè)電壓。

HIS-07是離子感煙探測(cè)器電離室，室內(nèi)安裝一個(gè)高性能低活度Am-241電離源。單源雙室結(jié)構(gòu)，體積小，便于安裝在小型報(bào)警器中。在無(wú)煙或無(wú)燃燒物時(shí)，收集極除受電離電流統(tǒng)計(jì)漲落影響外，保持平衡電位。當(dāng)煙進(jìn)入電離室時(shí)對(duì)電離電流產(chǎn)生影響，易于進(jìn)煙的外電離室受影響大于內(nèi)電離室，電離電流下降，收集極重新充電直到新的平衡電位，這種電位變化可傳到C8051F005的檢測(cè)端，經(jīng)內(nèi)部邏輯電路處理后，啟動(dòng)報(bào)警電路。