基于單片機的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災報警器設計

1 引　言
　　我國的火災自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。目前國內廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災報警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報警控制方式，其系統(tǒng)復雜、成本較高。而在居民住宅區(qū)、機房、辦公室等小型防火單位，需要設置一種單一或區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價實用的火災自動探測報警裝置，因此，研制一種結構簡單、價格低廉的語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)火災報警器是非常必要的。
　　一般小型防火單位火災報警系統(tǒng)如圖1所示?，F(xiàn)場火災報警器通過對傳感器火情信息的檢測，使用智能識別算法實現(xiàn)對火災的監(jiān)測。當報警器監(jiān)測到火情信息后，直接通過Modem經(jīng)公用電話交換網(wǎng)迅速向消防指揮中心報告火情信息(包括火災單位編碼、單位名稱、火情級別以及報警時間等)，同時產(chǎn)生聲光報警信號，并按事先預留的電話號碼自動撥號通知單位有關負責人。消防指揮中心根據(jù)接收到的火警信息，立即在消防信息數(shù)據(jù)庫中查詢單位位置、周圍道路、交通、水源情況等基本信息，根據(jù)所獲得的信息迅速確定最佳救火方案，通過網(wǎng)絡將出警命令直接下達各消防中隊。本文將詳細介紹小型防火單位語音數(shù)字聯(lián)網(wǎng)報警器的設計與實現(xiàn)。

2　報警器硬件設計
2．1　硬件組成
　　如圖2所示，報警器硬件由溫度煙霧信號采集模塊、聲光報警模塊以及單片機與Modem通信模塊組成。圖中1，2，3組成數(shù)據(jù)采集模塊，4，5組成聲光報警模塊，5，6，7組成與Modem通信模塊。其中，1為傳感器(包括煙感和溫感)，將現(xiàn)場溫度、煙霧等非電信號轉化為電信號；2為信號調理電路，將傳感器輸出的電信號進行調理(放大、濾波等)，使之滿足A/D轉換的要求；3為A/D轉換電路，完成將溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉換。聲光報警模塊由單片機和報警電路組成，由單片機控制實現(xiàn)不同的聲光報警(異常報警、故障報警、火災報警)功能。單片機與Modem通信模塊由單片機、GM16C550串行端口擴展芯片和RS232電平轉換電路組成，實現(xiàn)報警器經(jīng)Modem與消防指揮中心的通信。下面對上述各模塊進行簡要介紹。

2．2　溫度煙霧信號采集模塊
　　要準確地進行火災報警，選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準確報警的前提。綜合考慮各因素，本文選擇集成溫度傳感器AD590和氣體傳感器TGS202用作采集系統(tǒng)的敏感元件。
　　AD590是美國Analog Devices公司生產(chǎn)的一種電流型二端溫度傳感器。電路如圖3所示。由于AD590是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對溫度成正比，即1μA/k，而數(shù)模轉換芯片ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在AD590的負極接出一個10 kΩ的電阻R1和一個100Ω的可調電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過調節(jié)可調電阻，便可在輸出端VT獲得與絕對溫度成正比的電壓量，即10 mV/K。

火災中氣體煙霧主要是CO2和CO。TGS202氣體傳感器能探測CO2，CO，甲烷、煤氣等多種氣體，他靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災中氣體的探測。如圖4所示，當TGS202探測到CO2或CO時，傳感器的內阻變小，VA迅速上升。選擇適當?shù)碾娮枳柚担沟卯敋怏w濃度達到一定程度(如CO濃度達到0．06％)時，VA端獲得適當?shù)碾妷?設為3 V)。

A/D轉換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉換專用芯片ADC0809，電路如圖5所示。溫度、煙霧傳感器的輸出分別接到ADC0809的IN0和IN1。ADC0809的通道選擇地址A，B，C分別由89C51的P0．0～P0．2經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當P2.7=0時，與寫信號WR共同選通ADC0809。圖中ALE信號與ST信號連在一起，在WR信 號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉換。例如，輸出地址7FF8H可選通通道IN0，實現(xiàn)對溫度傳感器輸出的模擬量進行轉換；輸出地址7FF9H可選通通道IN1，實現(xiàn)對煙霧傳感器輸出的模擬量進行轉換。圖中ADC0809的轉換結束狀態(tài)信號EOC接到89C51的INT1引腳，當A/D轉換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖?，表示轉換結束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務程序中，將轉換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲單元。