智能楼寓火灾报警系统的研制

2012-03-15 来源：现代电子技术

目前有线火灾报警系统中主要存在的问题是连线多、安装布线复杂；发生多点火灾险情时会发生信号的“碰撞”，从而导致火灾报警信号丢失，使系统的可靠性下降等。
　　以AT89C2051单片机为核心的新型分布式火灾报警系统的主要功能有：数码管显示火灾所处的楼层、房号；声音报警提醒；若有多个火灾点同时报警则循环显示火灾的信息（楼层、房号），确保信息不丢失。值班人员对火灾信息处理完毕后，由人工清除数码管所显示的信息。

1系统工作原理
　　本系统由主机和火警探头组成，主机设在楼寓值班室，由LSI电子元件组成的火警探头置于楼寓的各个房间，主机和火警探头的应答通过一根三芯导线（内含电源线、信号线、地线）来完成，各个火警探头可并行挂接。系统的整体结构如图1所示。

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　　主机的核心是AT89C2051单片机。每个火警探头对应一个地址编码，正常工作时主机沿信号线按顺序向各火警探头发出对应其地址编码的脉冲数，以查询火警探头的状态。当某房间出现火情时，则该火警探头在主机查询其状态时会沿信号线返回给主机一个脉冲（由烟雾传感器提供一个开关信号），主机检测到后就作出相应的火灾信息显示和声音报警处理。主机继续对下一地址的火警探头进行查询，循环往复，完成巡回检测。

2系统主机设计
　　AT89C2051是美国ATMEL公司推出的一种高性能价格比的单片机，器件采用80C31的内核，除没有外部程序存储器和数据存储器扩展功能外（无P0，P2口），他具有80C31的所有功能结构，而且片内集成有2 kB的快闪存储器，采用电擦除，可重复编程，因此具有编程简单，程序运行可靠的优点。本系统单片机程序不大，数据亦不多，故该CPU片内的资源已够用。为了更加保险起见，系统外设一看门狗电路，采用美国MAXIM公司近来推出的MAX706芯片，该芯片能完成电源电压监视、人工复位、看门狗三项功能，不需接外围元件，使用简单。看门狗定时器定时时间为1.6 s，满足系统的要求。主机电路如图2所示。

　　单片机15根口线使用了14根，T1定时器作内部定时用，其口线闲置。主机循环向各个火警探头查询，一旦有房间出现火灾，主机马上把火灾信息通过4位数码管显示出来，其中第1，2 位显示楼寓的楼层，3，4位显示房间号码，同时驱动讯响器使之报警引起值班人员的注意。若有多个房间同时出现火情，主机按照1 s的间隔将出现火情的各房间信息循环显示，待值班人员通知消防人员或紧急处理后，由人工将主机复位。显示部分在T1中断服务子程序中完成。主程序和显示子程序框图如图3和图4所示。

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3火警探头的设计
　　火警探头由可预置计数器CD40103和门电路加一些电子元件组成，具体电路如图5所示。单片机沿信号线送出图中A点所示的脉冲，第一个宽脉冲起复位同步作用，紧接着的窄脉冲个数即代表楼寓房间的地址编码。信号线来的脉冲经过整形送给计数器计数，宽脉冲经R2,C 2积分电路积分后整形送计数器起复位作用。如使τ1=R2C2大于t1，则地址脉冲因脉宽较窄积分后电压未能达到门电路的翻转电平，故不会复位。当计数脉冲与计数器的预置数一致时计数器将输出一低电平脉冲，经反相后D点将是一高电平脉冲，R3，C3组成的是判别伪符合的电路，如使τ2=R3C3大于t2，伪符合脉冲经积分电路积分后未能达到反相器的门限值，故D点仍为低电平，这样就达到了各个房间互不干扰的目的。房间安装的火警探头中的烟雾传感器无火情时为低电平，出现火情后输出一高电平信号，经一单稳电路作用后在E点产生一个宽度不小于t的高电平脉冲，此时单片机检测到该脉冲后就知道该房间出现了火情。由于主机是采用循环方式进行检测，所以t应不小于主机循环检测一次所需的时间，才能保证楼寓各个房间的火情信息被主机获取。CD40103可预置计数器有8位二进制数输入，故该系统可监视256个房间。