基于单片机语音数字联网火灾报警器设计

[09-12 16:29:28]   来源:http://www.88dzw.com  单片机学习   阅读:8242

文章摘要:摘 要:使用AT89C51单片机,选用集成温度传感器AD590和气体传感器TGS202作为敏感元件,利用多传感器信息融合技术,开发了可用于小型单位火灾报警的语音数字联网报警器。 关键词:单片机;传感器;信号处理;火灾报警器 1 引 言 我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程,其智能化程度也越来越高。目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发,他们采用集中区域报警控制方式,其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位,需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置,因此,研

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摘  要:使用AT89C51单片机,选用集成温度传感器AD590和气体传感器TGS202作为敏感元件,利用多传感器信息融合技术,开发了可用于小型单位火灾报警的语音数字联网报警器。

    关键词:单片机;传感器;信号处理;火灾报警器 

    1  引  言

    我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程,其智能化程度也越来越高。目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发,他们采用集中区域报警控制方式,其系统复杂、成本较高。而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位,需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置,因此,研制一种结构简单、价格低廉的语音数字联网火灾报警器是非常必要的。

    一般小型防火单位火灾报警系统如图1所示。现场火灾报警器通过对传感器火情信息的检测,使用智能识别算法实现对火灾的监测。当报警器监测到火情信息后,直接通过Modem经公用电话交换网迅速向消防指挥中心报告火情信息(包括火灾单位编码、单位名称、火情级别以及报警时间等),同时产生声光报警信号,并按事先预留的电话号码自动拨号通知单位有关负责人。消防指挥中心根据接收到的火警信息,立即在消防信息数据库中查询单位位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息,根据所获得的信息迅速确定最佳救火方案,通过网络将出警命令直接下达各消防中队。本文将详细介绍小型防火单位语音数字联网报警器的设计与实现。

    2  报警器硬件设计

    2.1  硬件组成

    如图2所示,报警器硬件由温度烟雾信号采集模块、声光报警模块以及单片机与Modem通信模块组成。图中1,2,3组成数据采集模块,4,5组成声光报警模块,5,6,7组成与Modem通信模块。其中,1为传感器(包括烟感和温感),将现场温度、烟雾等非电信号转化为电信号;2为信号调理电路,将传感器输出的电信号进行调理(放大、滤波等),使之满足A/D转换的要求;3为A/D转换电路,完成将温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。声光报警模块由单片机和报警电路组成,由单片机控制实现不同的声光报警(异常报警、故障报警、火灾报警)功能。单片机与Modem通信模块由单片机、GM16C550串行端口扩展芯片和RS232电平转换电路组成,实现报警器经Modem与消防指挥中心的通信。下面对上述各模块进行简要介绍。


    2.2  温度烟雾信号采集模块

    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,所以在AD590的负极接出一个10 kΩ的电阻R1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。

  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4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0.06%)时,VA端获得适当的电压(设为3 V)。

    A/D转换电路采用了常用的8位8通道数模转换专用芯片ADC0809,电路如图5所示。温度、烟雾传感器的输出分别接到ADC0809的IN0和IN1。ADC0809的通道选择地址A,B,C分别由89C51的P0.0~P0.2经地址锁存器74LS373输出提供。当P2.7=0时,与写信号WR共同选通ADC0809。图中ALE信号与ST信号连在一起,在WR信 号的前沿写入地址信号,在其后沿启动转换。例如,输出地址7FF8H可选通通道IN0,实现对温度传感器输出的模拟量进行转换;输出地址7FF9H可选通通道IN1,实现对烟雾传感器输出的模拟量进行转换。图中ADC0809的转换结束状态信号EOC接到89C51的INT1引脚,当A/D转换完成后,EOC变为高电平,表示转换结束,产生中断。在中断服务程序中,将转换好的数据送到指定的存储单元。

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