基于單片機的語(yǔ)音數字聯(lián)網(wǎng)火災報警器設計

1 引　言
　　我國的火災自動(dòng)報警控制系統經(jīng)歷了從無(wú)到有、從簡(jiǎn)單到復雜的發(fā)展過(guò)程，其智能化程度也越來(lái)越高。目前國內廠(chǎng)家多偏重用于大型倉庫、商場(chǎng)、高級寫(xiě)字樓、賓館等場(chǎng)所大型火災報警系統的研發(fā)，他們采用集中區域報警控制方式，其系統復雜、成本較高。而在居民住宅區、機房、辦公室等小型防火單位，需要設置一種單一或區域聯(lián)網(wǎng)、廉價(jià)實(shí)用的火災自動(dòng)探測報警裝置，因此，研制一種結構簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的語(yǔ)音數字聯(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如圖1所示?，F場(chǎng)火災報警器通過(guò)對傳感器火情信息的檢測，使用智能識別算法實(shí)現對火災的監測。當報警器監測到火情信息后，直接通過(guò)Modem經(jīng)公用電話(huà)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(chēng)、火情級別以及報警時(shí)間等)，同時(shí)產(chǎn)生聲光報警信號，并按事先預留的電話(huà)號碼自動(dòng)撥號通知單位有關(guān)負責人。消防指揮中心根據接收到的火警信息，立即在消防信息數據庫中查詢(xún)單位位置、周?chē)缆?、交通、水源情況等基本信息，根據所獲得的信息迅速確定最佳救火方案，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )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(yǔ)音數字聯(lián)網(wǎng)報警器的設計與實(shí)現。

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組成數據采集模塊，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)，將現場(chǎng)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(jìn)行調理(放大、濾波等)，使之滿(mǎn)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(shí)現不同的聲光報警(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(shí)現報警器經(jīng)Modem與消防指揮中心的通信。下面對上述各模塊進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2．2　溫度煙霧信號采集模塊
　　要準確地進(jìn)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A(yíng)D590是電流型溫度傳感器，他的輸出同絕對溫度成正比，即1μA/k，而數模轉換芯片ADC0809的輸入要求是電壓量，所以在A(yíng)D590的負極接出一個(gè)10 kΩ的電阻R1和一個(gè)100Ω的可調電阻W，將電流量變?yōu)殡妷毫克腿階DC0809。通過(guò)調節可調電阻，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(shí)，傳感器的內阻變小，VA迅速上升。選擇適當的電阻阻值，使得當氣體濃度達到一定程度(如CO濃度達到0．06％)時(shí)，VA端獲得適當的電壓(設為3 V)。

A/D轉換電路采用了常用的8位8通道數模轉換專(zhuān)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(shí)，與寫(xiě)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(xiě)入地址信號，在其后沿啟動(dòng)轉換。例如，輸出地址7FF8H可選通通道IN0，實(shí)現對溫度傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉換；輸出地址7FF9H可選通通道IN1，實(shí)現對煙霧傳感器輸出的模擬量進(jìn)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(wù)程序中，將轉換好的數據送到指定的存儲單元。