火災(zāi)煙霧報警系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：主要對火災(zāi)報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，證明整個系統(tǒng)電路設(shè)計合理，性能安全可靠。
關(guān)鍵詞：火災(zāi)報警系統(tǒng)；C8051F單片機(jī)；紅外傳感器

0 引言
隨著我國經(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)、辦公以及居住場所火災(zāi)大增，塑料制品和雙層玻璃的大量應(yīng)用，使火場的外部救援困難重重?；馂?zāi)一旦發(fā)生，將對人的生命財產(chǎn)造成極大的危害?，F(xiàn)代建筑具有智能化的時代特征，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)探測火災(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)計簡單實用的火災(zāi)報警控制系統(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)煙霧報警系統(tǒng)的基本功能是通過監(jiān)測周圍環(huán)境的紅外信號和煙霧濃度而進(jìn)行火災(zāi)報警，呼吁人們及時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)對該圖進(jìn)行簡要說明：

傳感器模塊主要由紅外探測器和煙霧探測器組成，主要負(fù)責(zé)采集周圍環(huán)境信息。信號處理部分將傳感器的輸出信號進(jìn)行加工處理，再傳給中央控制單元，接收并處理火災(zāi)報警信號，輸出報警信號等。

2 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計
2．1 中央處理器
本系統(tǒng)采用C8051F005作為CPU，它具有一個32 K字節(jié)FLASH存儲器并與8051兼容的微控制器內(nèi)核。具有UART串行接口和具有5個捕捉／比較模塊的可編程計數(shù)器／定時器陣列及6個定時器陣列(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個通用的16位定時器和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、溫度傳感器和時鐘振蕩器的MCU是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。
2．2 傳感器模塊
根據(jù)設(shè)計本系統(tǒng)的實際情況，為了提高火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能和可靠性，保證自動滅火系統(tǒng)的動作的準(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，它的工作波長為4．35±0．15 um。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元，干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。
圖2是一個雙探測元的熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。該傳感器將兩個極性相反，特性一致的探測元串接在一起，目的在于消除因環(huán)境溫度和本身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號可在內(nèi)部相互抵消的原理，使傳感器起到補償作用，對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅耳透鏡，將其聚焦后加至兩個探測元L。因此傳感器會輸出探測電壓。

HIS-07是離子感煙探測器電離室，室內(nèi)安裝一個高性能低活度Am-241電離源。單源雙室結(jié)構(gòu)，體積小，便于安裝在小型報警器中。在無煙或無燃燒物時，收集極除受電離電流統(tǒng)計漲落影響外，保持平衡電位。當(dāng)煙進(jìn)入電離室時對電離電流產(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的檢測端，經(jīng)內(nèi)部邏輯電路處理后，啟動報警電路。