住宅小区火灾自动报警系统的分析与设计

1、百度文库-让每个人平等地提升自我 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目住宅小区火灾自动报警系统的分析与设计基本内容：介绍火灾报警系统的发展和现状；分析住宅小区火灾报警系统的组成;设计火灾报警系统控制器；对部分模块进行仿真；完成毕业设计论文。毕业设计（论文）专题部分:题目基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第1周指导教师签字：年月日住宅小区火灾自动报警系统的分析与设计摘要随着经济和城市建设的快速发展，城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。火灾已经成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。在工业和民用建筑、宾馆、

2、酒店、图书馆、科研和商业部门，火灾报警系统已成为必要的装置。火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。本文论述了火灾自动报警系统的需求和国内外发展现状作了分析整理，对系统结构和特点做了阐述。本文在分析系统整体构成的基础上，并参考消防报警的有关规范,对系统设计的具体内容进行了详细的论述。在系统组成设计中，对系统采用模块化的功能划分，运用单片机和数字电子技术，按照不同的功能模块进行设计，主要有火灾探测器模块，报警控制器模块，显示模块，键盘接口模块，打印机接口模块，联动控制模块。并且运用Multisim9对部分模块进行了仿真，说明了该系统是可行的。此外,对控制器工作的程序进行了设计，分析了各

3、个端口的工作过程。关键词：火灾报警，探测器，单片机 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 毕业设计（论文）任务书1 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 住宅小区火灾自动报警系统的分析与设计2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 摘要2目录4第1章绪论1 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 系统开发的目的1 HYPERLINK l bookmark32 o Current Docum

4、ent 火灾自动报警系统的发展和现状1 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 火灾自动报警系统设计的可行性2 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 第2章火灾自动报警系统的分析4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 区域报警系统4 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 集中火灾报警系统4 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 控制中心报警系统5 HYPERLINK

5、l bookmark44 o Current Document 第3章火灾自动报警系统的设计7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 触发模块7 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 3.1.1火灾探测器的分类和选用7 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3.1.2手动报警按钮的设置11 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 控制模块113.2.1数据采集13 HYPERLINK l bookmark70 o

6、Current Document 3.2.2系统程序15 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 报警模块26 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 消防联动模块27 HYPERLINK l bookmark120 o Current Document 第4章系统的仿真29 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document EDA介绍29 HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 利用Muitisim9仿真一个八路的报警系

7、统30 HYPERLINK l bookmark126 o Current Document 4.2.1仿真系统的原理30 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 4.2.2仿真系统的运行30 HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 中断申请的撤除仿真32 HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 中断请求信号处理的仿真34 HYPERLINK l bookmark136 o Current Document 555定时器延时电路的仿真36 HYPERLINK

8、 l bookmark138 o Current Document 显示部分设计38 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 系统的运行过程39第5章结论40 HYPERLINK l bookmark144 o Current Document 参考文献41致谢42 第1章绪论系统开发的目的随着社会发展，财富增长，我国基础建设快速发展，高层建筑，建筑群体和住宅小区越来越多。一方面家用电气设备的数量和种类越来越多，建筑内部的装修材料大多是易燃的；另一方面由于高层建筑内部有楼梯井，电梯井，管道井，风道，电缆井,排气道等竖井，存在“烟囱效应”所以火势蔓延

9、很快，疏散困难，扑救难度大。由此可见，整个社会对高技术，高可靠性，高稳定性的自动火灾报警和联动系统的需求量越来越大。火灾自动报警系统的设计，必须遵循国家有关方针、政策、规范和公安消防部门的有关法规，针对保护对象的特点，做到安全可靠、技术先进、经济合理、使用方便。火灾自动报警系统的保护对象是建筑物或建筑物的一部分。不同的建筑物，其使用性质、重要程度、火灾危险性、建筑结构形式、耐火等级、分布状况、环境条件以及管理形式等各不相同。在设计中应仔细研究这些情况，根据不同的情况选择不同的火灾自动报警系统。对于智能化住宅小区，火灾自动报警系统是一个重要的组成部分，其设计必须严格遵循国家现行的消防规范。如GB

10、50045高层民用建筑设计防火规范、建筑设计防火规范（GBJ16）、火灾自动报警系统设计规范（GB50116）等。本文所叙述的火灾自动报警系统主要针对的是新建住宅、公寓和住宅小区。火灾自动报警系统的发展和现状火灾自动报警系统的发展经历了五代产品，第一代从十九世纪四十年代到二十世纪四十年代，以感温火灾探测技术为代表，包括定温探测器和差温探测器等；第二代从二十世纪五十年代到七十年代，以感温火灾探测技术为代表，包括离子感烟探测器和光电感烟探测器等；第三代从八十年代开始至今，以总线制火灾报警系统为代表，包括四总线系统，二总线系统等；第四代从八十年代后期开始至今，以智能化火灾报警系统为代表，包括集中智能

11、，分布智能及人工智能神经网络等；第五代自九十年代以来，以无线火灾报警系统为代表。纵观火灾自动报警系统的发展史，第一代用了一百年，第二代用了三十年，第三代有近二十年时间，而第三代尚未结束就出现了第四代，第四代只有不到十年的历史，相继出现了第五代产品，火灾自动报警系统的发展速度越来越快，由多线制向少线制发展，形成今天以总线制为主流，集探测采集，火灾识别，报警显示，联动控制为一体的综合系统。国外一些较发达的国家，具有火灾预防、报警、扑救、善后处理等比较完善的消防体系。政府每年都要拨出大笔资金用于消防设各更新、人员培训以及消防设施维护。德国、日木、美国等国家就采用计算机与用户终端的传感器或者用户终端信

12、号采集器相连，对火灾自动报警设各实时监控以及故障远程传输。例如:美国、加拿大、英国、澳大利亚、日木等国家在建设和应用城市火灾自动报警监控系统方而均有可供借鉴的成功经验。他们将自动火灾报警作为公共报警手段接入监控系统，并有效运行多年，使消防指挥中心能够快速准确判断火灾地点、火灾类型，并调度消防部队迅速到达现场，自动报警监控系统在此起到了很大的作用。此外，这些国家在监控系统管理方而比较规范，专门成立一个监控服务机构，该机构的责任是保证火灾报警数据通信畅通,为用户服务，对用户负责，同时向消防部队传送可靠的火灾报警信息，而消防部门的主要责任是对此类服务机构进行资质审杳及监督管理。这种管理运作方式已经取

13、得了良好的效果。我国火灾报警系统起步较发达国家晚几十年，从上世纪70年代我国才开始研制生产火灾报警系统产品。进入80年代后，国内主要厂家也多是模仿国外产品，或是引进国外技术进行生产，没有真正意义上的核心技术，并且市场也刚刚开始发育。火灾报警产品真正发展是在90年代以后，随着政府逐渐开放国门，国外企业开始大量进入中国消防市场，带来先进技术的同时也促进了市场的成熟。这时期，我国生产火灾报警产品的企业也得到了快速发展，部分企业进行了合资生产、技术合作，取得了小菲的成绩，也造就了现今市场上许多有实力的商家，部分技术已接近或赶上了国际水平。火灾自动报警系统设计的可行性报警系统由于有许多先验知识，并且广泛

14、应用于实际中，所以具有实用价值，从设计方面看，也是可行的，可以参照许多先验知识。利用传感器可以探测到各种警报信号，然后利用先进的单片机技术及电子技术可以实现系统的控制部分，利用数码管及蜂鸣器实现系统的报警，同时启动消防联动装置。利用模块化设计的思想可以将本系统设计分为三个部分：探测部分，控制部分以及显示报警部分。探测部分为警报信号的采集电路，利用现代传感技术，在可能发生警情的地点设置探测器，传感器根据功能不同可分为感温探测器、感烟探测器等，可根据需要安装在不同地点不同场合。控制部分利用单片机，单片机主控电路中各个部分包括探测部分传送来的报警信号，以及报警及显示部分的报警信号及数据，这些都是通过

15、单片机的协调控制作用来完成的。另外还可利用单片机内部的定时器来输出定时控制信号，控制报警信号的报警时间，亦可利用555定时器来输出定时信号定时输出警报信号的时间。当系统中出现一种警报时，单片机能自动识别其种类。当出现多种警情时，单片机利用中断优先级控制可以先报警其中优先级别最高的警报，然后再报警次优先级别的警报。显示及报警部分，包括警报显示电路和警报音响电路。其中显示部分利用七段数码管，通过显示的数字来报警。警报音响电路可以采用蜂鸣器。第2章火灾自动报警系统的分析建筑中火灾自动报警系统是当代电子信息技术与传统的建筑火灾探测报警技术有机结合的产物。火灾自动报警控制系统由火灾探测器、火灾报警控制器

16、、火灾警报装置，以及联动控制装置等组成。探测器是对火灾有效探测的基础与核心，控制器是火灾信息处理和报警控制的核心，最终通过联动控制装置实施消防控制和灭火操作。它是人们为了及早发现和通报火灾，并及时采取有效措施控制和扑灭火灾而设置在建筑物中或其他场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具。火灾报警控制器通常按其用途分为区域报警控制器、集中报警控制器和通用报警控制器。区域报警控制器用于火灾探测器的监测、巡检、供电，备电，接收监测区域内火灾探测器的报警信号，并转换为声、光报警输出，显示火灾部位等，其主要功能有火灾信号处理与判断，声、光报警，故障监测，模拟检查，报警记时，备电切换和联动控制等

17、。集中报警控制器用于接收区域控制器火灾信号，显示火灾部位，记录火灾信息，协调联动控制和构成终端显示等，主要功能包括报警显示、控制显示、记时、联动控制、信息传输处理等。通用火灾报警控制器兼有区域和集中控制器的功能，小可作为区域控制器使用，大可独立构成中心处理系统，其形式多样，功能完备，可按其特点构成各种类型的火灾自动报警系统模式。火灾自动报警系统设计规范规定的火灾自动报警系统基本形式有3种:区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。区域报警系统区域报警系统由火灾探测器、手动火灾报警按钮、区域火灾报警控制器、火灾警报装置及电源等构成，如图所示。区域报警系统比较简单，但使用面很广。既可单独用在工

18、矿企业的计算机房等重要部位和民用建筑的塔楼公寓，写字楼等处。也可作为集中报警系统和控制中心系统中最基本的组成设备。集中火灾报警系统集中火灾报警系统通常由集中火灾报警控制器，两台或两台以上区域火灾报警控制器，火灾探测器，手动火灾报警按钮，火灾警报装置及电源等构成，如图所示。图区域火灾报警系统框图图集中火灾报警系统框图集中控制系统在一级中档宾馆，饭店用得比较多。根据宾馆，饭店的管理情况，集中报警控制器设在消防控制室。区域饱经控制器设在各楼盘服务台，管理比较方便。控制中心报警系统控制中心报警系统通常由至少一台集中火灾报警控制器，一台消防联动控制设备,两台或两台以上区域火灾报警控制器，火灾探测器，手动

19、火灾报警按钮，火灾警报装置，火警电话，火灾应急照明，火灾应急广播，联动装置及电源等构成，如图所示。火灾警报装置区域火灾报警控制器消防联动控制设备集中火灾报警控制器火警电话手动火灾报警按钮电源图控制中心报警系统框图控制中心报警系统主要用于大型宾馆，饭店，商场，办公室等。此外，多用于大型建筑群和大型综合楼工程。控制中心系统在商场，宾馆，公寓，综合楼的应用也比较普遍。住宅小区火灾报警系统一般选用控制中心报警系统。第3章火灾自动报警系统的设计随着科学技术的发展，各种火灾自动报警系统层出不穷，但是火灾自动报警的基本功能模块是一样的。如图图火灾自动报警系统框图下面，文章将对各个模块进行分析和设计。触发模块

20、触发模块由火灾探测器和手动火灾报警按钮组成。3.1.1火灾探测器的分类和选用火灾探测器是火灾自动报警和自动灭火系统最基本和最关键的部件之一，对被保护区域进行不间断的监视和探测，把火灾初期阶段能引起火灾的参数(烟、热及光等信息)尽早、及时和准确地检测出来并报警。除易燃易爆物质遇火立即爆炸起火外，一般物质的火灾发展过程通常都要经过引燃、发展和熄灭三个阶段。因此，火灾探测器的选择原则是要根据被保护区域内初期火灾的形成和发展特点去选择有相应特点和功能的火灾探测器。一般说来，火灾探测器分为以下几类：感烟探测器感烟探测器是用于探测物质燃烧初期在周围空间所形成的烟雾粒子含量，主要用来探测可见或不可见的燃烧产

21、物及期货速度缓慢的初期火灾，并自向火灾动报警控制器发出火灾报警信号的一种火灾探测器。它响应速度快，能及早地发现，是使用量最大的一种火灾探测器。感烟探测器从作用原理上分类，可分为离子型、光电型两种类型。离子感烟火灾探测器是对能影响探测器内电离电流的燃烧产物敏感的探测器。光电感烟探测器是利用火灾时产生的烟雾粒子对光线产生吸收遮挡、散射或吸收的原理并通过光电效应而制成的一种火灾探测器。光电感烟探测器可分为遮光型和散射型两种。感温火灾探测器感温火灾探测器是对警戒范围内某一点或某一线段周围的温度参数敏感响应的火灾探测器。根据监测温度参数的不同，感温火灾探测器有定温、差温和差定温三种。探测器由于采用的敏感

22、元件不同，又可派生出各种感温探测器。与感烟火灾探测器和感光火灾探测器比较，感温火灾探测器的可靠性较高，对环境条件的要求更低，但对初期火灾的响应要迟钝些，报警后的火灾损失要大些。它主要适用于因环境条件而使感烟火灾探测器不宜使用的某些场所；并常与感烟火灾探测器联合使用组成与门关系，对火灾报警控制器提供复合报警信号。由于感温火灾探测器有很多优点，它是仅次于感烟火灾探测器使用广泛的一种火灾早期报警的探测器。在可能产生明燃或者若发生火灾不及早报警将造成重大损失的场所，不宜选用感温火灾探测器；温度在0C以下的场所，不宜选用定温火灾探测器；正常情况下温度变化较大的场所，不宜选用差温火灾探测器；火灾初期环境温

23、度难以肯定时，宜选用差定温复合式火灾探测器。感光火灾探测器感光火灾探测器又称为火焰探测器，它是一种能对物质燃烧火焰的光谱特性、光照强度和火焰的闪烁频率敏感响应的火灾探测器。它能响应火焰辐射出的红外、紫外和可见光。感光探测器的主要优点是：响应速度快，其敏感元件在接受到火焰辐射光后的几毫秒，甚至几个微秒内就发出信号，特别适用于突然起火无烟的易燃易爆场所。它不受环境气流的影响，是惟一能在户外使用的火灾探测器。另外，它还有性能稳定、可靠、探测方位准确等优点，因而得到普遍重视。在火灾发展迅速，有强烈的火焰和少量烟、热的场所，应选用火焰探测器。在可能发生无焰火灾、在火焰出现前有浓烟扩散、探测器的镜头易被污

24、染、探测器的“视线”（光束）易被遮挡、探测器易受阳光或其他光源直接或间按照射、在正常情况下有明火作业及弧光影响等情形的场所，不宜选用火焰探测器。工程中主要用红外火焰型和紫外火焰型两种。红外感光火灾探测器是一种对火焰辐射的红外光敏感响应的火灾探测器。红外线波长较长，烟粒对其吸收和衰减能力较弱，致使有大量烟雾存在的火场，在距火焰一定距离内，仍可使红外线敏感元件感应，发出报警信号。因此，这种探测器误报少，响应时间快，抗干扰能力强，工作可靠。紫外感光火灾探测器是一种对紫外光辐射敏感响应的火灾探测器。紫外感光探测器由于使用了紫外光敏管为敏感元件，而紫外光敏管同时也具有光电管和充气闸流管的特性，它具有响应

25、速度快、灵敏度高的特点，可以对易燃物火灾进行有效报警。由于紫外光主要是由高温火焰发出的，温度较低的火焰产生的紫外光很少，而且紫外光的波长也较短，对烟雾穿透能力弱，所以它特别适用于有机化合物燃烧的场合。例如，油井、输油站、飞机库、可燃气罐、液化气罐、易燃易爆品仓库等，特别适用于火灾初期不产生烟雾的场所（如生产储存酒精、石油等场所）。火焰温度越高，火焰强度越大，紫外光辐射强度也越高。（4）可燃气体火灾探测器可燃气体包括天然气、煤气、烷、醇、，醛、炔等。可燃气体火灾探测器是一种能对空气中可燃气体含量进行检测并发出报警信号的火灾探测器。它通过测量空气中可燃气体爆炸下限以内的含量，以便当空气中可燃气体含

26、量达到或超过报警设定值时，自动发出报警信号，提醒人们及早采取安全措施，避免事故发生。可燃气体探测器除具有预报火灾、防火防爆功能外，还可以起监测环境污染的作用。和紫外火焰探测器一样，主要在易燃易爆场合中安装使用。除以上介绍的火灾探测器外，复合式火灾探测器也逐步引起重视和应用。复合式火灾探测器是一种能响应两种或两种以上火灾参数的火灾探测器。主要有感烟感温、感光感温、感光感烟火灾探测器等。在工程设计中应正确选用探测器的类型，对有特殊工作环境条件的场所，应分别采用耐寒、耐酸、耐碱、防水、防爆等功能的探测器，才能有效地发挥火灾探测器的作用，延长其使用寿命，减少误报和提高系统的可靠性。在火灾报警系统中，火

27、灾探测器是关键器件之一。火灾探测器的选用和布置是否合适，直接影响到火灾探测器性能的发挥和火灾自动报警系统的整体特性。因此在火灾报警系统的设计中，探测器的选用也显得非常重要。关于火灾探测器的选用和设置,必须按照国家标准GB50116-1998火灾自动报警系统设计规范和GB50166-1992火灾自动报警系统施工及验收规范等的有关要求和规定执行。火灾探测器的一般选用原则是:充分考虑火灾形成规律与火灾探测器选用的关系,根据火灾探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特点，房间高度，环境条件和可能引起误报的各种因素等，综合确定火灾探测器的类型与性能要求。为了降低误报率，提高系统的可靠性，设计中将采用两

28、种火灾探测器，即JTY-LZ-1101离子感烟探测器和JTW-SD-1103点型定温探测器JTY-LZ-1101离子感烟探测器主要技术指标：工作电压。DC18V(由报警控制器经编码底座提供)，电压允许范围DC16V26V。工作电流。静态监控电流120微安，报警电流5毫安。灵敏度。二级可调，一级用于禁烟场所，二级用于一般场所。保护范围。60平方米。使用环境。温度-1050摄氏度相对湿度=95%风速5m/s线制。二总线，电源线和信号线各一根，配接编码底座。火警确认灯。高亮度红色发光二极管。外形尺寸。108x74颜色。乳白色外壳。重量。0.165kg/只JTW-SD-1103点型定温探测器主要技术指

29、标：工作电压。DC18V(由报警控制器经编码底座提供)，电压允许范围DC16V26V。报警电流。20毫安。触点容量。100毫安。绝缘电阻50兆欧。使用环境。温度-1050摄氏度相对湿度=95%响应时间。当升温速率不大于1摄氏度/分时，探测器动作温度应不低于54摄氏度。各级灵敏度探测器动作分别不大于：I级灵敏度62摄氏度II级灵敏度70摄氏度III级灵敏度78摄氏度保护范围。60平方米。线制。二总线，电源线和信号线各一根，配接编码底座。火警确认灯。高亮度红色发光二极管。外形尺寸。108x颜色。乳白色外壳。重量。0.13kg/只3.1.2手动报警按钮的设置火灾自动报警系统设计规范(GBJ116-8

30、8)中明确规定：火灾自动报警系统应有手动和自动两种触发装置。各种类型的火灾探测器是自动触发装置，而在防火分区疏散通道，楼梯口等处设置的手动报警按钮是手动触发装置，它应具有应急情况下，人工手动报警的功能。火灾探测器具有自动输出火灾报警信号，但代替不了手动的火灾报警按钮的独特功能，因后者可在紧急情况下，由人工启动火警信号或确认火警的功能。手动报警按钮应设置在明显和便于操作的部位，安装在墙上距地面1.5米处，且应有明显的标志。控制模块火灾报警控制器总体来说实现两大基本功能：一是识别火灾信号，二是出报警信号。火灾报警控制器是火灾自动报警控制系统的指挥机构、大脑中枢，是给火灾探测系统供电，并接受、显示及

31、传递火灾报警等信号，输出控制指令的一种自动报警装置。它可单独作为火灾自动报警用，也可与自动防灾及灭火系统联动，组成自动报警联动控制系统。火灾自动报警系统的控制器采用AT89C51单片机来实现。单片机是将中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及输入输出接口电路等计算机主要部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。现在世界上己经有很多大公司能够生产单片机，随着超大规模集成电路的迅猛发展，单片机的功能也日渐强大，运算速度日益提高，相继出现了32位和64位单片机。选择单片机时考虑的主要问题有:性价比较高、容易开发。选择单片机应从两个方而考虑:其一目标系统需要

32、资源情况:其二是选择价格低的产品。资源方面考虑的重要指标有:速度、位数、电压、功耗、存储器容量、系统扩展与驱动能力、抗干扰能力，是否嵌入ADC,DAC等。另外软件开发的简易性也是考虑的重要因素。同一类产品往往很多兼容系列，不同厂商价格有很大的区别。更重要的是要选择供货服务好、能提供良好的技术支持、信誉高的代理经销商。根据实际系统的需要和产品的性价比，实际系统选用ATMEL公司生产的8位单片机AT89C51，构成系统的主机。AT89C51是ATMEL公司采用CMOS工艺生产的低功耗，高性能单片机，与MCS-51单片机兼容，其功能特点为：（1）4K字节闪烁存储器（FLASH），可进行1000次写，

33、擦除操作。（2）静态操作，外接0HZ-24MHZ晶振。（3）128字节内部数据存储器（RAM）。（4）32位可编程输入/输出线。（5）两个16位定时/计数器。（6）六个中断源。（7）一个可编程串口。（8）支持低功耗模式和掉电模式。火灾报警控制器总体设计根据国家标准GB4717-93火灾报警控制器通用技术条件进行，其功能主要有：1有备用电源、实现主、各电自动切换，保证电源小间断。2故障时，则必须有故障报警，伴有声光显示。当发生火灾时，记录第一个探头的时间、部位并进行锁存等。当发生火灾时，首先报出预警信号，延时30秒，在这30秒内管理人员可以根据此时指示的探测器位置进一步确认，若属于误报可以按复位

34、退出。山于标准要求小间断电源，当主电故障转换使用各用电时，必须有明确指示灯，同时为节省电能在正常监视无异常信息状态下处于休眠方式，当故障或火警时，立即唤醒，进行显示处理。探测器总线上应含有下列信息：.地址信息:地址数量可由编码器决定一般一个总线回路上小应超过256个探测器，这是山于各个国家对探测器巡检时间做出的明确限制，若探测器数量过多，导致巡检时间过长，影响控制器对火灾、故障的反应时间，如我国规定了火灾报警控制器应在10秒钟内对火灾信号做出反应。联动信号应在3秒内进行联动。.火灾现象数据:在整个系统中，火灾现象数据可以连续变化，多级变化信号的形式传输。.控制信号以及探测器的反馈信号:用来确认

35、火警信息，驱动门等以及启动测试程序等。考虑到实际系统组成复杂，本文针对一个小的20路报警系统控制器论述其工作过程。该自动报警系统报警路数多达20路，其控制器选用80C51。如此多的警报，如果只利用单片机本身所带的I/O端口是不够的，所以用I/O扩展芯片进行I/O端口扩展，另外对于优先级别高的警报要利用中断来处理。下面分别来看一下，在系统中的数据米集米用的是什么方式。3.2.1数据采集(1)般警报的采集对于一般警报信号，由于其优先级别比较低，直接利用单片机的I/O端口就可以，但是为了满足多路的设计要求，于是就要利用8243扩展输入输出口。通常，MCS-51的I/O口线有32根，但P3口是多用途的

36、，若用做替代功能时，就不能作一般I/O线；在接有外部程序存储器时，P0和P2也不能再用做I/O口；在接有外部数据存储器时，P0和P2是否可用做I/O口，取决于指令的性质和执行的频度。极端情况下，51子系列的芯片只有P1的8根口线可供用户做I/O口线用。52子系列芯片中，和是双用途的，故在极端情况下，只有6根线可以做I/O口线用。因此在实际系统中，往往还要外扩I/O口。除了可以用8155扩展I/O之外，还可以利用8255A芯片扩展I/O接口。本节重点介绍的是利用8243芯片来扩展I/O端口。在自动报警系统中正是利用了8243来扩展I/O端口的。利用与8243的对应引脚相连。与8243中的CS相连

37、，在只有一片8243的情况下，CS也可以始终接低电平。在8243中，P4到P7为4个4位扩展口，P20-P23用于传送口地址（2位）、操作码（2位）和数据4位，PROG是控制端。当PROG由高到低时，地址和操作码通过P20到P23锁入8243。若为写操作，当PROG由低到高变化时，CPU通过P20-P23把数据送入被寻址的口。若为读操作，只要指令一译出，就把被寻址口的输出断开，而把输入缓冲器接通，口的状态可通过缓冲器读入到CPU。当PROG由低到高时，结束读操作，把被寻址口的输入缓冲器断开。4个口地址用2位二进制码表示，4中操作也用2位代码表示，故地址和操作码合用半字节。在设计本系统时，也是利

38、用了8243的这些特点来扩展I/O端口的。系统中所设计的读写I/O端口程序为子程序PROC1,其基本功能为扫描各端口的值，为后续程序判断是否会出现警情做准备。其程序如下所示。其中R2中的值为扫描的初值。这里R2初值为#BPROC1:MOVA,R2；对PROG置1,置和为输入状态MOVP2,A；并准备从P2口读数据CLR；使PROG由1变0,送地址和操作码给8243ORLP2,#00001111B；把单片机的置为输入状态MOVA,P2；把卩2口数据读入ACCSETB；使PROG由0变1,结束读过程SETBRET；子程序返回（2）紧急警报的采集在本文所设计的自动报警系统中,对于警报优先级很高的警报

39、要利用中断来处理，可以选用外部中断0、外部中断1、定时器0中断、定时器1中断实现。下面来看看如何利用这4种中断来采集数据，使得这些数据满足单片机CPU的处理。外部中断采集数据外部中断请求的方式有两种：一种是边沿跳变请求，一种是电平请求。由于外部中断0或1每个机器周期被采样一次，因此，为了确保采样，加在INT0或INT1上的信号电平至少应保持一个机器周期。如果TCON寄存器中的中断方式位IT1或者IT0为1,外部中断是边沿负跳变申请中断。这种情况下，CPU在相连的两个机器周期中，对INT0或INT1连续两次采样。如果第一次采到高电平，第二次采到低电平，表明INT0或INT1有外部中断申请，触发外

40、部中断。为了确保CPU能正确检测出边沿的跳变，送到INT0或INT1的高电平和低电平至少各要维持一个机器周期。如果TCON寄存器中的中断方式位IT1或者IT0为0,外部中断是电平申请中断，这时在INT0和INT1引脚上检测到低电平，将触发外部中断。在所请求的中断得到响应之前.外部中断源必须一直保持中断请求有效。定时器采集数据在本文所设计的报警系统中，定时器/计数器0和I被设计为计数方式，并工作于模式2，自动重装载，并且TH0、TL0，TH1、TL0都被设置为0FFH。这样每次在外部收到一个从1到0的跳变时会触发中断，之后定时器/计数器又会自动重装载。进入中断后，由硬件自动撤消中断请求。计数器/

41、定时器0和1的模式和初值设置如下：MOVTM0D,#01100110B；设置定时器工作于模式2，且为计数状态MOVTH1,#0FFH;定时器1设置初值MOVTL1,#0FFHMOVTH0,#0FFH;定时器0设置初值MOVTL0,#0FFH当然，当定时器工作于计数状态时，对外部请求信号有一定的要求。当定时器/计数器0或1用作计数器时，计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0或T1。当输入信号产生由1到0的跳变时，计数器加1。由于确认一次下跳变要花两个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为振荡器频率的1/24。对于外部输入信号的占空比并没有什么限制，但为了确保某一给定的电平在变

42、化前至少被采样一次，则这电平至少要保持一个机器周期。对于本文所设计的报警系统而言，其外部输入信号的电平都是符合要求的。超过了2个机器周期。3.2.2系统程序该系统控制器的功能是通过单片机编程来实现的。下面将要介绍的是系统的主程序流程图、功能及子程序和中断子程序的流程图、功能。系统的程序部分分为；主程序，子程序1，子程序2，子程序3，外部中断0、外部中断1、定时器0中断，定时器1中断的程序。(1)系统的主程序系统的程序流程图如图所示.程序主要是完成对各端口警报信号的采集判断并输出相应的控制信号驱动后面的报警显示模块。系统设置的报警路数为20路其中有16路是通过8243外扩端口芯片来实现的，另外4

43、路是通过单片机的中断实现的即由外部中断0、外部中断1、定时器0和定时器1来实现。外部中断的请求方式为电平请求方式，采用此种请求方式主要是考虑到传感器的传感特性，通常传感器产生的信号不会是脉冲信号，都会为电平信号请求，所以应该设定外部中断0和外部中断1的请求方式为电平方式。用此种方式时，会存在电平请求始终有效，导致中断的重入问题，因此在进入中断后通过指令撤消中断请求，以防止中断请求的重入。在设计时是通过图3-4所示的方法来解决问题的。当外部有中断请求到来时，进入中断程序后先发一个信号使数据选择器选通下面的高电平1从而使第一个D触发器的CLK端无效，然后再发一个复位脉冲，使后面的D触发器置位，撤除

44、中断请求。对于定时器的中断设计，采用的都是使2个定时器工作于模式2,且处于计数状态，并且设置的初值都是OFFH。主程序中先设定了计数器的工作模式及初值，然后启动它们工作。设定了中断寄存器的各位，开放了系统的全部中断。置IP寄存器的值为1,使所有中断都处于高优先级，这样系统的最高优先级为外部中断0,最低的为定时器1的中断。然后开始调用端口扫描模块，由于每次扫描的只有4位端口，因此需要屏蔽高4位，之后判断是RET 设苦定时豁0汕1的工作模式为计数器方式R为模式卫设覽定时器0初值设程定时需1初値启幼定时嚣0丄作启动定时器1工祚设宜屮断寄存器开储各屮断屏赦的高卅延迟的处理一一查询叫码引脚产牛.山到嵩.

45、再有高到低调用FEtdci端口的足最后一午端口图控制器主程序流程图否有警报，如果有警报，则调用警报处理模块，没有则将端口值加4,端口扫描值加1,扫描下一个端口，直到扫描完所有的4个端口为止。当有警报发生时，首先调用了警报处理模块PR0C3,然后查询的引脚状态，达到延迟的目的。之后调用PR0C1再次扫描端口的警报信号，判断此路的警报是否消失，如果没有消失则继续扫描，直到此路的警报已经处理完。再次扫描4个端口中的此路后面的端口有没有警报，之后工作过程大致相同。当4路都处理完后，将端口值加4,端口扫描值加1,返回上面的程序中，完成对其余3个4位端口的扫描，这中间如有中断则优先处理中断警报，这些中断警

46、报的优先级别比8243端口中的要高，这些警报出现的地点也是最重要的地点。因此可以将重要地点的警报信号利用中断来处理。子程序1-端口扫描程序功能：端口扫描程序完成的是对端口扫描的功能。入口：R2中是扫描初值出口：P2口为扫描值地址和操柞码SP2.0-P2.:左対輪入读入数抑站束读过程图端口扫描程序流程图PR0C1:MOVA,R2；对PROG置1,置和为输入状态MOVP2,A；并准备从R2中设置的口读数据CLR；使PROG由1变0送地址和操作码给8243ORLP2,#00001111B；把单片机的置为输入状态MOVA,P2；把P2口数据读入ACCSETB；使PROG由0变1,结束读过程SETB其流

47、程图如图3-3所示。工作过程大致如下。首先，设置端口扫描初值，然后通过将扫描初值送入P2口，通过送一个高到低的负跳变，此操作的目的是为了将地址和操作码送至8243。然后将一设置为输入状态,之后就可以从P2口读入数据了。再将置位，使8243的PROG又由0变为1,这样就结束了读过程。最后再将设置为1使8243处于无效。(3)子程序2-启动555工作模块功能：通过产生一个脉冲启动555工作。其流程图如图所示。子程序2图定时器启动程序流程图首先使置位，然后使复位，之后设置一个计数值送入R6中，这样做的目的是使的低电平维持一定的时间从而确保定时器能够可靠的启动。之后返回主程序中。PROC2:SETB；

48、置1CLR；清除的高电平MOVR6,#20H；使低电平保持一定的时间，使555定时器能被可靠触发 TWELVE:NOPNOPDJNZR6,TWELVESETB；结束低电平，至此产生一个负脉冲RET；返回(4)子程序3-警报处理模块入口：A,R1,R3出口：P0功能：输出警报信号给P0流程图如图3-5所示。用R3来计数每次扫描的端口号，当A中的内容移动一位后就将R3的内容加1,判断A右移时有没有进位，当有进位表示有警报，没有时判断R3是不是为4,不是则说明没有扫描完最后一个端口号，因此继续将A右移一位，判断有没有进位。当有进位时，首先需要保护现场，需要将A入栈，然后将R3中的内容输送给A，A再加

49、R1的值，减1。然后需要判断出现警报的地点是前8路还是后8路，这就要通过R1的内容来判断。首先将A入栈，再通过将R1中的内容除以8,当R1大于等于8时，将A中的内容加变为2；若R1小于1时，A变为1,之后将A左移4位，此时A中的内容就指出需要选通哪一个7段数码管。这样做的目的是为了能与后面A出栈后的内容相或，从而A中的内容就是输出的警报信号，送入P0口就完成了警报信号的输出。此时P0口中的内容不仅包括3-8译码器的地址信号还包括数码管的信息。调用完后返回主程序。畑H.1(5)中断处理模块外部中断0处理模块了程序呂入口RSiini肴进位凫入找Aimb.RL的值Hil收九与R4相或将N的内容徇出给

50、旳a出橈大于图警报处理程序流程图外部中断0的入口地址是0003H。图外部中断0的流程图大致的工作流程是：首先需要保护寄存器A中的内容，因此需要将A入栈。接下来需要撤消外部中断0如前所述由于外部中断0采用的是电平请求方式，因此进入中断后需要撤消中断请求以防止中断的重入。送31H的内容进入A，这就是警报信息。调用子程序PR0C2启动555定时器工作，查询引脚的状态，这样做的目的和调用延迟程序效果相同，只是利用硬件来实现软件完成的功能。查询完后，再将A中的内容出栈，之后再此启动扫描外部中断0。INTO:PUSHACCCLR；ANLP1,#0FDH;使输出低电平MOVA,#31H；A中存放警报信号MO

51、VP0,A；送警报信号给P0口CALLPROC2；调用子程序2,产生一个脉冲送入555定时器JNB,$；查询引脚状态完成延时功能JB,$POPACCSETB；重新开始扫描中断请求ORLP1,#02HRETI外部中断1处理模块外部中断1的入口地址是0013H。功能：是完成对外部中断1的处理，当出现警报时，是整个系统中优先级次高的。其流程图如图所示。它的工作原理和过程和外部中断0完全一样，只是优先级要低于外部中断0的优先级。下面简单看一下其工作流程。大致的工作流程是：首先需要保护寄存器A中的内容，因此需要将A入栈。接下来需要撤消外部中断1,如前所述由于外部中断1采用的是电平请求方式，因此进入中断后

52、需要撤消中断请求以防止中断的重入。送33H的内容进入A,这就是警报信息。调用子程序PROC2启动555定时器工作，查询引脚的状态，这样做的目的和调用延迟程序效果相同，只是利用硬件来实现软件完成的功能。查询完后，再将A中的内容出栈，之后再此启动扫描外部中断1。外認中断1入n遞冋图外部中断1的流程图定时器0的外部中断功能：完成对定时器0的外部中断处理。前面已经定时器0工作模式是方式2,且设定为计数器的模式，因此进入中断后具有自动重装载功能，不需要利用软件来重装载计数器的初值。其流程图如图所示。工作流程如下：首先需要保护现场，将A中的内容入栈，然后送32H给A,A中的内容就是要处理的警报信号。强时耀

53、1图定时器1中断流程图功能：完成对定时器1的外部中断处理。其流程图如图所示。定时器1外部中断的基本原理和工作过程和定时器0的完全相同。也是设定定时器1工作模式是方式2,且设定为计数器的模式，因此进入中断后具有自动重装载功能，不需要利用软件来重装载计数器的初值。工作流程和定时器0的也一样。首先需要保护现场，将A中的内容入栈，然后送32H给A，A中的内容就是要处理的警报信号。调用子程序PR0C2启动555定时器工作，查询引脚的状态，完成延迟处理。之后A出栈恢复现场。报警模块报警模块是发生火灾时向人们发出警报的装置。其可由警铃，消防专用电话，火灾事故广播组成。在所设计的系统中，可采用LCD显示器显示

54、火灾区域，同时可使用打印机输出相关信息，如火灾区域，报警时间等。打印机接口电路可由80C51与可编程通用并行接口8255A的连接和8255A与打印机组成，如图RD：RESET80c5174LS373RDWRALEAiAoP0.7P).0CSQQEDoG-D7EA-8255AD7叫PCWRRESETB7DB0BUSYSTB图打印机接口电路消防联动模块所谓火灾联动控制是指一旦发生火灾后,各种消防设备根据事先拟定的逻辑关系，进行不同的动作，以扑灭相应的火灾区域，而现场消防设备的种类很多。从功能上讲，有水灭火设备，气体灭火设备，防火分割设备，防排烟设备空调通风设备等等，这些设备的控制装置有DC24V控

55、制器，也有AC220V,380V控制的;有小功率（弱电）的，也有大功率（强电的）等等，因此对五花八门的现场设备，如何进行规格化的分类，是组成标准化系统的关键。消防联动控制系统就是控制中心输出单元，是消防设备、非消防设备发出控制信号，在对火灾确认后的处理单元，消防联动控制系统这一职决定了它工作的可靠性是相当重要的，直接关系到消防灭火工作的成败。火灾发生时，火灾报警控制器发出警报信息，消防联动控制器根据火灾信息管理部联动关系，输出联动信号，启动有关消防设备实施防火、灭火。消防联动必须在“自动”和“手动”状态下实现。在自动情况下，火灾自动报警系统按照预先编制的联动逻辑关系，在火灾报警后，输出自动控制

56、指令，启动相关设备动作。手动情况下，应能根据手工操作，实现对应控制。消防联动控制范围很广，据实际工程的大小、等级高低的不同各异。联动控制设备有消火栓、自动喷淋灭火、防火门、防火卷帘、排烟风机、空调设施、防火阀、排烟阀、电梯、诱导灯、警铃、切断非消防电源等。消防联动控制系统有现场联动、集中联动等几种形式。在实际工程中，报警系统与消防联动系统的配合有以下几种形式：1、区域-集中报警、横向联动控制系统。此系统每层有一个复合区域报警控制器，他具有火灾自动报警功能，能接收一些设备的报警信号，如手动报警按钮、水流指示器、防火阀等，联动控制一些消防设备,如防火门、卷帘门、排烟阀等，并向集中报警器发送报警信号

57、及联动设备动作的回授信号。此系统主要适用于高级宾馆建筑，每层或每区有服务人员值班，全楼有一个消防控制中心，有专门消防人员值班。2、区域-集中报警、纵向联动控制系统。此系统主要适用于高层火柴盒式宾馆建筑。这类建筑物标准层多，报警区域划分比较规则，每层有服务人员值班，整个建筑物设置一个消防控制中心。3、大区域报警、纵向联动控制系统。此系统主要适用于没有标准层的办公大楼，如情报中心、图书馆、档案馆等。这类建筑物的每层没有服务人员值班，不宜设区域报警器，而在消防中心设置大区域报警器，有专门消防人员值班。4、区域-集中报警、分散控制系统。此系统在联动设备的现场安装有控制盒，以实现设备的就地控制，而设备动

58、作的回授信号送到消防中心。消防中心的值班人员也可以手动操作联动设备。此系统主要适用于中、小型高层建筑及房间面积大的场所。第4章系统的仿真EDA介绍EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用得很宽，包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医

59、学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。EDA工具层出不穷，按主要功能或主要应用场合，可划分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：Multisim、PSPICE、ORCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Syn

60、opsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面。本文所设计的火灾自动报警系统，其模拟仿真所利用的软件可以用Multisim9。Multisim软件是InteractiveImageTechnologiesLtd在20世纪末推出的电路仿真软件。相对于其它EDA软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器、波特仪、字信号