大空间火灾监控系统-建筑类毕业论文

1、XXXXXXX学院毕业设计 题 目 姓 名 学 号 专业班级 分 院 指导教师 20XX年XXX月XX日摘 要大空间火灾监控控系统主要应应用于各种大大型建筑及其其它公共设施施中，实现对对这些场所早早期的报警功功能，达到预预期的目的。这种火灾监控系系统是一个集集信号检测、传传输、处理和和控制与一体体的控制系统统。该系统采采用DALLLAS公司研研制、生产的的智能型DSS18B200温度传感器器，以及MQQ-2烟雾传传感器模块作作为探测器，将将探测器所检检测到的能充充分反映现场场火灾因素采采集到火灾控控制器，经过过火灾控制器器根据预期设设计好的火灾灾模式判断，实实现对火灾早早期的准确报报警和对相应

2、应的现场消防防设备的联动动控制。为了适应不同规规模的工程的的应用，便于于信息的远程程传输和系统统的安装、维维护，该系统统采用模块化化结构，应用用多种标准串串行总线（如如RS-4885等）形成成一个网络系系统。在这个个网络系统中中，探测器完完成对火灾信信号的检测，然然后数据传输输到火灾控制制器。同时，每每个控制器可可以通过RSS-485总总线将相应的的报警信息传传给位于各个个位置的下位位机，从而形形成一个完整整的防火、早早期灭火局域域网。关键词：火灾监监控系统；传传感器；模块化结构构；局域网Abstracct：Largee spacce firre monnitoriing syystem is

3、 maainly used in vaariouss largge buiildinggs andd otheer pubblic ffaciliities, whicch aimms to achieeve thhe inttendedd purppose oof gettting earlyy warnning ffunctiion off thesse sittes.The firre monnitoriing syystem is a contrrol syystem whichh is ccombinned wiith fuunctioons off signnal deetecti

4、ion, ttransmmissioon, prrocesssing, and ccontrool andd inteegrateed. Thhe dettectorr of tthis ssystemm is DDS18b220 andd smokke dettectorr MQ-22 senssor moodule, the formeer is develloped by DAALLAS Compaany, iit is a inttelliggent ttemperraturee senssore.tthe booth deetectoors coollectt facttors ww

5、hich they detecct andd coulld refflect the ffire sscene, and then transsmit tto thee firee conttrolleer. Affter rreceivving tthe meessagee fromm the both detecctors, firee conttrolleer doees thee accuurate earlyy warnning oof firre andd conttrols the rrelevaant sccene ffire ffightiing appparattus wi

6、ith thhe refferencce of the eexpectted fiire moodes.In ordeer to adaptt to tthe appplicaation of diiffereent sccale oof proojectss, to facillitatee remoote trransmiissionn of iinformmationn and systeem insstallaation and mmainteenancee, thee systtem iss formmed ass a neetworkk systtem byy usinng mod

7、dular struccture and tthe appplicaation of a varieety off stanndard seriaal buss(e.g. RS-4485,ecct).inn thiss netwwork ssystemm, thee deteectorss deteect thhe firre, annd thee firee messsage iis traansferrred tto thee firee conttrolleer, evvery llower compuuter ggets tthe waarningg messsage ffrom hh

8、omoloogous contrrollerr throough RRS-4855 bus at thhe samme timme, inn thiss way, a neetworkk whicch cann prevvent ffire aand doo the earlyy warnning oof firre is builtt.Key worrds：Fiire suuperviisory systeem；Fire contrrollerr；Main line；Locall areaa netwwork目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc29398826

9、6 摘 要 PAGEREF _Toc293988266 h I HYPERLINK l _Toc293988267 Abstracct PAGEREF _Toc293988267 h II HYPERLINK l _Toc293988268 1 绪论 PAGEREF _Toc293988268 h 11 HYPERLINK l _Toc293988269 1.1 火灾报报警控制系统统发展历史 PAGEREF _Toc293988269 h 1 HYPERLINK l _Toc293988270 1.2 系统主主要结构和功功能 PAGEREF _Toc293988270 h 2 HYPERLIN

10、K l _Toc293988271 2 方案论论证 PAGEREF _Toc293988271 h 4 HYPERLINK l _Toc293988272 2.1 火灾监监控系统设计计方案 PAGEREF _Toc293988272 h 4 HYPERLINK l _Toc293988273 2.2 火灾监监控系统方案案论证 PAGEREF _Toc293988273 h 4 HYPERLINK l _Toc293988274 3 系统硬件件电路的设计计 PAGEREF _Toc293988274 h 6 HYPERLINK l _Toc293988275 3.1 中央处处理器STC889C5

11、1 PAGEREF _Toc293988275 h 6 HYPERLINK l _Toc293988276 3.1.1 SSTC89CC51RC/RD+系列列单片机 PAGEREF _Toc293988276 h 6 HYPERLINK l _Toc293988277 3.1.2 SSTC89CC51RC/RD+系列列单片机的内内部结构 PAGEREF _Toc293988277 h 7 HYPERLINK l _Toc293988278 3.2 STCC89C511单片机最小小系统 PAGEREF _Toc293988278 h 8 HYPERLINK l _Toc293988279 3.3

12、 下位机机输入通道元元器件选择 PAGEREF _Toc293988279 h 8 HYPERLINK l _Toc293988280 3.3.1传感感器选择 PAGEREF _Toc293988280 h 8 HYPERLINK l _Toc293988281 3.3.2 AA/D转换器器选择 PAGEREF _Toc293988281 h 10 HYPERLINK l _Toc293988282 3.3.3下位位机数据采集集系统设计 PAGEREF _Toc293988282 h 12 HYPERLINK l _Toc293988283 3.4 键盘/显示接口电电路设计 PAGEREF _

13、Toc293988283 h 13 HYPERLINK l _Toc293988284 3.5 报警电电路设计 PAGEREF _Toc293988284 h 14 HYPERLINK l _Toc293988285 3.6 电源电电路设计 PAGEREF _Toc293988285 h 15 HYPERLINK l _Toc293988286 3.6.1 +5V3A直直流稳压电路路原理 PAGEREF _Toc293988286 h 15 HYPERLINK l _Toc293988287 3.6.2 +5V3A直直流稳压电路路参数设计 PAGEREF _Toc293988287 h 16

14、HYPERLINK l _Toc293988288 4 系统软件件设计 PAGEREF _Toc293988288 h 18 HYPERLINK l _Toc293988289 4.1 主机程程序流程图 PAGEREF _Toc293988289 h 18 HYPERLINK l _Toc293988290 4.1.1 DDS18B220子程序流流程图 PAGEREF _Toc293988290 h 19 HYPERLINK l _Toc293988291 4.1.2 MMQ-2烟雾雾传感器模块块子程序流程程图 PAGEREF _Toc293988291 h 20 HYPERLINK l _T

15、oc293988292 4.1.3 LLCD16002子程序流流程图 PAGEREF _Toc293988292 h 21 HYPERLINK l _Toc293988293 4.1.4 AAD转换子程程序流程图 PAGEREF _Toc293988293 h 22 HYPERLINK l _Toc293988294 4.2 总体体程序 PAGEREF _Toc293988294 h 23 HYPERLINK l _Toc293988295 5 硬件制作作及调试 PAGEREF _Toc293988295 h 24 HYPERLINK l _Toc293988296 5.1 使用的的仪器仪表及

16、及工具 PAGEREF _Toc293988296 h 24 HYPERLINK l _Toc293988297 5.2 硬件制制作与调试 PAGEREF _Toc293988297 h 24 HYPERLINK l _Toc293988298 5.2.1系统统PCB板的设设计 PAGEREF _Toc293988298 h 24 HYPERLINK l _Toc293988299 5.2.2 系系统硬件调试试 PAGEREF _Toc293988299 h 25 HYPERLINK l _Toc293988300 5.3 软件件调试 PAGEREF _Toc293988300 h 25 HY

17、PERLINK l _Toc293988301 6 总结 PAGEREF _Toc293988301 h 227 HYPERLINK l _Toc293988302 致谢 PAGEREF _Toc293988302 h 28 HYPERLINK l _Toc293988303 参考文献 PAGEREF _Toc293988303 h 299 HYPERLINK l _Toc293988304 附录1：电路原原理图 PAGEREF _Toc293988304 h 30 HYPERLINK l _Toc293988305 附录2：PCBB板 PAGEREF _Toc293988305 h 31 H

18、YPERLINK l _Toc293988306 附录3：主要程程序 PAGEREF _Toc293988306 h 321 绪论1.1 火灾报报警控制系统统发展历史火灾报警控制系系统的研究开开发在国外的的起步比较早早，我国是在在二十世纪八八十年代中期期才有个别企企业开始这方方面的研究开开发。随着越越来越多的产产品进入市场场，国家也制制定了相应的的检验标准，当当时都是多线线制的开关量量系统，整个个系统呈星型型接法，每个个探测器分别别用两根线与与控制器相连连，系统中的的探测器只能能反映出三种种状态，分别别表示报警、正正常和故障，随随后出现n+1线制的开开关量系统，也也就是说n个个探测器共用用一根

19、地线，这这样就在一定定程度上减少少了系统的布布线。随着单片机技术术的普遍应用用，同时也因因为多线制（包包括n+1线线制）系统在在工程安装、布布线和维修都都很不方便，人人们开始将单单片机技术用用于火灾报警警控制系统。从从而在二十世世纪八十年代代后期在国内内出现了总线线制开关量火火灾报警控制制系统，这种种系统仍然采采用开关量探探测器，探测测器被安装在在编址底座上上，底座同时时具有检测探探测器工作状状态的功能和和控制通信的的能力。一定定数量带有探探测器的编址址底座以并联联的方式连接接在两根串行行总线上，形形成一个通信信回路（以下下我们将这样样的总线称为为回路总线）。每每台控制器可可以用多个独独立的回

20、路总总线。每个报报警系统也可可以由多台控控制器通过特特定的串行总总线连接起来来，以方便的的适应不同规规模的建筑物物。这种总线制火灾灾报警系统的的出现不仅使使得该领域在在技术上取得得了较大的发发展，而且也也为工程施工工、布线、调调试、维护带带来了极大的的方便。人们们不需要一根根一根的对线线、布线，而而只要将探测测器和安装底底座像接灯泡泡一样并联在在回路总线上上。当系统发发生报警或故故障时，都能能在控制器上上反映出每个个点的具体位位置。但是这这种控制系统统与同时期的的国外的火灾灾报警控制系系统有一定的的差距。一九九九四年在国国内规模最大大的北京国际际消防产品博博览会上，国国外一些厂家家将他们的智智

21、能火灾报警警控制系统拿拿来展出，使使得国内同行行们对智能火火灾报警控制制系统有了初初步的了解。相相比之下，我我们当时流行行的总线制开开关量系统就就显现出了很很多弊端。如如开关量系统统只能反映出出火灾发展过过程中的两个个状态，即要要么是正常，要要么是报警。它它无法反映出出火灾发生的的全过程，难难以实现对灰灰尘和潮湿等等非火灾因素素造成的探测测器的灵敏度度的漂移进行行自动补偿，同同时对超出补补偿容限的探探测器实施污污染报警；无无法根据使用用环境和工作作的时间段不不同而对探测测器的灵敏度度自动调节；也不能对探探测器本身的的工作状态进进行自动测试试等等。此后后，国内部分分企业开始研研究、开发智智能型火

22、灾报报警控制系统统。时隔两年年，在一九九九六年的北京京国际消防产产品博览会上上，国内十几几家企业都推推出了自己的的智能型系统统，由于对智智能型系统没没有一个国家家标准，所以以各厂家所宣宣传的智能特特性也各不相相同。但都有有一个明显的的特征，就是是网络化模块块化，应用了了一些成熟的的、标准的现现场总线技术术。从此，使使得我国的火火灾报警控制制系统的使用用进入了智能能化的时代。1.2 系统主主要结构和功功能大空间火灾实验验室监控系统统是由火灾报报警控制器、火火灾探测器、手手动报警装置置、报警装置置等组成。如如图1.1所所示。在图 1.1中，各各种典型的火火灾探测器和和手动报警按按钮位于保护护建筑内

23、，下下位机传送火火警信号，控控制器经正确确判断或火灾灾确认后启动动声报警装置置，通告有关关人员逃生，同同时启动执行行环节灭火。系系统也应该报报出系统的断断线、短路及及接地等故障障。该系统的的中心是火灾灾报警控制器器。如图1.1所示，它它主要分五部部分：1.输入单元它接收人工或自自动火灾探测测器送来的信信号，送至CCPU加以判判断，确认，并并认识相应的的编码地址。2.输出单元确认火灾信号后后，输出单元元一方面输出出声，光报警警信号，另一一方面把相关关信息发送给给上位机，以以便能从全局局的角度采取取灭火措施。3.监控单元监控单元的作用用主要有两个个：一个是检检查报警控制制器与探测器器以及下位机机与

24、上位机之之间的线路的的状态是否存存在断路，短短路等故障，如如果存在这些些故障，报警警器应给出故故障声报警，以以确保系统工工作的可靠。监监控单元的另另一个作用是是自动巡回检检测，自动定定期周而复始始的逐个对编编码探测器发发出的信号进进行检测，实实现报警控制制器的实时控控制。4.记忆单元实时时钟记下第第一次火灾报报警的时间，直直到火警消除除，复位后方方恢复正常。5.电源单元通常报警控制器器的电源来自自两个电源，即即双电源。一一个是采用2220V市电电整流进行正正常供电。另另一个是蓄电电池，平时对对其进行充电电，当有火灾灾时，可在失失去正常供电电的情况下继继续供电，以以保证火灾监监控系统的正正常工作

25、。6.时钟及时间间记录火灾报警控制器器本身应提供供一个工作时时钟，用于对对工作状态提提供监测参考考。当发生火火灾报警时，时时钟应能指示示并记录准确确的报警时间间。7.输出控制火灾报警控制器器应具有一对对以上的工作作接点，用于于火灾报警时时的直接联动动控制，如控控制警铃、启启动自动灭火火系统等。输入输入单元CPU电源输出单元存储器监控单元外围接口温度传感器烟雾传感器声报警1602图1.1 大空间火灾灾实验室监控控系统框图2 方案论证证2.1 火灾监监控系统设计计方案本次毕业设计的的题目是“大空间火灾灾实验室监控控系统建立硬件设计计”，该系统的的工作对象是是大型建筑的的火灾安全，该该系统主要是是火

26、灾探测器器、信号调理理装置、A/D转换器、火火灾声报警装装置、键盘显显示装置、电电源电路等装装置构成。通过查阅相关的的文献资料和和筛选器件，最最终确立了设设计中上述各各工作模块所所采用的具体体器件。火灾灾探测器分别别采用DALLLAS公司司生产的一种种DS18BB20温度传传感器及MQQ-2烟雾传传感器模块；信号调理装装置即为几个个简单的电阻阻和可变电阻阻，使得传感感器的输出满满足A/D转转换器的输入入即可；选用用ADC08832作为该该系统的A/D转换器；火灾报警装装置由声报警警系统组成。键键盘显示装置置直接与单片片机的P3口口相连，完成成键盘输入和和LED显示示控制功能。只有上面所列的器件

27、是不够的，要通过系统的整体框图把这些器件有机的连接成一个性能可靠的整体，理想的整体系统框图如图2.1所示。2.2 火灾监监控系统方案案论证在上述最终方案案确定之前，火火灾报警控制制器选用的是是MC80551，理由是是MC80551功能强大大，外围电路路简单，资料料比较多，设设计中会省去去一大部分的的工作。但通通过查阅大量量资料和与当当今被广泛应应用的器件进进行比较，发发现火灾报警警监控系统的的控制器对单单片机的数据据存储器和程程序存储器的的容量有一定定的要求，而而MCS80051只有2256B的数数据存储器，要要是选用MCCS80511单片机做火火灾监控系统统的火灾报警警控制器，就就需要对单片

28、片机进行扩展展其数据和程程序存储器，此此举在当今单单片机已得到到广泛发展的的今天是没有有必要的。最最终方案中所所选用的STTC89C551作为主控控制器，其数数据和程序存存储器的容量量是足够系统统的要求的。温温度传感器选选用DALLLAS公司的的DS18BB20，在测测量精度、转转换时间、传传输距离和分分辨率方面足足够满足系统统的要求。烟烟雾传感器采采用比较流行行的MQ-22烟雾传感器器模块，该模模块具有快速速响应恢复、长长期的使用寿寿命和可靠的的稳定性、对对烟雾有良好好的灵敏度。中央控制台（上位机）中央控制台（上位机）输出通道（驱动电路）输入通道（数据通信，采集信号查询报警发令复位编辑键盘鼠

29、标紧急广播报警灯火灾联动#1单片机#2单片机#8单片机探测器探测器图2.1 理理想系统整体体结构图3 系统硬件件电路的设计计3.1 中央处处理器STC889C513.1.1 SSTC89CC51RC/RD+系列列单片机STC89C551RC/RRD+系列单单片机是宏晶晶科技推出的的新一代高速速、低功耗、超超强抗干扰的的单片机，指指令代码完全全兼容传统88051单片片机，12时时钟、机器周周期和6时钟钟、机器周期期可以任意选选择，HD版版本和90CC版本内部集集成MAX8810专用复复位电路。1.增强型80051单片机机，6时钟/机器周期和和12时钟/机器周期可可以任意选择择，指令代码码完全兼容

30、传传统80511。2.工作电压：5.5V-3.3V（55V单片机）/3.8V-2.0V（3V单片机）。3.工作频率范范围：0-40MHHz，相当于于普通80551的0-80MHHz，实际工工作频率可达达48MHzz。4.用户应用程程序空间：44K/8K/13K/332K/644K字节。5.片上集成11280字节节或512字字节RAM。6.通用I/OO口（35/39个），复复位后为：PP1/P2/P3/P44是准双向口口/弱上拉（普普通80511传统I/OO口）；P00口是开漏输输出，作为总总线扩展用时时，不用加上上拉电阻，作作为I/O口口用时，需加加上拉电阻。7.ISP（在在系统可编程程），I

31、APP（在应用可可编程），无无需专用编程程器，无需专专用仿真器，可可通过串口（RRxD/P33.0，TxxD/P3.1）直接下下载用户程序序，数秒即可可完成。8.有EEPRROM功能。9.内置看门狗狗。10.内部集成成MAX8110专用复位位电路（HDD版本和900C版本才有有），外部晶晶体20M以以下时，可省省略外部复位位电路。11.共3个116定时器/计数器，其其中定时器00还可以当成成2个8位定定时器使用。12.外部中断断4路，下降降沿中断或低低电平触发中中断，powwer Doown模式可可由外部中断断低电平触发发中断方式唤唤醒。3.1.2 SSTC89CC51RC/RD+系列列单片机

32、的内内部结构STC89C551RC/RRD+系列单单片机的内部部结构框图如如下图3.11所示。其中中包含中央处处理器（CPPU）、程序序存储器（FFlash）、数数据存储器（SSRAM）、定定时/计数器器、UARTT串口、I/O接口、EEEPROMM、看门狗等等模块。STTC89C551RC/RRD+系列单单片机几乎包包含了数据采采集和控制中中所需的所有有单元模块，可可称得上一个个片上系统。AUX-RAM1024字节RAM地址寄存器AUX-RAM1024字节RAM地址寄存器RAM256字节程序存储器程序存储器ACCB寄存器堆栈指针双数据指针ACCB寄存器堆栈指针双数据指针TMP1/2ISP/I

33、AP定时器0/1TMP1/2ISP/IAP定时器0/1ALU地址生成器ALU地址生成器定时器2定时器2WDTPSWEEPROM程序计数器串口WDTPSWEEPROM程序计数器串口Control UnitPort0,1,2,3,4锁存器Control UnitPort0,1,2,3,4锁存器RESETPort0,1,2,3,4驱动器Port0,1,2,3,4驱动器 P0，p1，pp2，p3，pp4图3.1 STTC89C551RC/RRD+系列单单片机内部结结构框图3.2 STCC89C511单片机最小小系统STC89C551内部有闪闪存储器，芯芯片本身就是是一个最小系系统。在能满满足系统的性性

34、能要求的情情况下，可优优先考虑采用用此种方案。用用这种芯片构构成的最小系系统简单、可可靠。用ATT89C522单片机构成成最小应用系系统时，只要要将单片机接接上时钟电路路和复位电路路即可，与88031外扩扩展程序存储储器的最小应应用系统相比比，该系统省省去了外扩程程序存储器的的工作。该最最小应用系统统只能用作一一些小型的数数字量的测控控单元。如图图3.2所示示。图3.2 STTC89C551的最小系系统3.3 下位机机输入通道元元器件选择3.3.1传感感器选择随着经济技术和和社会经济环环境的发展，人人员、设备和和建筑对消防防保护的要求求也越来越高高，促使火灾灾自动探测报报警系统不断断采用新技术

35、术来实现对人人类生命和财财产安全的可可靠保障。如如何进一步缩缩短火灾探测测报警的时间间，减少火灾灾的发生，及及时采取有效效防火、灭活活措施，为减减少火灾损失失提供宝贵的的时间等等。所所以，有好的的火灾探测器器在现场可靠靠的运行是很很重要的！由于本设计方案案只针对普通通的大空间可可能发生的火火灾，所以本本设计方案选选用感烟探测测器和感温探探测器两种。感温探测器采用用DALLAAS公司生产产的DS188B20温度度传感器。DDS18B220是1Wire，即即单总线器件件，具有线路路简单，体积积小的特点，超超低的硬件开开销，抗干扰扰能力强，精精度高，附加加功能强，是是测温系统的的不二选择。DS18B

36、200的主要特征征有：1）全数字温度度转换及输出出。2）先进的单总总线数据通信信。3）最高12位位分辨率，精精度可达0.5C。4）12位分辨辨率时最大工工作周期为7750毫秒。5）可选择寄生生工作方式。6）检测温度范范围为-555C+1225C（-677F+2557F）。7）内置EEPPROM，限限温报警功能能。8）64位光刻刻ROM，内内置产品系列列号，方便多多机挂接。DS18B200芯片与单片片机的接口如如图3.3所所示，采用两两个DS188B20作为为温度采集系系统。图3.3 DSS18B200与单片机接接口电路如图所示，DSS18B200只需要挂到到单片机的一一个I/O口口上，由于单单

37、总线为开漏漏所以需要外外接一个100K的上拉电电阻。感烟探测器采用用的是MQ-2烟雾传感感器模块，它它能准确的探探测到，COO，甲烷，烟烟雾等多种可可能引发火灾灾的气体的存存在。它灵敏敏度高，稳定定性好，适用用与火灾中气气体的探测。该该模块具有如如下特点：1）具有信号输输出指示。2）双路信号输输出（模拟量量输出及TTTL电平输出出）。3）TTL输出出有效信号为为低电平。（当当输出低电平平是信号灯亮亮，可直接接接单片机）4）模拟量输出出05V电电压，浓度越越高越有效。5）对液化气，天天然气，城市市煤气，烟雾雾有较好的灵灵敏度。6）具有长期的的使用寿命和和可靠的稳定定性。7）快速的响应应恢复特性。

38、MQ-2烟雾传传感器模块原原理图如图33.4所示图3.4 MQQ-2烟雾传传感器模块原原理图3.3.2 AA/D转换器器选择（1）ADC00832引脚脚结构及应用用A/D转换电路路采用美国国国家半导体公公司生产的88位双通道A/D转换专专用芯片ADDC08322，其引脚结构构如图3.5所示,其中CS为为片选使能，低低电平芯片使使能；CH00模拟输入通通道0，或作作为IN+/-使用；CCH1模拟输输入通道1，或或作为IN+/-使用；GND为芯芯片参考0电电位（地）；DI数据信信号输入，选选择通道控制制；DO数据据信号输出，转转换数据输出出；CLK为为芯片时钟输输入；VCCC（VREFF）电源输入

39、入及参考电源源输入（复用用）。图3.5 AADC08332的引脚结结构图ADC08332为8位分分辨率A/DD转换芯片，其其最高分辨可可达256级级，可以适应应一个的模拟拟量转换要求求，其内部电电源输入与参参考电压复用用，使得芯片片的模拟电压压输入在0VV5V之间间。芯片转换换时间仅为332uS，具具有双数据输输出，可作为为数据校验，以以减少数据误误差，转换速速度快且稳定定性能强。独独立的芯片使使能输入，使使多器件挂接接和处理器控控制变得更加加方便。通过过DI数据输输入端，可以以轻易的实现现通道功能的的选择。正常情况下AADC08332与单片机机的接口应为为4条数据线线，分别为CCS、CLKK

40、、DO、DDI。但由于于DO端与DDI端在通信信时并未同时时有效并与单单片机的接口口是双向的，所所以电路设计计时可以将DDO和DI并并联在一根数数据线上使用用。当ADCC0832未未工作时其CCS输入端应应为高电平，此此时芯片被禁禁用，CLKK和DO/DDI的电平可可以任意。当当要进行A/D转换时，必必须将CS使使能端置位低低电平并保持持低电平直到到转换完全结结束。此时芯芯片开始转换换工作，同时时有处理器向向芯片时钟输输入端CLKK输入时钟脉脉冲，DO/DI端则使使用DI端输输入通道功能能选择的数据据信号。在第第一个时钟脉脉冲的下降之之前DI端必必须是高电平平，表示起始始信号。在第第二、三个脉

41、脉冲下降之前前DI端应输输入2位数据据用于选择通通道功能，当当此两位数据据为“1”、“0”时，只对CCH0进行单单通道转换；当此两位数数据为“1”、“1”时，只对CCH1进行单单通道转换；当此两位数数据为“0”、“0”时，将CHH0作为正输输入端IN+，CH1作作为负输入端端IN-进行行输入。当此此两位数据为为“0”、“1”时，将CHH0作为负输输入端IN-,CH1作作为正输入端端IN+进行行输入。到第第三个脉冲的的下降之后DDI端的输入入电平就失去去输入作用，此此后DO/DDI端则开始始利用数据输输出DO进行行数据转换的的读取。从第第四个脉冲下下降开始由DDO端输出转转换数据最高高位DATA

42、A7，随后每每一个脉冲下下降DO端输输出下一位数数据。直到第第十一个脉冲冲时发出最低低位数据DAATA0，到到此一个字节节的数据输出出完成。也正正是从此开始始输出下一个个相反字节的的数据，即从从第十一个字字节的下降输输出DATAA0。随后输输出8位数据据，到第十九九个脉冲时数数据输出完成成，也标志着着一次A/DD转换的结束束。最后将CCS置高电平平禁用芯片，直直接将转换后后的数据进行行处理就可以以。作为单通通道模拟信号号输入时ADDC08322的输入电压压是0-5VV且8位分辨辨率时的电压压精度为199.53mVV。ADC00832与单单片机及MQQ-2烟雾传传感器模块的的原理图如图图3.6所

43、示示。图3.6 ADDC08322、MQ-22烟雾传感器器模块及单片片机接口电路路（2）ADC00832内部逻辑辑结构ADC08322由一个8位输输入寄存器、一一个8位DAAC寄存器和和一个8位D/A转换器组组成。结构图图如图3.77所示。8位输入寄存8位输入寄存器8位D/A转换器8位DAC寄存器 VREFF 数据输输入 数据据输出 图3.7 AADC08332的内部逻逻辑结构图3.3.3下位位机数据采集集系统设计下位机的数据采采集的主要流流程为：现场场的情况通过过传感器来反反映，而从传传感器传出来来的信号是模模拟量信号，该该模拟量信号号通过A/DD转换器，把把模拟量转化化为数字量，只只有转化

44、成数数字量后，单单片机才能接接收到传感器器传来的信号号，下位机数数据采集系统统原理图如图图3.8所示示。图3.8 下位位机数据采集集系统原理3.4 键盘/显示接口电电路设计本模块以STCC89C511单片机为控控制核心，由于本本模块只用了了5个按键，不不需要译码器器，直接与单单片机的P33口相连，如如图所示，大大大简化了硬硬件设计，充分的的利用了单片片机的资源，这这也是本设计计的巧妙所在在。可通过键盘来设设置温度上下下限，并在液晶显显示屏16002上显示。通过过软件编程，负负责键盘扫描描、消除抖动处理和显示示输出工作。系统框架电路图如图3.9和图3.10所示。图3.9 键盘盘接口电路图3.10

45、 显显示接口电路路3.5 报警电电路设计大空间火灾监控控系统的报警警系统主要是是由声报警组组成。在火灾灾可能发生或或发生时在或或者某个火灾灾探测器出现现问题的时候候，都需要火火灾的声报警警系统来提醒醒工作人员或或告知有关人人员逃生。下下面分别对火火灾监控系统统的声报警系系统做详细的的介绍。火灾报警控制器器在两种情况况下发出声音音报警：当检检测到故障信信号时（如传传感器断线，电电缆断线或传传感器接触不不良时）由蜂蜂鸣器发出故故障报警信号号，蜂鸣器工工作电流122mA，由PP2.3经驱驱动放大电路路驱动。原理理图如图3.11所示；当检测到火火灾时，由报报警器发出警警铃报警，它它由三极管88550、

46、电电子和无源蜂蜂鸣器相关电电路够成。图3.11 声声报警系统电电路原理图3.6 电源电电路设计本系统中，由于于MQ-2烟烟雾传感器模模块对电流要要求比较高，故故外加的稳压压器必须达到到足以提供模模块工作以及及其他电路工工作的条件，所所以本系统采采用开关电源源芯片LM22576完成成从12V到到5V的转换换，为系统供供电。3.6.1 +5V3A直直流稳压电路路原理+5V直流稳压压电源的工作作电路,传统统方式采用分分立元件构成成,该火灾监监控系统采用用美国国家半半导体公司生生产的3A电电流输出降压压型稳压器LLM25766。它内含固固定频率振荡荡器（52kkHz）和基基准稳压器（11.23V），并

47、并具有完善的的保护电路，包包括电流限制制及热关断电电路等，利用用该器件只需需极少的外围围器件便可构构成高效稳压压电路。LMM2576因因其稳压精度度高、工作稳稳定可靠、外外围电路简单单、容易设计计和制作、体体积小、重量量轻、成本低低、维修简单单等优点，所所以在各种电电源电路中得得到了普遍的的应用。LM2576系系列开关稳压压集成电路的的主要特性如如下： 最大输出电电流：3A； 最高输入电电压：LM22576为440V，LMM2576HHV为60VV； 输出电压：3.3V、55V、12VV、15V和和ADJ（可可调）等可选选； 振东频率：52kHzz； 转换效率：75%888%（不同同电压输出时

48、时的效率不同同）； 控制方式：PWM；工作温度范围围：-40 +1125 工作模式：低功耗/正正常两种模式式可外部控制制； 工作模式控控制：TTLL电平兼容； 所需外部元元件：仅四个个（不可调）或或六个（可调调）；器件保护：热关断及电电流限制； 封装形式：TO-2220或TO-263。LM2596的的典型应用电电路如图3.12所示，这这是一个输出出+5V直流流电压的稳压压电路。ICC采用LM22576，CC4、C5、CC6、C7分分别为输入端端和输出端滤滤波电容，DD1为续流二二极管。L11为储能功率率电感。图3.12 +5V直流流稳压原理图图3.6.2 +5V3A直直流稳压电路路参数设计根据

49、设计要求，图图3.17中中电感L1的的选择要根据据LM25776的输出电电压、最大输输入电压、最最大负载电流流等参数选择择，首先，依依据如下公式式计算出电压压.微秒常数数（E.T）:E.T= (VVin-Voout)*VVout/VVin*10000/f上式中，Vinn是LM25576的最大大输入电压，VVout是LLM25766的输出电压压，f是LMM2576的的工作振荡频频率值（522kHz）。EE.T确定之之后，就可参参照参考文献献所提供的相相应的电压.微秒常数和和负载电流曲曲线来查找所所需的电感值值。该电路中中的输入电容容C4一般应应大于或等于于100uFF，安装时要要尽量靠近LLM2

50、5766的输入引脚脚，其耐压值值应与最大输输入电压值相相匹配。而输输出电容C66的值应根据据下式进行计计算（单位：uF）：C=133000Vin/VVout*LL上式中，Vinn是LM25576的最大大输入电压，VVout是LLM25766的输出电压压，L是经过过计算并查表表选出的电感感L1的值，其其单位是uHH。电容C的的耐压值应大大于额定输出出电压的1.52倍。对对于5V电压压输出而言，推推荐使用耐压压值为16VV。二极管DD1的额定电电流值应大于于最大负载电电流的1.22倍，考虑到到负载短路的的情况，二极极管的额定电电流值应大于于LM25776的最大电电流限制。二二极管的反向向电压应大于

51、于最大输入电电压的1.225倍，推荐荐使用IN5582X系列列的肖特基二二极管。Vin的选择择应考虑交流流电压最低跌跌落值（Vaac-minn）所对应的的LM25776输入电压压值及LM22576的最最小输入允许许电压值Vmmin（以55V电压输出出为例，该值值为8V），因因此，Vinn可依据下式式计算：Vin=（2220Vminn/Vac-min）如果交流电压最最大允许跌落落30%（VVac-miin=1544V）、LMM2576的的电压输出为为5V（Vmmin=8VV），则当VVac=2220V时，LLM25766的输入直流流电压应大于于11.5VV，通常可选选为12V。4 系统软件件设计

52、4.1 主机程程序流程图为了便于系统维维护和功能扩扩充，本系统统采用了模块块化程序设计计方法，系统统各个模块的的具体功能都都是通过子程程序调用实现现的。系统主主程序流程图图如图4.11所示。开始开始1602、18b20、MQ-2初始化1602、18b20、MQ-2初始化显示结果、处理数据显示结果、处理数据是否越警是否越警传送信号给报警器 是是传送信号给报警器 否结束结束图4.1 主程程序流程图4.1.1 DDS18B220子程序流流程图DS18B200子程序流程程图如图4.2所示。开始开始初始化初始化DS18B20存在？DS18B20存在？ 否 是ROM操作命令ROM操作命令存储操作命令存储操

53、作命令读取温度值读取温度值返回返回图4.2 DSS18B200子程序流程程图4.1.2 MMQ-2烟雾雾传感器模块块子程序流程程图MQ-2烟雾传传感器模块子子程序流程图图如图4.33所示。开始开始初始化初始化MQ-2存在？ 否MQ-2存在？读取烟雾浓度 是读取烟雾浓度返回返回图4.3 MQQ-2烟雾传传感器模块子子程序流程图图4.1.3 LLCD16002子程序流流程图LCD16022子程序流程程图如图4.4所示。开始开始初始化初始化1602存在？1602存在？ 否 是单片机向LCD写命令单片机向LCD写命令单片机向LCD写数据单片机向LCD写数据显示数据显示数据结束结束图4.4 LCCD16

54、022子程序流程程图4.1.4 AAD转换子程程序流程图AD转换子程序序流程图如图图4.5所示示。开始开始初始化初始化启动A/D转换启动A/D转换A/D转换完成？A/D转换完成？ 否 是数据输出数据输出延时延时结束结束图4.5 ADD转换子程序序流程图4.2 总体体程序总体程序见附录录3主要程序序。5 硬件制作作及调试本硬件的制作调调试主要分为为硬件调试和和软件调试两两部分。经过初步的分分析设计后，在在设计制作硬硬件电路的同同时，调试穿穿插进行，应应用系统的硬硬件调试和软软件调试是分分不开的，许许多硬件故障障是在调试软软件时才发现现的。但通常常是先排除硬硬件系统中明明显的硬件故故障后才和软软件

55、结合起来来调试，如此此才有利于问问题的分析和和解决，不会会造成问题的的积累，从而而可以节约大大量的调试时时间。软件编编程中，我首首先完成单元元功能模块的的调试，然后后进行系统调调试。5.1 使用的的仪器仪表及及工具笔记本一台；单片机仿真器器一台；DT92055A型数字万万用表一个；TLW-T调调温烙铁一把把；Keil开发发软件一套。5.2 硬件制制作与调试5.2.1系统统PCB板的的设计PCB即印刷刷电路板，是是电子电路的的承载体。在在现代电子产产品中，几乎乎都离不开PPCB。PCCB板的设计计是电路设计计的最后一个个环节，也是是对原理图的的再设计。因因此PCB板板的设计是理理论设计到实实际应

56、用一个个十分重要的的内容。印刷刷电路板（PPCB）是电电子产品中电电路元件和器器件的支撑体。因此此，在进行PPCB设计时时，必须遵守守印制电路板板设计原则和和抗干扰措施施的一般原则则，并应符合合抗干扰设计计的要求。本本次设计采用用 HYPERLINK /dispbbs.asp?boardID=11&ID=1464&page=2 Altiuum公司PRROTEL系系列设计完成成SCH到PPCB的设计计，并且手工工完成电路焊焊接以及整机机的装配。5.2.2 系系统硬件调试试本系统的硬件件调试分为以以下阶段进行行调试：（1）逻辑错误误调试样机硬件的逻辑辑错误是由于于设计错误和和加工过程中中的工艺性错

57、错误所造成的的。这类错误误包括：错线线、开路、短短路等几种，其其中短路是最最常见的故障障。（2）器件调试试元器件失效的原原因有两个方方面：一是器器件本身已损损坏或性能不不符合要求；二是由于组组装错误造成成的元器件失失效，如电解解电容、二极极管的极性错错误，集成块块安装方向错错误等。（3）可靠性调调试引起系统不可靠靠的因素很多多，如金属化化孔、接插件件接触不良会会造成系统时时好时坏；内内部和外部的的干扰、电源源纹波系数过过大、器件负负载过大等造造成逻辑电平平不稳定；另另外，走线和和布局的不合合理等也会引引起系统可靠靠性差。（4）电源故障障若样机中存在电电源故障，则则加电后将造造成器件损坏坏。电源

58、的故故障包括：电电压值不符合合设计要求，电电源引出线和和插座不对应应，电源功率率不足、负载载能力差。在本次调试在调调试样机加电电之前，先用用万用表和示示波器,根据据硬件电气原原理图和装配配图仔细检查查样机线路的的正确性，并并核对元器件件的型号、规规格和安装是是否符合要求求。还特别注意电电源的走线，防防止电源之间间的短路和极极性错误，并并重点检查扩扩展系统总线线是否存在相相互间的短路路；或其它信信号线的短路路，由于本设设计的印刷电电路板布线密密度较高，出现了几几处因工艺原原因造成短路路，短路点用用刻刀断开。对于样机所用的的电源事先做做了单独调试，调调试好后，检检查其电压值值、负载能力力、极性等均

59、均符合要求，然后加到系统的各个部件上。在不插片子的情况下，加电检查各插件上引脚的电位，仔细测量各地点电位是否正常，还特别注意单片机插座上的各点电位是否正常，防止了联机时会损坏仿真器。5.3 软件件调试软件调试与所选选用的软件结结构和程序设设计技术有关关。本系统采用模模块程序设计计技术，逐个个模块调好以以后，再进行行系统程序总总调试。在调调试第一个任务时时，同时也调调试相关的子子程序、中断断服务程序和和操作系统的的程序。等逐个任务调调试好以后，再再使各个任务务同时运行，在本次调试中操作系统中没有错误，在单步和断点调试后，进行了连续调试，因为单步运行时只能验证程序的正确与否，而不能确定定时精度、C

60、PU的实时响应等问题。等全部完成后，反复运行多次，除了观察稳定性之外，还观察了用户系统的操作是否符合设计要求的操等，部分程序作了适当修正后系统能够正常运行。6 总结本次毕业设计的的主要任务是是大空间火灾灾实验室监控控系统的硬件件设计,主要要由硬件电路路和系统软件件两部分构成成。在软件编写写过程中，一一定要注意的的每个元器件件的工作情况况，确保各个个芯片的时序序的正确。从从整体来说这这是一个复杂杂的过程，要要细心谨慎，沉沉着冷静，反反复检查。本本设计主要从从硬件方面介绍绍，在软件部分也做了些大概概介绍，此设设计对于大空间提供全全方位监控报报警的智能火灾监监控系统的研研究也具有一一定的借鉴意意义。