【基于物聯(lián)網(wǎng)的高樓火災(zāi)隱患預(yù)警系統(tǒng)淺析8600字（論文）】

VI頁共26頁前言設(shè)計(jì)背景由于經(jīng)濟(jì)的快速崛起，民眾生活隨之不斷改善，大量的摩天大樓快速涌現(xiàn)。在這些高大建筑物迅速拔地而起的過程中，火災(zāi)隱患也藏匿其中。高層建筑物火災(zāi)出現(xiàn)的特征包括：疏散極難、火勢蔓延速度較快并且救援就有較高的難度等，高層建筑物倘若出現(xiàn)火災(zāi)，就無法及時有效救援，就算順利撲滅火災(zāi)，火災(zāi)導(dǎo)致的人身與財(cái)產(chǎn)的損失也是無法估測的，所以，高層建筑物需要十分關(guān)注預(yù)防火災(zāi)?；馂?zāi)的出現(xiàn)一般是因?yàn)殡娐芬约半娐返睦匣?、超量?fù)荷、短路或者過熱，而火源例如火柴和煙頭等的不正當(dāng)處理，還有可燃性氣體包括媒體以及天然氣等的泄露所致，因此，倘若跨越通過源頭及時識別火災(zāi)隱患相關(guān)因素，同時將這些安全隱患快速轉(zhuǎn)達(dá)給用戶，通?？梢杂行ьA(yù)防火災(zāi)出現(xiàn)。學(xué)術(shù)界開始研發(fā)許多火災(zāi)探測器，同時與既有的火災(zāi)探測器相融合并在高樓大廈中設(shè)置了大量聯(lián)動設(shè)備，在高層樓房中進(jìn)行了多年監(jiān)控，盡可能對火災(zāi)進(jìn)行預(yù)警處理。但因?yàn)閱为?dú)的聯(lián)動設(shè)備需借助有線通信相關(guān)設(shè)施來展開，以往的火災(zāi)檢測體系凸顯出了很多問題，例如智能決策水平低、系統(tǒng)安全性以及實(shí)時性不足，對消防人員需求比較多、信息傳遞緩慢并且信息傳輸不夠充分，在火災(zāi)到來時，通信設(shè)施與電力供應(yīng)會出現(xiàn)相應(yīng)故障而導(dǎo)致不能順利展開作業(yè)，火災(zāi)信息不能精確進(jìn)行上報，使得火勢快速肆虐，導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失出現(xiàn)。在物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)可以合理應(yīng)對當(dāng)前系統(tǒng)出現(xiàn)的一些問題，這個方案的設(shè)計(jì)比較科學(xué)，通過耗能較低的傳感器以及芯片，確立了全新的預(yù)警與監(jiān)測為一體的火災(zāi)系統(tǒng)，同時設(shè)計(jì)根據(jù)優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)核心科技、創(chuàng)新數(shù)學(xué)模型和云中心以期實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、實(shí)時監(jiān)測與預(yù)警同步運(yùn)作的智能建筑消防系統(tǒng)，全面確保消防主機(jī)預(yù)警的即時性和精確性。這對增強(qiáng)總體的適用性與可靠性具有重大意義，表現(xiàn)出穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性高和極具拓展性等特征，大家可從中挖掘到具有相應(yīng)價值的火災(zāi)數(shù)據(jù)，以上有價值的數(shù)據(jù)信息的科學(xué)使用和建筑的單簽消防現(xiàn)狀有機(jī)融合，以期為消防系統(tǒng)的優(yōu)化與發(fā)展帶來合理借鑒，這對增強(qiáng)高層建筑物的消防安全指數(shù)具有十分關(guān)鍵的作用。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了100多年的時間，美國在十九世紀(jì)四十年代研發(fā)出了最早的火災(zāi)報警裝置，這意味著火災(zāi)自動報警系統(tǒng)第一次被民眾所關(guān)注并運(yùn)用到了生活中。英國在1890年順利研發(fā)出了感溫式火災(zāi)探測器主要在火災(zāi)探測領(lǐng)域使用，代表了火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)的研發(fā)與生產(chǎn)已經(jīng)邁向正常化軌道。后來，由于全球科學(xué)技術(shù)數(shù)的迅猛發(fā)展以及大量新技術(shù)的問世，火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)也隨之快速崛起，多個種類的火災(zāi)探測器先后出現(xiàn)在人們的視野中，同時被不斷改進(jìn)、優(yōu)化，火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)在這樣的環(huán)境背景下不斷快速發(fā)展。在歐美經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家，智能建筑火災(zāi)智能報警系統(tǒng)是智能建筑設(shè)備自動化體系中比較核心的一個分支，現(xiàn)階段已運(yùn)作的十分完善、健全了。其一，歐美發(fā)達(dá)國家的消防系統(tǒng)已經(jīng)十分成熟，有比較專業(yè)的消防監(jiān)控服務(wù)機(jī)構(gòu)，可以為各地消防帶來火災(zāi)預(yù)警通信服務(wù)，為消防機(jī)構(gòu)帶來準(zhǔn)確、有效的災(zāi)情預(yù)警數(shù)據(jù)信息。其二，結(jié)合電腦先進(jìn)技術(shù)和通信科技以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對火災(zāi)監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行科學(xué)控制并對相關(guān)問題的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行遠(yuǎn)距離的傳送服務(wù)，廣泛建立了公共報警監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，在互聯(lián)網(wǎng)中納入了智能建筑物的火災(zāi)智能預(yù)警系統(tǒng)，以此讓消防監(jiān)控中心可以及時研判火災(zāi)出現(xiàn)的具體方位，同時指揮消防力量及時到達(dá)火災(zāi)事故點(diǎn)。其三，特備是日本、美國等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，火災(zāi)智能報警系統(tǒng)已經(jīng)普遍進(jìn)入到千家萬戶，同時與城市消防網(wǎng)絡(luò)相連，實(shí)現(xiàn)城市消防網(wǎng)絡(luò)全面輻射，并覆蓋到各個區(qū)域。我們國家的火災(zāi)報警系統(tǒng)發(fā)展的時間比歐美國家晚一些，上世紀(jì)七十年代才逐步研發(fā)火災(zāi)報警系統(tǒng)。從改革開放之后，高樓大廈拔地而起，快速在國內(nèi)廣袤的大地上涌現(xiàn)，也讓火災(zāi)自動報警系統(tǒng)走進(jìn)了千家萬戶，并且推動了這方面的技術(shù)不斷革新，促進(jìn)了該產(chǎn)業(yè)的快速運(yùn)營。國內(nèi)自動火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)已經(jīng)使用等也使得各界加大了對其技術(shù)研發(fā)、資金和人員等方面的投入，同時獲得了顯著的成效。我們國家將目光聚焦到了基于無限通信的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。因?yàn)槠渫怀龅膬?yōu)勢表現(xiàn)在靈活性強(qiáng)、安裝便捷、擴(kuò)展性好并且不會損害建筑物等，可以在大量場所使用，例如展覽中心、體育館和名勝古跡與博物館、醫(yī)院以及處在建設(shè)時期的建筑物等。火災(zāi)自動報警的科學(xué)性大致反應(yīng)在統(tǒng)籌管理與火災(zāi)識別這兩方面中，通常有分布式、分散式以及集中式這三種系統(tǒng)，其中，分散式系統(tǒng)主要構(gòu)成部分為非智能型控制器以及數(shù)個智能型探測節(jié)點(diǎn)，通過探測節(jié)點(diǎn)來研判火災(zāi)情況。集中式系統(tǒng)通過數(shù)個非智能探測節(jié)點(diǎn)、智能型控制器組成，控制器接收探測節(jié)點(diǎn)傳輸過來的火災(zāi)相關(guān)數(shù)據(jù)信息，借助控制器對火勢進(jìn)行科學(xué)研判。分布式系統(tǒng)也有智能型的探測節(jié)點(diǎn)與控制器，這是未來火災(zāi)自動報警系統(tǒng)運(yùn)行的趨勢。這些年，國外開始流行基于無線通信的火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)。此類系統(tǒng)運(yùn)用無線通信科技，這種無線通信模式改變了以往的有線形式，使得大量電器設(shè)備借助無線連接模式對信息進(jìn)行管理與傳送，可以普遍使用在多個建筑之中。無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)早期只能用在一些特定場所，例如名勝古跡和博物館等不用走線的場所，并且定價很高。后來由于元器件成本的減少與技術(shù)的快速發(fā)展，無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與成本也在不斷減少，其價格與功能的競爭優(yōu)勢比較突出，因此，無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的市場發(fā)展空間十分廣闊。系統(tǒng)整體方案系統(tǒng)功能分析火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的功能主要如下：(1)火情探測功能：火災(zāi)報警系統(tǒng)要借助多樣化的模式對火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測的原因是必須增強(qiáng)火災(zāi)預(yù)警的實(shí)時性與可靠性。在實(shí)踐過程中，預(yù)防火災(zāi)的場所很多，用戶可通過檢測煙霧濃度方式、探測溫度法等有效的檢測方式，科學(xué)規(guī)避火災(zāi)事故。(2)燈光報警功能：在煙霧濃度很高亦或火災(zāi)出現(xiàn)之時，火災(zāi)報警器會及時發(fā)出燈光與聲音警示，告知值班人員這個地方發(fā)生了火災(zāi)了需要立即啟動應(yīng)急預(yù)案。(3)應(yīng)急燈功能：火災(zāi)出現(xiàn)時，供電系統(tǒng)會出現(xiàn)相應(yīng)問題，但應(yīng)急燈是獨(dú)立的電源，不會受到供電系統(tǒng)的影響，這個時候會開啟應(yīng)急燈，有利于民眾認(rèn)清方向及時逃離。2.2系統(tǒng)的技術(shù)要求(1)體積?。簽榱俗屖褂每臻g最大程度壓縮，火災(zāi)報警器需要更微型一些，如此有利于大家更好的應(yīng)用和更換。(2)功耗低：預(yù)警器的供電電源為5V。(3)可靠性強(qiáng)：檢測火災(zāi)煙霧濃度時主要使用的是數(shù)碼管進(jìn)行顯示，可在預(yù)警信號發(fā)出的過程中將應(yīng)急燈打開，盡可能更加快速、同步。系統(tǒng)總體方案框圖這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀況如下：按鍵模塊數(shù)碼管顯示模塊單按鍵模塊數(shù)碼管顯示模塊單片機(jī)應(yīng)急燈模塊應(yīng)急燈模塊復(fù)位電路復(fù)位電路聲光報警提示模塊聲光報警提示模塊晶振電路晶振電路煙霧模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊煙霧模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制模塊STC89C51單片機(jī)是相應(yīng)單片機(jī)之和，主要包括51、52。這二者的顯著不同為其計(jì)數(shù)器的數(shù)量與存儲器容量的差異，其內(nèi)部構(gòu)造大致相同。同時，其外部中斷源的相關(guān)配置也有不同。STC89C51單片機(jī)的重要功能如下：512字節(jié)RAM、內(nèi)部有4KBEEPROM8k字節(jié)FLASH，看門狗定時器、32位I/O口線等。下表3-1主要展示的是其內(nèi)部特征：表3-1STC89C51單片機(jī)的主要功能功能參數(shù)可謂MCS51指令系統(tǒng)提供服務(wù)4K可多次重復(fù)擦寫FlashROM3個16位可編程定時/計(jì)數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz雙向I/O口32個256x8bit內(nèi)部RAM外部中斷源2個中斷源6個串行中斷2個可編程UART串行通道低功耗空閑以及掉電模式軟件設(shè)置睡眠與喚醒功能讀寫中斷口線2個3級加密位STC89C52引腳如下：①主電源引腳為兩根GND(Pin20)：接地線接入電源為+5v使用vcc表示②外接晶振引腳為兩根XTAL1(Pin19)、XTAL2(Pin20)分別為片內(nèi)振蕩電路的輸入端與輸出端③控制引腳為四根RST/VPP(Pin9)：為復(fù)位引腳。單片機(jī)在有兩個機(jī)器周期的高電平在引腳之時就會發(fā)出復(fù)位命令。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號。EA/VPP(Pin31)：通過外面的相應(yīng)存儲器對處于接低電平時的命令進(jìn)行讀取，通過內(nèi)不的程序存儲器對接高電平的命令進(jìn)行讀取。④可編程輸入/輸出引腳為32根該單片機(jī)八位的可編程I/O線口共有4組。P0口（Pin39～Pin32）：使用的是雙向I/O口線，借助P0.0～P0.7的排序完成命名。P1口（Pin1～Pin8）：使用的是雙向I/O口線，借助P1.0～P1.7的排序完成命名。P2口（Pin21～Pin28）：使用的是雙向I/O口線，借助P2.0～P2.7的排序完成命名。P3口（Pin10～Pin17）：使用的是雙向I/O口線，借助P3.0～P3.7的排序完成命名。將其頻率數(shù)值設(shè)定為35Mhz，6T/12T可選。圖3.1STC89C51DIP封裝圖單片機(jī)一直順利運(yùn)作的標(biāo)準(zhǔn)是，要有最小的系統(tǒng)存在，有單片機(jī)和比較重要的器件，譬如電源、時鐘和復(fù)位等。時鐘與電源等是單片機(jī)可以正產(chǎn)作業(yè)的核心條件。應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是最小系統(tǒng)，同時其促成了擴(kuò)展存儲器的實(shí)現(xiàn)，和A/D擴(kuò)展大致相似，在此基礎(chǔ)上，單片機(jī)才能順利運(yùn)行比較繁復(fù)的任務(wù)。穩(wěn)定、簡單的芯片就可以組成此類最小系統(tǒng)包括STC89C51在內(nèi)，原因是芯片中具備ROM/EPROM。通過STC89C52創(chuàng)建最小系統(tǒng)時，把單片機(jī)與時鐘、復(fù)位電路相連就可以完成以上運(yùn)行。下圖3.2主要展示了其結(jié)構(gòu)：時鐘電路時鐘電路復(fù)位電路STC89C51單片機(jī)I/O口圖3.2最小系統(tǒng)的原理框圖(1)時鐘電路STC89C51的時鐘信號的形成通常通過兩類方式：其一，單片機(jī)的內(nèi)部時鐘方式，其二，單片機(jī)的外部時鐘方式。下圖3.3為第一類方式。單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了一振蕩電路，將單個石英晶體與XTAL1(18)、XTAL2(19)引腳處相連時，單片機(jī)內(nèi)就會有自激振蕩器、時鐘脈沖信號形成。下圖中的C1、C2包含了穩(wěn)定頻率、飛速起振的作用。晶振CYS的振蕩頻率范圍為1.2—12MHz，其的主要值為6MHz和12MHz。圖3.3STC89C51內(nèi)部時鐘電路(2)復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位可以通過內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)是在RST引腳納入高電平信號，同時必須要兩個機(jī)器周期。偶爾復(fù)位還必須要通過按鍵手動才可以。這次研究的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)中的復(fù)位即通過按鍵手動來實(shí)現(xiàn)。下圖3.6主要為電路圖：圖3.4STC89C51復(fù)位電路（3）STC89C51中斷技術(shù)的介紹中斷技術(shù)旨在進(jìn)行實(shí)時控制與監(jiān)測操作。單片機(jī)需要及時對中斷請求源傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行靈活反應(yīng)，這是十分重要的，同時還需要快速進(jìn)行相應(yīng)。片內(nèi)的中斷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)這個環(huán)節(jié)。見下圖3.5所示為中斷響應(yīng)與處理的流程： 圖3.5中斷響應(yīng)與處理過程倘若單片機(jī)沒有中斷響應(yīng)的功能，其在運(yùn)行的過程中，會在查詢這個環(huán)節(jié)消耗大量的時間。為了有效應(yīng)對單片機(jī)這個問題，并且顯著提升其時效性與運(yùn)作效率。所以對單片機(jī)的中斷系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)置。檢測模塊圖3.6煙霧探測電路見上圖所示，電路主要有兩部分，其中的重點(diǎn)是煙霧傳感器，旨在對煙霧進(jìn)行檢測，接下來ADC0809模塊就會采集到檢測的相關(guān)信號。通過模塊的轉(zhuǎn)換電路把接收到的信號切換為數(shù)字信號再傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)隨即會進(jìn)行快速響應(yīng)。MQ-2介紹天然氣、媒氣以及液化氣中的成分主要是氫氣，應(yīng)用這些氣體的場所是通過MQ-2型氣體傳感器進(jìn)行檢測，其優(yōu)勢表現(xiàn)在：抗干擾能力強(qiáng)，大量的干擾企業(yè)均不會影響到這個傳感器。MQ-2型氣體傳感器特征主要為：(1)使用了燒結(jié)半導(dǎo)體產(chǎn)生的敏感燒結(jié)體，R阻值十分穩(wěn)定，使得長時間運(yùn)作有了實(shí)現(xiàn)的契機(jī)。(2)其耗能低，通過大約0.7W的單電源來供電。(3)其靈敏度與信噪比很高，有利于對氣體進(jìn)行檢測。該氣體傳感器主要有兩個類型，即MQ-2A、MQ-2型，這兩種類型可對不同的氣體分子進(jìn)行檢測。器件的靈敏度：S=Ro/Rx為10—30。QM系列的S值約為8。Rx表示的是在丁烷濃度為0.2%時器件的阻抗。電路見右圖：器件的相關(guān)參數(shù)為響應(yīng)時長：Tr≤10s恢復(fù)時長：Tn≤60s升溫電壓：V﹢=5+0.2V升溫功率：0.7W左右抗干擾能力：在濕度與溫度發(fā)生變化時，丁烷濃度基本上不會存在誤報的情況。運(yùn)行環(huán)境：濕度保持在85%RH以下溫度應(yīng)當(dāng)處于-10℃與50℃之間下圖3.7主要為元件外形結(jié)構(gòu)圖：圖3.7MQ-2型元件外形結(jié)構(gòu)圖MQ-2型氣體傳感器主要是通過測量電極、微型AL2O3陶瓷管、加熱器、SnO2敏感層構(gòu)成的。一般被設(shè)置在不銹鋼或塑料設(shè)備內(nèi)。加熱器為其運(yùn)作創(chuàng)造了關(guān)鍵的條件。圖3.8氣體傳感器主要?dú)怏w濃度測試特性曲線氣體傳感器主要?dú)怏w濃度測試特性曲線見上圖。在丁烷濃度低于0.6%時的狀態(tài)下，傳感器的靈敏度很高。圖3.9氣體傳感器的通電時間特性曲線氣體傳感器的通電時間特性曲線請見上圖?？色@得的結(jié)論如下，通電之后60—90s，元件會處于穩(wěn)定待測態(tài)勢。MQ-2氣體傳感器的優(yōu)勢與工作參數(shù)為：特征如下：⑴能探測較為廣闊的范圍⑵具有良好的穩(wěn)定性，使用周期長⑶靈敏度較高同時響應(yīng)修復(fù)時間短⑷具有簡單的驅(qū)動電路ADC0809介紹這個芯片有引腳28條，每一個引腳功能為：2-1～2-8：表示的是輸出端。IN0～I(xiàn)N7：分別為輸入模擬量的端口。ADDA、ADDC、ADDBALE：地址鎖存允許信號；在有高電平輸入時才會發(fā)揮相應(yīng)效能。START：脈沖輸入端通過A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行開啟，在有單個正脈沖輸入時才能啟動。EOC：在完成A/D轉(zhuǎn)換時，此段有單個高電平輸出；轉(zhuǎn)換過程中始終是低電平的。OE：輸入高電平時可以順利將允許信號輸出；此端將單個高電平輸入僅在完成A/D轉(zhuǎn)換時才可以將輸出三態(tài)門開啟，再將數(shù)字量輸出。CLK：時鐘脈沖輸入端；需要時鐘頻率等于或低于640KHZ。REF（+）、REF（-）：正負(fù)極電壓。Vcc：表示的是電源，單一+5V。GND：接地端。數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)數(shù)個二極管就能組成LED數(shù)碼顯示器，處于以上發(fā)光二極管導(dǎo)通的環(huán)境中，和其相對應(yīng)的點(diǎn)或筆畫可以形成發(fā)光的現(xiàn)象，點(diǎn)與筆畫的組合發(fā)光之后，相應(yīng)的字符就會出現(xiàn)在人們面前。LED顯示器主要通過8個發(fā)光二極管組成以達(dá)到顯示的目的，共7個8字型排列的發(fā)光二極管，僅一個可以顯示小數(shù)點(diǎn)，處于右下角。主要有共陰極、共陽極這兩類顯示模式[5]。從而獲得結(jié)論為，8個二極管的陰極相連即為共陰極，通常情況下共陰極會接地，在陽極為高電平時，二極管才會發(fā)亮。共陽極和其不同，8個二極管的陽極相連即為共陽極，公共陽極和高電壓相連時，如果一個二極管陰極與低電平相接時，二極管就會發(fā)光。這次研究過程中主要使用共陽極的顯示模式。圖3.10所示為數(shù)碼管：圖3.10數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)依據(jù)單片機(jī)和LED接口形式的差異，兩類電量模式依次為動態(tài)顯示、靜態(tài)顯示，將8個段碼線（a→dp）分別與對應(yīng)的I/O鎖存器相連即為靜態(tài)顯示，在接收到字符顯示段碼之后，發(fā)光二極管開始工作，與之對應(yīng)的I/O口鎖存器中的數(shù)據(jù)就相對規(guī)定，在輸出的時候，也不會發(fā)生變化。在新的字符輸入其中之后，其對應(yīng)的段碼數(shù)據(jù)才會改變。在此基礎(chǔ)上，在靜顯示中可能會有無法閃爍的現(xiàn)象，亮度高，極易被軟件所管控。此控制模式的突出劣勢是占用了大量的線口，當(dāng)顯示的字符比較多時，電流也會不斷增加，同樣會增加電源的需求。這時肯定要使用動態(tài)顯示的模式。處于多位顯示的狀況中，把多位段選線相連，段選控制僅使用單獨(dú)的I/O口進(jìn)行管理。另一些公共極，位選只通過單個I/O口進(jìn)行運(yùn)作。換句話說，尋址一個相關(guān)的對口地址，來確定其中的一段[6]。任何時候，只有當(dāng)數(shù)碼管信息得到顯示之后，各個數(shù)碼管中的動態(tài)信息才能依次呈現(xiàn)出來。在特定時段中，只需借助一位數(shù)值的使用，就可將其他狀態(tài)確定出來，并完成鎖定。當(dāng)其中特定的位表現(xiàn)為顯示信號后的，其他位處于關(guān)閉狀態(tài)，依次類推，只要保證顯示與不顯示位之間的時間間隔較短，就能夠讓人們眼前產(chǎn)生視覺錯覺，達(dá)到暫留的效果，此外LED還具有余暉效應(yīng)[7]。動態(tài)顯示與靜態(tài)顯示的電路圖見下圖：圖3.11靜態(tài)顯示圖圖3.12動態(tài)顯示圖報警模塊燈光提示電路圖3.13燈光提示電路這一次研究主要借助LED燈進(jìn)行預(yù)警，其是能將電能變換成光的特定元件；其優(yōu)勢十分突出，并且使用壽命長，極易存儲，耗能少、光的效率很高。是現(xiàn)階段主要普遍使用的新能源；還是當(dāng)前發(fā)展前景比較廣闊的綠色光源。與一般的白熾燈相比，其發(fā)光效率要超出許多。這些年半導(dǎo)體材料的開發(fā)速度逐步加快，從中獲得了顯著的研究成果，效率提升了大約一千倍；并且顏色不斷多；在這次研究中將LED當(dāng)做燈光預(yù)警對火災(zāi)進(jìn)行報警處理。聲音報警電路圖3.14聲音報警電路這次研究選用了蜂鳴器，其是一種聲音提示。蜂鳴器借助直流電壓來供電，是特定的電子迅響器，其通常被用在打印機(jī)和計(jì)算機(jī)等辦公設(shè)備中，可以發(fā)出相應(yīng)的聲音；蜂鳴器主要有電磁式蜂鳴器、壓電式蜂鳴器。然后對蜂鳴器的驅(qū)動電路進(jìn)行闡述。其構(gòu)成部分包括限流電阻、蜂鳴器與三極管。蜂鳴器發(fā)出一定的聲音；在兩端添加直流電壓，亦或施加方波時會有聲音出現(xiàn)；其參數(shù)為驅(qū)動模式、工作頻率、工作電流以及電壓、相應(yīng)尺寸與聲音發(fā)出的方向等；需要參照自身的實(shí)際進(jìn)行選擇合適的參數(shù)；筆者這次研究選用了源蜂鳴器。見上圖3.14，三極管Q1具有開關(guān)的功能，在低電平時，三極管處于飽和狀態(tài)同時順利導(dǎo)通，蜂鳴器順利發(fā)出聲響；但在高電平時，三極管閉合，那么蜂鳴器就沒有聲音。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序流程圖基于完成硬件開發(fā)，從穩(wěn)壓源的層面來看軟件設(shè)計(jì)，缺少了恒壓源就如同人少了血液一樣；器件確立之后，在設(shè)計(jì)軟件方面的決策就清晰了很多；設(shè)計(jì)的主要思路為：將系統(tǒng)通電后，對各端口進(jìn)行初始化處理；系統(tǒng)會自動設(shè)置輸出電壓以及電流；按鍵模塊的單片機(jī)對狀況進(jìn)行掃描，同樣進(jìn)行掃描的還有顯示模塊的位選端口，依據(jù)預(yù)先規(guī)定的顯示子程序與按鍵的掃描狀態(tài)進(jìn)行回應(yīng)。當(dāng)出現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的相關(guān)數(shù)據(jù)和顯示的數(shù)據(jù)相同時，單片機(jī)會將相應(yīng)的電壓數(shù)據(jù)傳送至D/A轉(zhuǎn)換，穩(wěn)壓輸出模塊主要應(yīng)對接下來的任務(wù)；總的軟件設(shè)計(jì)狀況見下圖：圖4.1系統(tǒng)程序流程圖主程序模塊在程序正產(chǎn)運(yùn)作后，D/A轉(zhuǎn)換將預(yù)先初始化子函數(shù)定義的變量。轉(zhuǎn)化初始化隨后展開。在AD轉(zhuǎn)化完成外部中斷時；會對轉(zhuǎn)換值進(jìn)行讀?。唤酉聛碚{(diào)用控制把電壓變量切換為模擬電路相關(guān)數(shù)值；主程序的相應(yīng)代碼如下：顯示子函數(shù)模塊應(yīng)當(dāng)對顯示函數(shù)的名稱進(jìn)行界定，先界定成display。以下為代碼編制與注釋。功能鍵模塊在設(shè)計(jì)過程中的數(shù)據(jù)輸入的重點(diǎn)是功能鍵模塊，掃描函數(shù)首先掃描復(fù)位按鍵，在檢測過程中，通過0為DA變量賦值，接下來退出主函數(shù)的WHILE語句。在展開掃描按鍵與按鍵減的相關(guān)操作，在按鍵狀態(tài)發(fā)生變化時，將對電壓DA變量進(jìn)行+1或者－1處理，以期讓煙霧閥值改變；相應(yīng)的程序見下文。以下為添加煙霧閥值：以下為減小煙霧閥值：軟件的編譯和調(diào)試根據(jù)以往積累的單片機(jī)相關(guān)理論知識，我了解了KEILC51的C語言相關(guān)研發(fā)系統(tǒng)；其具有十分強(qiáng)大的兼容性，類型不同的單片機(jī)芯片均能順利兼容運(yùn)行；還有模擬、編輯和編譯等作用。其可以把程序調(diào)試、項(xiàng)目控制以及源代碼編輯等統(tǒng)一納入到較強(qiáng)功能的環(huán)境中，其研發(fā)環(huán)境十分發(fā)達(dá)，同時便于應(yīng)用與操作；相應(yīng)的特質(zhì)包括：·用戶可以定義密碼序列的全功能編輯器·下拉式的菜單應(yīng)用界面能增加外部相關(guān)程序·能科學(xué)控制項(xiàng)目管理器，同時能建設(shè)與存儲相關(guān)項(xiàng)目·設(shè)置中具有全部環(huán)境的對話框以及開發(fā)工具·可借助編制與鏈接應(yīng)用程序的集成程序來生成工具將編制完成的程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼，接下來進(jìn)行模擬或調(diào)試硬件。系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)以往的相關(guān)課程設(shè)計(jì)，掌握了收音機(jī)器件焊接以及調(diào)試相關(guān)知識，此時的調(diào)試與焊接已非常熟練；我通過電力電子課程熟知了DC/AC轉(zhuǎn)換電路的焊接，積累了部分經(jīng)驗(yàn)，因此對設(shè)計(jì)這個恒壓源我胸有成竹。根據(jù)學(xué)習(xí)的電子線路相關(guān)課程，使我了解了PCB設(shè)計(jì)，最初是通過覆銅板設(shè)計(jì)PCB實(shí)現(xiàn)器件的位置安放，但如此下來會出現(xiàn)大量問題；最終借助洞洞板來操作，我也設(shè)法將器件安放的更加規(guī)整；主要通過既有的排線來操作后續(xù)的電路和焊接任務(wù)。下圖為焊接的結(jié)果：圖5.1焊接圖1圖5.2焊接圖2調(diào)試時首先需要明確硬件電路的機(jī)理是否科學(xué)，能否達(dá)到預(yù)期成效等；其次對電路進(jìn)行焊接后，我查看了電路焊接有沒有出現(xiàn)問題。在檢查過程中，我主要分模塊進(jìn)行查看；并且一一檢查了煙霧檢測電路、單片機(jī)控制的電路、控制電路。檢查發(fā)現(xiàn)的問題主要包括：未對管教的順序進(jìn)行查看，焊接時出現(xiàn)了順序錯誤；不得不再次購買、焊接。煙霧值不正常；閱覽了大量資料后，我才知道煙霧傳感器首次使用時要通電一定的時長才可以順利運(yùn)作。我還對該傳感器進(jìn)行了老化實(shí)驗(yàn)。結(jié)論火災(zāi)是火勢不在人們掌控的范圍內(nèi)的災(zāi)害，其嚴(yán)重威脅著打架的身心健康與財(cái)產(chǎn)，并對社會帶來了巨大的負(fù)面影響；在這次研究過程中，我查看了大量的文獻(xiàn)資料，對此問題進(jìn)行細(xì)致分析，設(shè)計(jì)了火災(zāi)預(yù)警器；其具有較高的實(shí)用價值；同時便于制作，可以普遍應(yīng)用在各種建筑物內(nèi)。本次研究的火災(zāi)預(yù)警體系主要有控制處理器電路、傳感器電路這兩部分構(gòu)成；前者基于STC89C51，編譯相關(guān)信號，展現(xiàn)人機(jī)交互功能。從程序編制方面來看，筆者通過單片機(jī)的內(nèi)部相關(guān)資源現(xiàn)主要提升了該系統(tǒng)的運(yùn)行效率。本次探討的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)不會占用太多的空間，并且耗能較低，結(jié)構(gòu)