消防预警系统毕业论文.doc

毕业设计说明书 消防预警系统毕业论文消防预警系统毕业论文 目目 录录 1 1 前言前言 1 1 2 2 系统方案设计系统方案设计 2 2 2 1 总体方案描述 2 2 2 方案论证 2 2 2 1 方案一 2 2 2 2 方案二 3 2 2 3 方案三 3 2 3 方案选择 4 3 3 单元模块电路设计单元模块电路设计 5 5 3 1 信号采集系统电路设计 5 3 1 1 CO2 检测的意义 5 3 1 2 CO2 传感器 TGS4160 5 3 1 3 二氧化碳传感器 TGS4160 工作原理 7 3 2 信号调理电路设计 9 3 2 1 放大器的基本原理及应用 9 3 2 2 运算放大器 TLC271 的基本特点 11 3 2 3 A D 转换基本原理 12 3 2 4 ADC0809 的结构及转换原理 13 3 2 5 ADC0809 与单片机 AT89C52 接口电路 16 3 3 浓度显示模块设计 17 3 4 声音报警单元电路设计 20 3 5 排烟驱动电路单元模块设计 21 3 5 1 常用继电器的工作原理 21 3 5 2 继电器主要产品技术参数 22 3 5 3 继电器测试 22 3 5 4 继电器的电符号和触点形式 23 3 5 5 继电器的选用 23 3 6 单片机控制系统设计 24 3 6 1 单片机的应用 25 3 6 2 AT89C52 介绍 26 3 6 3 单片机外围电路设计 29 3 7 电源设计 30 毕业设计说明书 3 8 系统设计 31 4 4 程序设计程序设计 3232 4 1 程序功能介绍 32 4 2 程序流程图设计 32 4 2 1 声音报警程序流程图 32 4 2 2 A D 转换程序流程图设计 33 4 2 3 系统流程图设计 34 4 3 系统程序设计 35 5 5 结论结论 3838 6 6 总结与体会总结与体会 3939 7 7 致谢致谢 4040 8 8 参考文献参考文献 4141 附录附录 4242 附录 1 系统电路图 42 附录 2 外文文献翻译 43 毕业设计说明书 第 页0 毕业设计说明书 1 前言前言 我国消防预警系统的发展经历了从无到有 从简单到复杂的发展过程 其智能化程度也 越来越高 特点是随着计算技术和检测控制技术的发展 使火灾自动探测报警技术有一个很 大的飞跃 目前我国火灾自动报警控制系统大多应用在大型仓库 商场 高级写字楼 宾馆 等场所 它们所用的都是一些采秀集中一区域报警控制方式的智能化程度较高的总线式报警 控系统 而一些象住宅区和商业住宅楼等特别需要设置一种单一或域连网的廉价实用的火灾 自动报警探测装置 在欧美等一引起发达国家和地区新建民用住宅房时 规范都要示必须安 装火灾自动探测报警装置例如美国在七十年代 1976 年 6 月 16 日颁发 联邦法规中明确规 定所有的新建公寓 住宅 活动住房等都必须安装家用感烟火灾报警器 因此其火灾探测报 警器便由 1971 年的年销售量 5 万只一跃上升到 1976 年的 800 万只 目前保持在年销售量 1500 万只左右 市场容量很大 在我国的一些发达的地方 现在对这些产品的需求也很大 现代建筑的特点是楼层不断加高 这主要是从缓解城市用地紧张的角度出发的 同时还 便于集中供电 供热 供气 便于集中控制和管理 现在 不论是普通型 比如民用住宅 还是豪华型 比如高级宾馆 的高层建筑 都日益重视防火和安全技术的普及应用 因为其 楼层多 人员密集 如果发生火灾 疏散困难 扑救也困难 势必造成严重的人员伤亡和财 产损失 为了保障高层建筑安全可靠 必须设计出具有可靠性高 实时性好的火灾自动报警 与消防系统 其要求是 1 当有火情发生时 能以最快的速度检测报警 并能检测火情发生的具体地点 特 定的地址编码 2 经查实确认后 能及时的通报消防部门灭火 3 系统本身应有自身故障检测的功能 如系统欠电压报警和自检功能等 保证自动 报警系统功能完好 4 较高的系统抗干扰能力 防止系统发生误报警 利用气体 烟雾传感器构成各种消防预警系统的方案已经很成熟 但这类系统的设计是 基于当出现火灾时 强烈的火焰及很浓的烟雾条件下使报警系统动作的 因而 这类系统不 需要传感器有很高的灵敏度 同时由于传感器易受工作环境的温度 湿度等多种因素的影响 也不可能设置太高的灵敏度 显然这样的系统是无法用于现代居室及建筑等公共场所禁止吸 烟的烟雾检测 采用单片机技术的高灵敏度的烟雾报警装置 可以实现对一定范围内烟雾浓 度的检测 1 第 页1 毕业设计说明书 2 2 系统方案设计系统方案设计 2 12 1 总体方案描述总体方案描述 本设计要求通过单片机控制技术设计一个消防预警系统 该系统能够通过对烟雾浓度的 检测实现消防报警功能 并通过 LED 数码管实时显示烟雾浓度值 在烟雾浓度超过一定值时 通过声音报警电路报警和自动启动排烟设备 以达到消防报警的功能 2 22 2 方案论证方案论证 本设计共有三套备选方案 下面分别介绍这三种方案 2 2 12 2 1 方案一方案一 单片机微控制器 AT89C51 光电式烟雾 传感器 运算放大器 uA741 A D 转换器 AD673 LED 浓度 显示 电铃报警电路 排烟驱动电路 图2 2 1 方案一原理框图 在本方案中 采用光电式烟雾传感器作为烟雾浓度检测器件 运算放大器则采用uA741 作为放大器件 单片机微控制器则使用AT89C51 浓度显示使用LED数码管显示 报警电路使 用电铃报警 排烟控制单元则使用继电器控制风扇排烟 第 页2 毕业设计说明书 2 2 22 2 2 方案二方案二 单片机微控制 器 AT89C52 CO 传感器 QM N7 信号调理 电路 LED 浓度显示 电铃报警电路 光电耦合控制排 烟驱动电路 图2 2 2 方案二原理框图 在本方案中 使用CO检测传感器QM N7 烟雾信号检测传感器件 单片机微控制系统和 烟雾浓度显示与方案一相同 报警器则采用电铃报警 排烟驱动使用光耦隔离驱动后项排烟 设备 2 2 32 2 3 方案三方案三 CO2传感器 TGS4160 信号调理电路 放大 A D 单片机微控制 器 AT89C52 LED 浓度 显示 蜂鸣器 报警电路 继电器控制排 烟驱动电路 图2 2 3 方案三原理框图 本方案运用CO2传感器TGS4160作为烟雾信号检测传感器件 单片机微控制系统采用 AT89C52作为微处理器 烟雾浓度显示采用LED数码管显示 排烟驱动电路则采用继电器控制 风扇开关以实现排烟 报警电路采用蜂鸣器作为报警提示 第 页3 毕业设计说明书 2 32 3 方案选择方案选择 TGS4160是一种固态电化学型传感器 该器件体积小 寿命长 选择性和稳定性好 能 广泛运用于通风换气或CO2气体的长期监测等应用场合 QM N7 型气敏元件是以铁的氧化物 为主材料的N型半导体气敏元件 其作用的原理是 当元件接触一氧化碳气体时 其电导率 随气体浓度的增加而迅速增高 光电式烟雾传感器由一只红外发射管 一只红外接收管和烟 室组成 在正常状态下 红外接收管不能接收到红外发射管发射的光信号 在烟雾进入烟室 后 由于烟粒子的 漫反射 作用 红外接收管就会接收到红外发射管发射的光信号并产生 光电流 实现由烟雾信号到电信号的转变 用继电器控制风扇开关以实现排烟 继电器可以驱动后端较大电压 而采用光电耦合器 隔离 可以实现与后端电路的干扰之间电气隔离 单片机AT89C52是一种低功耗 高性能CMOS8位微控制器 它有8K字节Flash闪速存储器 256字节内部RAM AT89C51是一种低电压 高性能CMOS 8位单片机 片内含4K的EPROM和128 字节的随机存取数据存储器 RAM 运算放大器uA741输入电源电压 3 18V和 3 18V 采用双电源供电 输入阻抗 1M 功率50mW TLC271输入电压采用单 双电源3 16V供电均可 输入阻抗高达 1012k 而输入失调电压仅为0 1 V V 通过对上述方案及器件的比较 方案三较为适合本设计系统的要求 据研究表明在火灾 事故中 产生的烟雾中大部分成分是 CO2 所以以 CO2检测作为消防预警有比较实际的意义 和作用 根据 TGS4160 的特性 信号调理电路的放大器需要选择输入阻抗高 失调电压小的 器件 所以综合选择方案三作为本次设计的系统方案 且方案三在技术上较为成熟 3 3 单元模块电路设计单元模块电路设计 3 13 1 信号采集系统电路设计信号采集系统电路设计 本系统信号采集系统为对空气中 CO2气体浓度检测 由于 CO2在空气所占比例较高 所以 第 页4 毕业设计说明书 一直以来 CO2浓度是衡量空气质量的主要指标 同时 通过研究表明在火灾中 燃烧引起的 大量浓烟中 其主要成分就是 CO2气体 3 1 13 1 1 CO2CO2 检测的意义检测的意义 尽管环境科学早有定论 二氧化碳浓度是表征环境空气质量好坏的主要指标之一 但由 于对这种惰性起缺乏一种工作稳定 测量精确度而又使用经济的传感器 以致基于二氧化碳 浓度测量的空气质量控制系统至今仍未得到广泛采用 现在新型固体电解质传感器的问世 已经能够为空气质量控制系统生产一些工作稳定 反应迅速的二氧化碳传感器 TGS4160就 是其中之一 在二氧化碳浓度测量中应用最广的是一种名为 非色散红外线吸收 简称NDIR 的技 术 它利用二氧化碳吸收波长4 27um红外线的物理特性来有选择地准确测量二氧化碳的分压 尤其是在二氧化碳绝对浓度很高 甚至高达100 的情况下更能准确测量起浓度 令人遗憾 的是 这种方法在测量浓度较低二氧化碳时要求红外线通过较长的光学路径 才能获得足够 明显的吸收效应 该红外线测量法具有长期稳定和不使用活动部件的优点 但体积庞大 需 要使用精密光学镜头 因而制造成本相当昂贵 时常上有少数采用液体电解质的二氧化碳传感器 其主要缺点是寿命短 输出不稳定和 读数再现性差 此外 还存在泄露电解液的危险 因此 这种传感器不适合用于通风控制系 统 某些固体具有内部离子可以移动的特性 因而适合用作气体传感器的电解质 尤其适合 用来检测 CO2 NOX 或 NASICON 等气态氧化物 NOX 是基于钠的超电离导电材料 NASICON 则 是一种可以传导钠离子的陶瓷材料 后者的化学分子式是 Na1 xZr2SixP3 xO12 其中 0 xt1 就从Q14端输出高电平 立即将89C52复位 把CPU 拉回 到正常运行状态 然后CPU又将CD4046复位 使Q14恢复成 低电平 R3与C2组成微分电路 可将P3 5口输出的复位电平变成复位脉冲 可见 看门狗具 有监视器与执行器的作用 是提高智能化单片机测控系统可靠性的有效措施之一 在本设计 中单片机外部时钟频率采用12MHz晶振提供 5 第 页29 毕业设计说明书 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 1 Jan 2002 Sheet of File F tu MyDesign1 ddbDrawn By 1 2 Q14 4 6 Uss CP0 CP0 CP1 R 13 14 15 Udd U7 CD4046 R17 200K R16 130K C7 100P 5V R15 82K R14 10K C6 1000P P3 5 RESET 图 3 6 2 看门狗电路 3 73 7 电源设计电源设计 本设计中直流稳压电源由电源变压器 整流滤波电路及稳压电路组成 电源电路如图3 7 1 所示 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 29 May 2007Sheet of File D 业业业 业业业业 业业业业业业 tu MyDesign1 ddbDrawn By Vin 1 GND 2 Vout 3 U8 7805 E1 3300uF E2 1000uF C9 0 1uF C8 0 1uF 5V C13 0 1uF C11 0 1uF C12 0 1uF C10 0 1uF D3 1N4007 D4 DIODE D5 DIODE D6 DIODE D7 DIODE 9V 1N4007x4 T1 TRANS1 220V 图 3 7 1 电源电路 电源变压器的作用是将电网 220V 的交流电压 V1 变换成整流滤波电路做需要的交流电压 V2 变压器副边与原边的功率比 P1 P2 为变压器的效率 第 页30 毕业设计说明书 整流二极管 D4 D7 组成单相桥式整流电路 将交流电压变成脉冲的直流电压 再经滤 波电容 C 滤除纹波 输出直流电压 调整管与负载电阻相串联 组成串联式稳压电路 根据本系统设计要求 直流电源值输出应为 5V 所以集成稳压器选用 CW7805 型 这样 经过整流和滤波后即得到 5V 的直流稳压电源 2 3 83 8 系统设计系统设计 本设计通过二氧化碳传感器 TGS4160 采集现场烟雾浓度信息 而浓度的变化则导致电压 的变化 将传感器输出的电压值经运算放大器 TLC271 放大处理 得到适合 A D 转换的电压 值 由于 ADC0809 的输入模拟电压值在 0 5V 之间 TGS4160 的输出电压为 220 490mV 所 以 TLC271 的放大倍数为 Av R2 R1 100K 10K 10 将该电压作为 ADC0809 的 8 路模拟输入端的任一路输入 通过 ADC0809 的 A B C 与 ALE 控制 8 路模拟通道的切换 AD 转换器 ADC0809 将该模拟电压转换为 8 位二进制的数字量 将该数字量直接输入到单片机 AT89C52 的 P1 口 利用单片机提供的地址锁存允许信号 ALE 经 D 触发器二分频后获得 ALE 脚的频率是单 片机时钟频率的 1 6 但每当访问外部数据存储器时 将少一个 ALE 脉冲 本设计中单片机 始终频率采用 12MHz 则 ALE 脚的输出频率为 2MHz 再经两次二分频后为 500KHz 作为 ADC0809 的时钟频率连接到 ADC0809 的第 10 引脚 ADC0809 的 EOC 引脚输出为高电平 经反向器后变为低电平连接到单片机的 INT1 引脚 作为中断请求信号 既 A D 转换结束后待单片机做数据采集处理 将P2 4作为片选信号和单片机AT89C52的写信号线经一或非门后连接至ADC0809的 ALE START引脚 作为地址锁存和转换启动 由于ALE和START连在一起 因此ADC0809在锁 存通道地址的同时 启动并进行转换 P2 4和单片机读信号线经一或非门后连接至ADC0809 的OE引脚 用以打开三态输出锁存器 单片机控制系统将A D转换后的数据通过固定的转换公式即可得 到 TGS4160两极之间变化的电势值 EMF TGS4160的输出电压为 220 490mV 而测试实验中 EMF 在350ppm 3500ppm中的值 44 72mV 所以 A D转换得到的8位数字信号 ad ad 72 256 0 72 第 页31 毕业设计说明书 即得到烟雾的浓度值 EMF经过运算处理通过两位LED数码管显示出实时的烟雾浓度信息 并与单片机内部设 定的报警门限浓度值想比较 如果超过设定的标准值则在单片机P2 2输出2ms的方波来控制 蜂鸣器报警 同时置管脚P2 3低电平 三极管饱和导通 继电器开关合并使控制风扇的电源 导通 达到排烟的目的 4 4 程序设计程序设计 4 14 1 程序功能介绍程序功能介绍 在本设计中程序部分的主要功能是通过控制 A D 转换器 ADC0809 实现 TGS4160 对烟雾浓 度信号的采集 并对采集的烟雾浓度进行数据处理 与由软件设定的门限值比较 如果超过 该值则发出声音进行报警和启动风扇排烟 并能通过 LED 数码管实时显示烟雾浓度值 以达 到消防预警和控制的作用 4 24 2 程序流程图设计程序流程图设计 4 2 14 2 1 声音报警程序流程图声音报警程序流程图 本段程序是利用延时子程序产生矩形波序列 同频矩形波的个数和矩形波的脉宽通过中 断服务程序来来更新 中断服务程序控制频率变化的方向 即频率升高和降低交替变化 利 用修改 T0 中断时间常数重装来更新同频矩形波的延时时间 可以通过修改参数 R1 来更新不 同频率波形频率 开始 初始化 P1 0 置高电平 延时 P1 0 置低电平 延时 RETT 第 页32 毕业设计说明书 图 4 2 1 声音报警控制程序流程图 4 2 24 2 2 A DA D 转换程序流程图设计转换程序流程图设计 A D 转换程序设计是利用 ADC0809 的 EOC 引脚在转换结束后发一个高电平信号 用该信 号反向后作为单片机的中断请求信号 单片机接收到该信号后 置单片机 P2 4 WR RD 低 电平 P2 4 与 WR 或非后连接 ADC0809 的 START 和 ALE 引脚 用以锁存地址通道和启动 A D 转换 P2 4 与 RD 经或非后作为 ADC0809 的 OE 信号用以打开三态输出锁存器 即可将 A D 转换后的数字信号发送至单片机的内部 ROM 中 等待单片机下一步处理 初始化 AD0809 启动 AD0809 等待转换 完毕 发送中断请求信号 准备发送数据 读出气体浓度值 送入 AT89C52 N 置 P2 4 WR RD 低电平 Y 开始 结束 第 页33 毕业设计说明书 图4 2 2 A D转换流程图 4 2 34 2 3 系统流程图设计系统流程图设计 本系统程序设计流程是 启动 D转换 待A D转换结束后将A D转换后的数据发送到单片 机内部进行数据处理 将处理得到的浓度值通过LED数码管显示出实时浓度值 并与单片机 内部设定的门限值进行比较 如果超出该浓度值则启动声音报警电路和排烟电路 开始 启动 A D 转换 转换是否结束 数据采集 浓度值是否超过 设定值 数据处理显示 启动声音报警 排烟风扇 N Y N Y 第 页34 毕业设计说明书 图4 2 3 系统程序流程图 4 34 3 系统程序设计系统程序设计 本系统程序是在爱 Keli C 编译环境下开发的 主要程序包括 传感器采集程序 A D 转换程序 读数据程序 数据处理程序 浓度显 示程序 报警程序和排烟驱动程序 程序如下 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit P2 0 P2 0 sbit P2 1 P2 1 sbit P2 2 P2 2 sbit P2 3 P2 3 sbit P2 4 P2 4 sbit ad busy P3 3 sbit P3 5 P3 5 sbit P3 6 P3 6 sbit P3 7 P3 7 uchar code table 10 0 x3f 0 x06 0 x5b 0 x4f 0 x66 0 x6d 0 x7d 0 x07 0 x7f 0 x6f void ad0809 void baojing void define IN0 XBYTE 0 x7ff8 设置 AD0809 的通道 0 地址 void main IP 0X04 置 INT1 高优先级中断 IE 0X84 INT1 开中断 CPU 开中断 uint data ad a b i ad0809 ad ad ad 72 255 ad ad 0 72 第 页35 毕业设计说明书 a ad 10 a 存放显示的十位数 b ad 10 b 存放显示的个位数 for i 0 i70 baojing void 设定一个报警值 P2 3 0 启动排烟电路 void ad0809 uchar idata x AD 转换子程序 uchar j uchar xdata ad adr ad adr while ad busy 0 P3 6 0 P3 7 0 P2 4 0 x ad adr 存转换结果 for j 0 j 5 j 延时 等待 EOC 变低 第 页36 毕业设计说明书 j j void baojing void 在 P2 2 输出 2ms 的方波来控制蜂鸣器报警 TMOD 0 x01 定时器 0 方式 1 TR0 1 启动 T for TH0 65536 1000 256 TL0 65536 1000 256 do while TF0 查询等待 TF0 置位 P2 2 P2 2 TF0 0 软件清 TF0 第 页37 毕业设计说明书 5 5 结论结论 本系统设计是通过单片机技术的高灵敏度的消防预警系统 本方案的原理是通过对空气 中CO2烟雾的浓度的检测来判别是不是火灾事故 若发生火灾 则启动报警和排烟以达到缓 解灾害的目的 在本设计中利用的是一种新型的固态电化学型CO2检测传感器TGS4160 利用 传感器输出的电压信号的变化值来控制报警和排烟电路 可以实现对较低烟雾浓度的检测 并克服了温度和湿度的影响 可以广泛运用于室内监控系统 在本系统中 由于 A D 转换器 ADC0809 是 8 路模拟输入的数模转换器 比较利于系统的 扩展 利用该特点 只需要改变较少的硬件电路 就可以同时对 8 个不同地点进行检测 或 者通过不同的参考物 如温度 湿度 其它火灾产生的气体等 来同时监测 以达到精确报 警的目的 同时 A D 转换精度不高 对滤波等信号调理电路方面知识的缺乏使得在本设计中存在对 原始信号处理中设计不周全 未能使本消防预警系统性能达到较高的水平要求 在程序设计 方面由于对单片机外部电路地址分配知识的欠缺 使得程序设计未能充分体现出外围电路的 具体实现步骤 在以后的学习和工作中进一步加深对智能控制系统反面知识的学习 以便能改善消防预 警系统的性能 第 页38 毕业设计说明书 6 6 总结与体会总结与体会 通过本次毕业设计 加深了对单片机及单片机系统设计方面的知识 对今后的工作起到 很大的帮助 使我对智能控制系统方面有了进一步的理解 掌握了丰富的设计经验 同时也 补充了平时学习的不足 这次毕业设计也使我体会到应该掌握丰富的理论知识 理论是设计的前提 但同时又决 不能局限于理论 设计能够从理论设计和工程实践相结合 巩固基础知识与培养创新意识相 结合 个人作用和集体协作相结合等方面全面的培养学生的全面素质 同时 通过这次毕业设计 使我了解了完成的一个系统设计的基本过程和思路 也培养 了一个电子工程师的基本专业素质和专业修养 这些对我们在将来的工作和学习当中都会有 很大的帮助 在设计过程中 对文献资料的的查阅 对设计也起到了很大的帮助作用 一个人在学习 的过程中 从教材上只能获取最基础的 少量的知识 要想做一个完整的 优秀的系统 要 从不同的资料中去获取 要有针对性地查找资料 然后加以吸收利用 以提高自己的应用能 力 而且还能增长自己见识 补充最新的专业知识 在本次设计的过程中 充分体现了团队合作的精神 一个人的力量是有限的 只有依靠 团队合作的力量才能快速 有效的完成 在设计中 本组同学给我提出了许多意见和建议 对我的设计起到了很大的帮助 由于本人水平有限 在本系统中存在许多发现或为发现的错误和不足 希望各位老师和 同学能指正 第 页39 毕业设计说明书 7 7 致谢致谢 本论文是在的大力帮助和指导下完成的 师视野开阔 为我提供了极大的发挥空间 老 师做学问是严谨细致 一丝不苟的作风是我工作 学习中的榜样 开朗的个性和宽容的态度 令人倍感温馨 老师在我做毕业设计的日子里 对我论文的选题 研究和撰写都给了悉心的指导和极大 的支持 他们把自己渊博的学识毫不保留地传授给了学生 并用自己特有的方式培养了我独 立从事科学研究的能力 在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意 再此也向本小组的其他 5 位同学表示感谢 在设计中你们向我提供了宝贵的资料 指出 了我设计中许多不足和错误 感谢四年来所有任过课的教授 老师们 他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给与我 无尽的启迪 帮助我很快的融入电子信息这门博大的学问中 大学四年的耳濡目染 潜移默 化 使我接受了全新的思想观念 树立了宏伟的学术目标 领会了基本的思考方式 掌握了 通用的研究方法 为本文的撰写打下了坚实的理论基础 具体应用时游刃有余 第 页40 毕业设计说明书 8 8 参考文献参考文献 1 中国期刊全文数据库 CNKI 2 沙占友 新型特种集成电源及应用 人民邮电出版社 1998 3 3 张毅刚 彭喜元 新编 MCS 51 单片机应用设计 哈尔滨工业大学出版社 2003 7 4 唐颖 阮文海 现代电子技术 2004 年第 19 期 5 沙占友 王彦朋等 单片机外围电路设计 电子工业出版社 2003 1 6 高春甫 艾学忠 微机测控技术 科学出版社 2005 8 7 周继明 江世明 传感器技术与应用 中南大学出版社 2005 3 8 余永权 汪明慧 黄英 单片机在控制系统中的应用 北京 电子工业出版社 2004 2 9 王云景 赵红旗 二氧化碳传感器 TGS4160 的原理与应用 国外电子元器件 2004 年第 2 期 10 谢自美 电子线路设计 实验测试 第二版 武汉 华中科技大学出版社 200 7 第 页41 毕业设计说明书 附录附录 附录附录 1 1 系统电路图 系统电路图 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date 2 Jun 2007 Sheet of File F 业业业业业 业业业 业业业业 业业业业业业 tu MyDesign1 ddbDrawn By EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD P3 7 17 WR P3 6 16 INT0 P3 2 12 INT1 P3 3 13 T0 P3 4 14 T1 P3 5 15 P1 0 1 P1 1 2 P1 2 3 P1 3 4 P1 4 5 P1 5 6 P1 6 7 P1 7 8 P0 0 39 P0 1 38 P0 2 37 P0 3 36 P0 4 35 P0 5 34 P0 6 33 P0 7 32 P2 0 21 P2 1 22 P2 2 23 P2 3 24 P2 4 25 P2 5 26 P2 6 27 P2 7 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD P3 1 11 RXD P3 0 10 U5 AT89C52 R2 100k 3 2 1 84 U1A TL C271 R1 10k Vi R3 2K 5V 6 业业5 43 2 1 CGQ1 TGS4160 5V Y1 12M C3 30pF C2 30pF IN 0 26 msb2 1 21 2 2 20 IN 1 27 2 3 19 2 4 18 IN 2 28 2 5 8 2 6 15 IN 3 1 2 7 14 lsb2 8 17 IN 4 2 EOC 7 IN 5 3 ADD A 25 IN 6 4 ADD B 24 ADD C 23 IN 7 5 ALE 22 ref 16 ENABLE 9 ST ART 6 ref 12 CLOCK 10 U2 ADC0809 U4 74LS02 U4 74LS02 U3 74LS04 RD 1D 1CP 1SD 1Q 1Q GND 2Q 2Q2SD 2CP 2D 2RD VCC U6 74LS74 5V 5v Vin 1 GND 2 Vout 3 U8 7805 E1 3300uF E2 1000uF C9 0 1uF C8 0 1uF R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 5V 5V C13 0 1uF C11 0 1uF C12 0 1uF C10 0 1uF D31N4007 100 8 1 2 Q14 4 6 Uss CP0 CP0 CP1 R 13 14 15 Udd U7 CD4046 R17 200K R16 130K C7 100P 5V R15 82K R14 10K C6 1000P P3 5 R11 1K Q1 9015 D1 1N4007 5V LS1 SPEAKER R12 200 R13 5 1K C4 100Uf Q2 9015 5V D2 1N4148 JD Q1 JD Q T 71 业业业业业 C1 100pF C5 0 01uF 250V D4D5 D6D7 1N4007x4 a 7 b 6 c 4 d 1 e 3 f 8 g 9 dp 2 G1 10 G2 5 LE D1 2L ED CC RESET T1 TRAN S1 9V220V 第 页42 毕业设计说明书 附录附录 2 2 外文文献翻译 外文文献翻译 中文翻译 火灾自动报警系统火灾自动报警系统 在社会生活中 火灾是威胁公共安全 危害人们生命财产的灾害之一 当今 火灾是世 界各国人民所面临的一个共同的灾难性问题 它给人类社会造成过不少生命 财产的严重损 失 随着社会生产力的发展 社会财富日益增加 火灾损失上升及火灾危害范围扩大的总趋 势是客观规律 据联合国 世界火灾统计中心 提供的资料介绍 发生火灾的损失 美国不 到 7 年翻一番 日本平均 16 年翻一番 中国平均 12 年翻一番 全世界每天发生火灾 1 万多 起 造成数百人死亡 近几年来 我国每年发生火灾约 4 万起 死 2000 多人 伤 3000 4000 人 每年火灾造成的直接财产损失 10 多亿元 尤其是造成几十人 几百人死亡的特大恶性 火灾时有发生 给国家和人民群众的生命财产造成了巨大的损失 严峻的现实证明 火灾是 当今世界上多发性灾害中发生频率较高的一种灾害 也是时空跨度最大的一种灾害 火灾自动报警系统 又称防灾自动报警系统 英语上表示为 Automatic Fire Alarm System 所以行业内习惯上称做 FAS 火灾自动报警系统是针对公众云集的场所 为保障 广大民众的生命安全和保卫公共建筑的财产安全以及万一发生火灾危险时 为最大限度地救 护生命而设置的一套消防设备 因此 火灾自动报警系统应做到安全适用 技术先进 经济 合理 应具有自动报警 手动报警 火灾事故广播及消防紧急对讲电话 自动及手动控制消 防联动设备等功能 一般而言 在一个相对集中的建筑群中 都有一个核心的管理部门 来对本设施的安全负 责 这便是普遍意义上的消防控制室 在地铁这种远距离 跨区域 连接流动载体的大型建 筑物中 由于流动的分散和集中 重要的环节更多地在各个车站内展开 所以 一条地铁线 路上 每个地铁车站内 都由车站控制室 承担了本站及相邻两站上下行区间隧道的全部的 安全职责 而且 地铁运营管理机制上 还必须有一个运筹帷幄的指挥中心 控制中心 这 时 就必须把散布在这条地铁沿线的消防控制权力 集中到中央控制室 基于这种实用意义上的基本架构 地铁的火灾自动报警系统被设计成具有中央控制室和车 站控制室二级监控管理功能的网络系统 控制中心的中央控制级可接受全线火灾自动报警系 统的各种状态信号 并在区间隧道中发生火灾时 远程控制相邻两站区间隧道间事故风机的 正转 反转 车站控制室的车站控制级 能监视车站建筑本体及相邻区间内火灾自动报警系 统的全部状态信号 并在车站控制室进行车站内消防泵的开启 防火阀的关闭等远程控制 车站控制级是整个地铁火灾自动报警系统进行火灾管理的执行单元 第 页43 毕业设计说明书 1 1 火灾自动报警系统构成 火灾自动报警系统构成 控制中心中央控制级火灾自动报警系统设置网络型火灾自动报警控制器 NDU 中文彩 色图形计算机和历史资料存储单元 GCC 打印机 地图式模拟显示盘 事故风机控制盘 消防专用电话 配电电源等设备 车站控制室或与车站控制室具有相同功能的主变电所值班室 中心变电所值班室 停车 场消防值班室等重要机房 是安装车站控制级火灾自动报警系统的核心部位 所设置的设备 有 火灾报警控制器 中文彩色图形显示系统 CRT 打印机 双电源自切箱 UPS 光端 机和控制台等 构成了火灾自动报警系统的主体 在车站站厅 站台的公共区域设置 设备用房 管理用房等需要火灾自动报警系统保护 的区域 设置智能型感烟探测器 普通型感烟探测器 用来自动捕捉所在区域的烟雾浓度 达到设定的报警阈值时 自动向控制器传输火警信号 在车站公共区域和设备用房通道及地下车站的区间隧道内 每 50 米设置一组手动报警 按钮及电话插孔 消防泵房 被气体灭火系统保护房外 变电所 环控电控室等重要设备用 房设置带箱电话 用于火灾时 现场人员的人工紧急报警 在主变电站和车站站台下电缆通道的电缆桥架上 都设置线型感温探测器 线型感温电 缆 用以对高压电缆的自动火灾防护 按照车站的建筑长度 每座地下车站配置 1250m 线 型感温电缆 地面车站配置 800m 线型感温电缆 控制模块 当火灾自动报警系统通过本系统的探测设备 自动探测到所保护区域内某处 发生火警信号时 火灾自动报警系统的控制器就会按照预先编制好的控制程序 对保护区域 实行消防控制 这时 火灾自动报警系统的控制指令 就是通过控制模块 以控制消防设备 的开 关 而达到灭火操作 控制模块带有常开 闭继电器触点 探测模块 在站厅站台等公共区域 需安装多个探测器 才能做到全方位火灾防护时 由于该区域的相对集中和空旷 设立多个智能型探测器 会使系统内设备地址增多而显凌乱 则在这里 使用了自身不带地址的普通型探测器 火灾自动报警系统就是通过探测模块 把 此类无地址的火灾报警设备连接到系统中 用以检测设备的运行状态 反馈模块 火灾自动报警系统中 有许多可在系统火灾时 自动完成灭火操作的消防设 备 是否每个设备 按照火灾自动报警系统的总体要求 在此时此刻 处于自己应该处于的 状态或进行了自己应该操作的动作 必须给火灾自动报警系统控制器一个应答 火灾自动报 警系统通过反馈模块检测各种被控设备的运行状态 信号模块 火灾自动报警系统中的消防带箱电话和电话插孔 需在与本站的消防主机通 话时 给系统一个谈话位置记录 便是利用信号模块来连接 停车场内的停车库 由于屋梁跨度超过 100 米 设置红外线光束式感烟探测器 2 2 火灾自动报警系统网络 火灾自动报警系统网络 第 页44 毕业设计说明书 火灾自动报警系统网络采用火灾自动报警控制器直接联网的方式 控制中心级火灾报警 控制器所配置的网络控制器和中文图形计算机 车站级所配置的火灾报警控制器和图文显示 终端 作为网络系统的接收显示控制单元 中央网络控制器与各车站火灾报警控制器之间 通过通信专业提供的专用光缆或通信通道来环形联网 这个网络是对等式网络 在网络通信 中网络控制器 火灾报警控制器具有同等地位 均为网络中的一个节点 每一个节点都能独 立完成所管辖区内设备的监视及控制 可同等处理网络信息 网络信息按顺序从一个节点传 送至另一个节点 在每一个节点 网络信息被接收 并且把它原样转发至下一个节点或者在 转发前对信息进行修正 向网络提供最新状态 如果在节点之间的接线产生短路 开路或者 其它任何形式的通信故障 节点会自动隔离这段线路 如果一个节点无法向下一个节点传送 信息 它便将该信息回传到前一个节点以继续保持网络的通信 并将这个状态通知网络 以 保证网络的可靠性 3 3 火灾自动报警系统主要功能 火灾自动报警系统主要功能 车站控制级监视 接收分布在车站及其所管辖区间中 火灾自动报警系统内所有设备的 运行状态 报警信号 并在 CRT 上实时显示和实时打印报警位置 控制车站范围内火灾专用 消防设备 确认灾情 向火灾控制中心及有关部门通报联络 传递火灾信息 对平时执行正 常运行同时兼职消防功能的车站送风机 回排风机等设备 火灾时 通过车站火灾报警控制 器的数据接口向设备监控系统系统发出控制指令 启动各有关设备 按救火工况的要求运行 向 AFC 系统 屏蔽门系统 SCADA 系统及自动扶梯 直升电梯等提供火灾信号 以实现火灾 时各设备的消防联动 接收消防控制中心发出的消防救灾和安全疏散命令 组织和诱导旅客 进行安全疏散 中央控制级接收 显示 储存由各车站级控制器传送的全线主要消防设备的运行状态 接收的各火灾探测点的报警信号 显示报警部位能自动记录并实时打印 根据火灾发生的实 际情况 向车站消防控制室发出消防救灾指令和安全疏散的命令 指挥救灾工作的开展 进行历史档案管理 定期输出各类数据及报表 与消防部门设置专用电话 及时报告灾 情 接收全线统一主时钟的信息 使 FAS 系统与主时钟同步 4 4 火灾自动报警系统的联动控制 火灾自动报警系统的联动控制 以一个车站做为一个防护主体 车站内部某处产生火灾时 可在车站控制室直接控制消 防泵的启停 并对消防泵的运行状态及故障状态进行监视 也可在各个消火栓箱上通过启泵 安钮 来直接启动消防泵 火灾初期和火灾发展中 最易最多生成的是会让生命窒息的烟雾 所以 根据地下车站 的建筑结构 把每个车站划分为数个防火分区 火灾时 启动火灾分区的排烟风机 联动有 关防火分区通风系统的防火调节阀和关闭相关的防火阀 防火卷帘门 以在火灾分区形成空 第 页45 毕业设计说明书 气负压 抑制火情的发展 火灾自动报警系统 已在控制程序中预先按环控工艺要求 完成 了对各防火分区不同火灾工况的控制要求 一旦系统中的报警信息 满足了某种工况的运营 条件 系统便会自动进入相应的救火程序 地面或高架地铁车站 由于车站内未设置环控通风系统 车站设施相对简单 火灾时烟 雾容易飞散 逃生方便 所以 只设置了消火栓水消防系统 地铁一号线的各地下车站 还有与车站火灾自动报警系统相联动的水幕水喷淋系统 当 位于负两层的站台层火灾时 火灾报警控制器会自动启动水喷淋系统 在站厅与站台的每个 楼梯口周围 形成一个水幕帘 防止火势在上下层之间蔓延 列车若在地下两站之间的区间隧道中发生火灾 一般情况下 只要列车能行驶 则必须 将旅客运载到车站 让旅客从车站撤离 这个时候的灭火情形就如同站台公共区域的火灾工 况 但在列车着火 已无法继续前行时 就必须在隧道中 开启列车的紧急门 让旅客从隧 道中向就近的车站逃生 此时 就需中央控制级防灾指挥人员首先根据列车的着火部位 列 车在隧道中所处的位置 确认列车中旅客的疏散方向 再在 GCC 或事故风机控制盘上 向所 在隧道两端的车站控制器发出控制事故风机正转 送风 反转 排风 停止的指令 车站 环控值班人员 根据此时车站控制器上的指令状态 在车站控制器上 遥控操作事故风机动 作 每个事故风机对应的操作指令传出后 按照事故风机的联动工况 在事故风机启动之前 先驱动相关的组合风阀 并接收其状态反馈信息 再驱动事故风机运转 同时启动隧道两端 的事故风机 是为了在这个空间 形成一个新风通道 让旅客迎着新风出逃 每个地下车站的信号机械室 通信机械室 降压变电所 牵引变电所等重要设备用房 专门设置了 气体自动灭火系统 用于防灾保护 火灾自动报警系统 显示气体自动灭 火系统的手动 自动工作状态 接收气体自动灭火系统的火灾报警信号 设备故障信号 防 火阀关闭信号 气体喷放信号 火灾自动报警及消防联动系统 作为智能建筑中的一个重要子系统 其重要性是众所周 知的 要在智能建筑中创造一个安全舒适的环境 消防安全是其中的一个重要的方面 火灾 自动报警及消防联动系统 作为火灾的先期预报 火灾的及时扑灭 保障人身和财产安全 起 到了不可替代的作用 然而 在一些工程设计中 由于在对规范的理解和执行过程中存在一些偏差 以至在设计 中出现了这样或那样的问题 有的问题在设计图纸报审过程中经消防主管部门提出 得以进 行修改 有些问题 虽然未提出意见 但也会在今后的使用过程中存在一定的隐患 在火灾自动报警系统的设计中 风机 送排风机及排烟 加压风机的控制原理图是由强 电人员设计 在消防联动设计中 对于所有必须在火灾情况下联动的设备 有的设备在正常 运行时是由楼宇自控系统控制运行 有的设计人员仅仅考虑了楼宇自控的接口 而遗漏了消 防联动的接口 对于控制回路中 往往遇到在消防联动系统的安装调试过程中 发现缺少消 防联动的触点 有的在强电控制箱 柜到货之前发现 还好采取补救措施 请制造厂家按要求 第 页46 毕业设计说明书 增加触点的端子 有的则是在现场安装时才发现 给施工带来了很大的困难 鉴于以上各因素 在火灾自动报警系统的设计中 应充分考虑今后使用而带来的变化和 需求 注意留有余量 以便所设计出来的系统 不仅能符合当时的要求 而且能满足各种用户 进驻后的要求 只有这样 才能保证建筑中消防报警的适应性 而且变化改动最小 既满足实 际要求 又符合规范的要求 第 页47 毕业设计说明书 英文原稿 FireFire AutomaticAutomatic WarningWarning SystemSystem In social life the fire is threatenning publically and safely endanger one of the calamities of people s lives and properties Nowadays the fire is a common calamitous problem that the people of other countries face It has caused the heavy losses of many lives property to human society With the development of society s productivity wealth of society increase day by day fire loss rise and fire endanger total trend that range expand the objective law According to the materials introduction offered that the fire of the world counts the centre of the United Nations losses of the fire take place U S A doubles in less than 7 years Japan doubles every 16 years China doubles every 12 years More than 10 000 cases of fire take place every day in the whole world cause several hundred deaths In recent years about 40 000 cases of fire have taken place every year in our country more than 2000 people die injure 3000 4000 people annual direct property loss 1 billion more than that fire cause lead to the fact dozens of people several hundred enormous