湖南工业大学本科毕业设计（论文）

被大量的运用到在各式各样的消防报警系统中，跟传统的运用气敏式电阻来测量的火灾报警器相比，无论是性能、精确度还是使用寿命都有了较强的提升。

离子式烟雾探测器的工作原理是：等效于利用两个电离室串联，构成等效于电阻串联的偏置电路；其中一个是基本不与外界相通的内电离室，另一个是跟外界连在一起的检测电离室，两个电离室中都放有一片为镅24l(AM241)的放射源，它们之间不断放出α粒子，使两室之间的气体被部分电离。一旦遇到有烟雾进入外电离室时，由于烟雾颗粒吸附一部分离子，使外室的α离子放射出来的电流减小，其效果相当于它的内部电阻阻值变大，分压电阻的电位增高。一旦烟雾的浓度超过限定的检测的值时，电位就会增高到能触发开关电路而启动报警。

该离子式烟雾探测器型号SS-168，供电电压为9V，输出触发报警电路的高电平大约为3V，因此将该触发信号接至比较器LM339的4脚作为比较器反相输入端，LM339的同相输入端5脚接参考电压为2V，当无触发信号时比较器LM339输出端2脚输出高平（5V），当有触发报警信号时，比较器2脚的输出低电平（0V），从而与单片机AT89S51的管脚电压相匹配，LM339输出端2脚低电平视为异常，SS-168与单片机接法如图3.2所示。

3.4 声光报警模块

图3.5 声光报警模块

因为本系统是应用在办公室、机房等小单位的防火场所，所以采用发光二极管电路极蜂鸣电路作为报警电路。如图3-4蜂鸣器驱动电路，图中为Q1为低频小功率PNP型三极管9012，用驱动压电式交流蜂鸣器(2K)U3。三极管基极直接与单片机p1.5连接。这就构成了蜂鸣器的驱电路，工作原理：要让蜂鸣器响，必须给交变信号，为了给蜂鸣器施加交变电压，由于单片机没有专用蜂鸣器驱动器，为了让单片机产生交变驱动信号。在编程时，为让蜂鸣器产生频率稳定的声音，所以要让单片机产生频率稳，最好办法就是在单片机定时器产生驱动脉冲，设置定时器中断周期为0.25ms,中断频率为4K,只要每次进入中断后让P1.5电平取反即可以产生2KHz驱动脉冲，由于单片机驱动能力弱不足以直

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接驱动蜂鸣器，所以用9012放大电流电压，驱动电平低平有效。

一般发光二极管电压在1.7-3.6V之间，电流通常是5-20mA，所以5V电压不适合发光二极管直接使用，一般要串联一个电阻才可以，因此发光二极管串接一个电阻具有限流保护作用。但如果串接电阻过大，导致电流过小，发光二极管无法点亮，因此发光二极管串接一个560Ω的电阻。其接线如图3.5所示。

当温度采集模块，红外、烟雾检测模块三项电路模块中任意两种检测电路发生异常时，经过单片机AT89S52控制器的分析处理后发出声光警报信号，蜂鸣器立即蜂鸣同时发光二极管点亮。当三项检测电路中小于两项发生异常时，蜂鸣器立即停止蜂鸣同时发光二极管熄灭。当把手动控制模块中控制按键按下时，系统立即发出声光报警，直到按下复位按键时声光报警才停止。

3.5 本章小结

这一章节主要从实际设计需要出发，设计出从节点硬件电路的设计，重点描述了温度传感器DS18B20，烟雾传感器SS-168和光电红外传感器ST178的用法跟在本设计中的运用。本系统具有电路简单，功能强大，检测快速等特点。其电路连接如下图3.6所示：

图3.6 从节点设计的总电路图

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图3.7 从节点总图分解图（从节点设计总图的下半部分）

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第4章 楼宇火灾系统的软件设计

本章工作主要围绕基于CAN总线的楼宇火灾报警系统的软件设计展开。首先我们结合第一章节中的第三小节中所描述的系统整体设计所要完成的功能，确定各部分模块功能，设计系统整体软件开发流程图。重点完成基于CAN总线的楼宇火灾报警系统的整体软件设计，即主节点与从节点的所有软件设计，同时针对各个部分要实现的功能做出具体的分析与简绍，最后设计出各个功能模块的软件程序。

4.1 系统整体软件设计

本论文的整体软件设计主要结合各硬件电路图完成，主节点对各从节点的进行实时监测，并对负责处理从各从节点对现场所采集到的数据进行传送，同时主节点也控制声光报警器是否工作等。为了确保本系统能够正常长久的运行，同时也为了断电后下次能正常的工作，所以在给本系统上电时，必须对本系统的主节点与从节点初始化。为了保证本系统在正常的情况下能够及时准确的能够往从节点接收传来的现场采集信号传送到主节点。要定时从主节点发送信号，根据从节点的ID号，验证它是否工作正常。如果主节点在一段时间没有接收到从节点的ID号，就说明该从节点出现了错误，提醒工作人员尽快排除故障。在每个节点的正常工作条件下，每个从节点将采集现场环境数据信息被发送到主节点，主节点确定从节点的数据信号是否超过了传感器阈值，如果不超过阈值的，则返回到继续监测从节点的信息，如果有一个从节点的数据信息超过阈值时，则发出火灾报警。综上所述，系统软件设计的主要工作是从主从节点的信号传输来进行开展。其硬件的整体设计框图如下4.1所示。

烟雾（SS-168）、红外传感器（ST178）电路温度传感器DS18B20单片机CAN总线收发器PCA82C200光隔6N137CAN控制器SJA1040声光报警器图4.1 硬件整体设计框图

声光报警器单片机

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