地鐵消防自動報警系統的設計

摘 要：隨著地方經濟和城市規模的迅速發展，地鐵成為城市軌道交通的主要形式，為了早期發現和通報地鐵火災，防止和減少火災危害，保護人身和財產安全，地鐵消防自動報警系統已成為必不可少的設施。本文簡要的介紹了地鐵消防自動報警控制系統是一個具有多路溫度采集、顯示及報警功能的消防報警控制系統。本系統可以在意外火災發生的情況下及時報警，具有精確度高、靈敏度、適用范圍廣等優點，特別適合地鐵消防方面使用。

關鍵詞：單片機；火災報警；傳感器

本文利用單片機來實現地鐵消防報警的自動控制，通過報警器信號的采集、分析和的報警原理等多種因素，再加上聯動控制等外部條件的配合，來實現報警器的多功能性、靈活性、實用性。在設計過程中最大限度地滿足被控制對象和用戶的控制要求，力求控制系統簡單，節約能源，保證控制系統安全可靠，為此本系統針對實際應用開發了一種能夠實時采集、分析并顯示溫度，在滿足報警的條件下進行自動報警的自動控制系統。

1 硬件電路的設計

地鐵消防自動報警系統一般由火災探測器、區域報警器和集中報警器組成，也可根據工程的要求，與各種滅火設施和通信裝置進行聯動，形成中心控制系統。電路中設定多個溫度傳感器，當溫度超過某一設定值時，進行報警；除了相應位置進行報警外，還設有聯動系統，呼喚相應的單位采取必要的滅火措施，有效地制止火災的發生。由于條件的限制，該系統中對聯動系統的處理僅采用了指示燈作為顯示。若該指示燈工作，則代表可以有相應的聯動系統進行工作。

1.1 系統組成及功能

地鐵消防報警自動控制系統是以AT89C51單片機作為主控機，周邊設備使用驅動芯片74ALS574、溫度芯片DS18B20、三色LED燈、七段數碼顯示管等實現。在此系統中，溫度芯片采用的是比較流行的溫度傳感器DS18B20。

⑴芯片AT89C51：負責中心運算和控制，協調系統各個模塊的工作。⑵溫度芯片DS18B20：采用單總線專用技術，既可通過串行口線，也可通過其它I/O口線與微機接口，無須經過其它變換電路，直接輸出被測溫度值（9位二進制數，含符號位），其精度可精確到小數點后三位。該系統中，對精度要求不是很高，主要體現在對小數部分不作處理。⑶驅動芯片74ALS574：對AT89C51芯片輸出的信號譯碼，驅動七段數碼顯示管顯示相應房間的溫度。對于多路監測的情況，可以通過一定時間間隔分時驅動數碼管，從而達到分時復用74ALS574的目的。⑷LED顯示、報警模塊：此部分負責系統報警功能。數碼顯示管在74ALS574的控制下有規律地顯示三個位置的溫度，與之相對應的發光二極管也有規律的閃爍，當溫度超過系統的設定值時系統將報警，通知用戶采取相應的措施。同時聯動系統的顯示燈亮，通知相應的聯動單位。⑸復位接口：負責將溫度復位，以便檢查報警器是否可以正常工作。

1.2 系統電源設計

本系統的電源只需+5V一種。控制系統的+5V電源由固定值三端穩壓電源器件7805直接從變壓器輸出電壓進行穩壓所得，它為單片機及其接口系統提供電源。

2 軟件系統

2.1 主程序

軟件設計采用模塊化設計方法，對每一個功能編寫了一個或幾個功能函數。

2.2 采集溫度部分流程圖

溫度采集部分，將使用DS18B20芯片完成溫度信號采集。

2.3 報警電路流程

在報警部分中，設置了兩個函數參模塊。

一個函數是完成LED七段數碼顯示管有規律的閃爍，以便從視覺上提醒用戶，出現火情。該部分顯示是由74ALS574控制的兩個LED七段數碼顯示管組成的，其閃爍規律為：⑴向74ALS574發送的數據初始值，若溫度未超過設定報警值，顯示正常溫度；若溫度超過報警設定值，數碼管顯示為FX，X為對應位置的號碼。相應位置的發光二極管正常發光。⑵如果電路出現斷路情況，數碼管顯示為EX，X為對應位置的號碼。相應位置的發光二極管正常發光。如此就能實現LED七段數碼顯示管有規律的變換。同時，與之相應的發光二極管也會有規律的閃爍。

3 系統調試

硬件調試的任務是將系統連接好后，調試各個組件能夠正常工作，能夠實現軟件設計的預期目標。軟件調試是把各個功能模塊編寫成單獨的源文件進行調試，調試成功以后再聯合在一起。然后再進行總體調試。綜合測試是將各個調試好的源文件組合到main.c文件里，對芯片的地址進行規劃。在軟件中，已經對P1、P2、P3口的位地址進行定義，然后進行總體仿真。

4 結論

地鐵消防報警自動控制系統的設計初衷是滿足地鐵火災報警自動控制的需要。為此本系統針對實際應用開發了一種能夠實時采集、分析并顯示溫度，在滿足報警的條件下進行自動報警的自動控制系統。地鐵消防自動報警系統是通過傳感器火情信息的檢測，使用智能識別算法實現對溫度的監測。當報警器監測到火情信息后，立刻產生聲光報警信號，同時通過調制解調器經公用電話交換網迅速向地鐵控制中心報告火情信息。地鐵主控中心根據接收到的火警信息，立即在消防信息數據庫中查詢單位位置、周圍道路、交通、水源情況等基本信息，根據所獲得的信息迅速確定最佳滅火方案。

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