第一章緒論1.1研究背景火災是人類社會最常見的災害之一，根據世界火災統計資料顯示，在全球火災發生總數量中，交通工具火災發生數量占21%左右，其中汽車火災占18%左右，其它的交通工具占3%左右[1]。在中國，由于經濟的高速發展，人民群眾生活水平日益提高，民眾購車剛性需求旺盛，汽車保有量每年都在不斷地増長。公安部交通管理局統計數據顯示，2020年全國機動車保有量達3.72億輛，其中\t"/news/chanye/20210108/_blank"汽車2.81億輛，幾乎與美國持平。數據表示，到2021年6月，中國汽車保有量將超越美國，成為世界上擁有汽車最多的國家。并且通過中國汽車的數據保有量來看，我國的汽車市場仍然有著很大的上升空間[2]。但人們在享受交通便利的同時，汽車發生火災的次數也在不斷增加。汽車火災的發生不光造成了財產的大量損失，還會威脅到了汽車上駕駛人員和乘客的生命安全。如：如2009年6月5日四川省成都市發生了造成25人死亡、76人受傷的公交車火災。2010年7月4日雪豐鋼鐵公司夜班接送車突然在隧道中起火造成24人死亡、19人受傷。2013年6月7日福建省廈口市發生了造成42人死亡、33人受傷的公交車火災。2014年2月27日貴州省貴陽市發生了造成５人死35人受傷的公交車火災。2016年6月26日衡陽開往廣東方向的旅游大己車發生火災造成35人死亡，21人受傷。2017年5月9日山東省威海市一輛幼兒園接送車在隧道內發生交通事故并導致車輛起火造成1人重傷，12人死亡。汽車火災的發生不僅嚴重影響了正常的社會秩序，同時也給和諧社會的建設帶來了非常負面的影響[3]。由此看來，全國各類汽車火災事故頻發,汽車火災帶來的危害和造成的人員及財產的損失也逐漸變得不可小覷，教訓十分慘痛。為了有效地預防和遏制汽車火災的發生,研究設計一種針對汽車火災，可以在汽車火災初起時探測到火災并自動發出報警的汽車智能防火報警系統，對降低汽車火災發生頻率，減少汽車火災造成的經濟損失以及人員傷亡具有十分重要的意義[4]。1.2國內外研究現狀在國外，很早就對汽車火災進行了大量研究。例如：尤里卡項目（EUREKAEU499）、1985年德國卡爾斯魯厄大學火災防護研究所通過對轎車進行的火災實驗、2000年SteinertC通過對轎車進行火災實驗、2004年Peacock等人通過小型客車進行火災試驗、2006年TOno和HIshii通過對高速公路上行駛的一輛汽車進行火災實驗，由此發現了轎車發生火災后的熱釋放速率，以及煙霧等氣體濃度、溫度等隨時間的變化規律[5,6]。在中國，隨著汽車火災事故數量的不斷增加，我國學者對汽車火災的發生過程和作用機理也進行了大量的研究工作。其中有2002年，程遠平等人通過對轎車進行模擬火災實驗、2006年到2008年間，劉振剛等人對汽車上可燃的液體（如燃料、各種車用油脂）等進行的火災實驗和熱譜分析、2006年，清華大學公共安全研究所等進行的全尺寸汽車火災實驗研究、2008年，雷兵、王清遠建立的熱煙氣層轟燃模型，分別得到了轎車發生火災后溫度、火災煙氣和熱釋放速率隨時間的變化規律，液體熱表面接觸的著火機理和規律，以及汽車火災蔓延規律及溫度隨時間的變化規律等[7,8]。這些國內外研究內容及數據對后來建造汽車火災報警系統具有重大參考價值。汽車火災預警系統是火災自動報警系統的具體應用，隨著19世紀40年代美國研發出了火災報警系統標志著火災自動報警系統第一次進入人們的視線至今，火災自動報警系統已有百余年的發展歷史。在18世紀90年代英國研發出了感溫式火災探測器包括定溫式和差溫式探測器并應用于現實中，正是這一創舉標志著火災報警系統正式步入正軌[9]。雖然其成本比較低且誤報率低，但其靈敏度不高，探測火災的時間較為緩慢，會發生經常的漏報現象，隨后隨著世界科技快速進步和科學技術的快速發展，也引起了火災報警技術相應的發展。時間到了20世紀40年代末期，首先由瑞士一位物理學家發明了離子感煙探測器，這一發明使大眾視線轉移到了感煙探測器上，隨后逐漸取代感溫式探測器，之后感煙探測器在光電技術的基礎上延伸出了光電式感煙探測器，同時相比較上一代抗干擾能力得到大大的提高，并且消除了離子式中的放射性問題[10]。在這個時期，火災報警系統大多采用多線制結構式的布局結構。到了20世紀80年代初，以總線型火災報警器為主的報警器流行于市場，這一發現使火災報警器領域踏入了新的征程，并且大面積應用于市場，它的安裝和調試相比上一代更為簡易，能夠更及時的發出報警，且布線工作量驟減。但這時的報警器的智能化程度相對很低[11]。到20世紀80年代中后期，發展出了各種傳感器技術、智能化計算機技術、無線智能通訊技術、集成電路技術，火災防火報警系統也進入智能化時代。陸陸續續的智能化火災防火報警器被發現并被運用，其在現實應用中也更加安全、更加簡易便捷、更加準確的、更加智能的預測火災，對促進火災報警器的發展具有深遠的里程碑意義[12]。近年來，在火災報警器中加入無線通訊模塊成為大家所推崇的報警方式[13]。在火災報警技術中運用無線電通訊技術是將電器裝置所傳輸出來的信息通過無線連接的方式進行控制與傳輸，適合運用于汽車內的火警預測。隨著社會科技進步的發展以及元器件的成本逐漸降低，相應的制作的火災自動報警器造價也相應的降低，并迅速以高性價比和優良的報警性能迅速占領市場。以無線傳感報警形式的火災智能報警器在我國逐漸被重視，它具有很多優勢包括安裝簡便，使用時可靈活多變，適合運用各種類型汽車，加持上感溫式和感煙式傳感器，使得火災預測更加精準，能留出更多的反應時間給救災人員。1.3研究的目的和意義近年來，汽車工業在中國迅速發展，作為一種現代化交通運輸工具汽車發揮著越來越重要作用，由于汽車上各種電子控制系統不斷增加以及可燃性裝飾材料的使用，加之維護缺失使用不當等多種原因導致汽車發生火災的危險性急劇增加。近年來,全國各類汽車火災事故頻發,汽車火災帶來的危害和造成的人員及財產的損失也逐漸變得不可小覷，教訓十分慘痛。所以本論文研究的目的與意義在于：結合理論分析結果和實際需求，提出了一種能夠實現多級預警的汽車智能防火報警方案，并通過試驗證明其工作可靠性的同時時優化了系統的報警功能，為汽車防火自動化提出了一種節能，安全，可靠的方法，在汽車各易燃部位發生火災的初期進行及時預警，使得汽車火災得到有效控制，對降低汽車火災發生頻率，減少汽車火災造成的經濟損失及人員傷亡具有重要意義。1.4本設計的研究思路本論文將采用理論分析與實踐研究相結合的研究方案。具體實施方案為：汽車火災特性分析：通過查閱相關文獻與資料，了解汽車的組成與構造，結合火災三要素，理論分析汽車火災發生的原因，總結汽車火災的類型及特點并分析汽車火災處置的難點。汽車火災預警系統研究：根據理論分析所得，選擇合適的探測參量及其相關參數，確定汽車火災預警系統方案，設計汽車火災預警系統。本論文的設計的汽車智能防火報警器主要以單片機、溫度傳感器和煙霧傳感器以及遠程GSM報警模塊的核心部分。其中溫度傳感器以DS18B20型檢測汽車內部的溫度，煙霧傳感器以MQ-2型檢測車內的煙霧濃度，并將檢測到數據傳輸到單片機中來判斷各項指標是否超標，若超出設置的閾值將會發出聲光報警，另外本系統還還安裝了GSM遠程傳感報警模塊，當有災情時可以將報警信息傳輸到指定設備上。第二章汽車智能防火報警系統整體方案分析2.1關于感煙、感溫探測器的分析在汽車爆發火災的時候，必定會伴隨產生較高溫度、大量的煙霧，各種不同的探測器對待不同的參數參量都非常敏感。當有較高溫度、大量的煙霧出現時，它會改變當前正常的狀態，然后通過轉換、放大、傳輸等步驟進行警報，常用的探測器大致分為感溫型、感煙型和光輻射型三種類型。而我們報警器的測器主要用到其中感溫型和感煙型。（1）感溫型探測器。這種感溫類型主要是用金屬受熱會膨脹的物理性質。通常情況下探測器電路是未接通的，但當溫度提升到達一定高度，因為金屬遇到高溫就會膨脹，電路就會連通，接著就會發出報警信號。還有一種是根據某些金屬熔點低的物理性質，所以在感溫型探測器里加入一塊熔點相對較低的金屬，等到溫度達到金屬的熔點的時候，金屬就會逐漸熔化，再通過彈簧裝置，導致電路順利連接，最后發出報警信號。上面所說的兩個感溫探測器是屬于定溫類型的，所謂定溫型是當實時環境的溫度超過預設的溫度閾值時會立刻發出報警信號；還有一種類型是差溫型探測器，如果溫度提升的速度超出了預設數值時，則發出報警信號。如果把兩種類型探測器相互結合，則形成了差定溫組合探測器。（2）感煙類型探測器。這種是以離子感煙類型的探測器，大多情況下，電離室內部與外部的電壓與電流都是穩固不變的。當有煙霧飛散到外電離室，帶電粒子的運動就會受到干擾，從而使電流與電壓發生變化，就會破壞內外電離室兩者本來的平衡，接著就會立即發出信號。還有一種光電感應型探測器，這種探測器含有光敏元件、發光元件，通常情況下光源散射出光，利用透鏡照在光敏元件，此時電路運行正常，若是有煙霧阻礙了煙霧照在光敏元件上使得在其上邊的光線明顯衰弱，這樣光敏元件就會把光照強度的轉變變成電壓的轉變，同時通過電壓放大系統發出報警信號。還有一種叫做管道抽吸式感煙探測器，它運行的原理和光電感應探測器中散射類型有較多相似，是通過煙霧的散射或者反射從而發出光敏電流，這種大多用在船舶上。最近一段時間，還出現了名叫做激光感煙探測器的探測器，它是利用光電感應的原理，不同之處是激光束作為光源。這種探測器大多是利用半導體，它的體積較小、耐震蕩、價格便宜、壽命很長，有較好的發展前景。2.2各種類型報警系統分析根據各種報警系統中所用探測器的類型的不同，報警系統一般可以分為下面幾種類型：(1)感溫型報火警系統當火災發生時環境會發出很多的熱量，促使周圍環境的溫度快速上升。感溫型報警系統主要是對當時環境的溫度變化進行判斷的報警系統，接著把采集到的信號變換為成電信號來判斷是否發出報警信號。依據探測各種的溫度數值，大多感溫類型的報警系統有溫差式和定溫式等等。(2)感煙型火警系統煙霧是發生火災的早期主要特征之一。當發生火災的前期，由于這時溫度相對較低，大多物質正處在陰燃的階段，這時會產生大量煙霧。感煙型報警系統是通過對空氣中那些飄散的煙霧粒子來進行檢測，接著把煙霧濃度的參數轉化成電信號來發出報警信號。感煙類型報警系統的類型有激光感煙式、光電感煙式、離子感煙式。(3)感光型火警系統發生火災時不僅會產生熱量與煙霧，同時會伴隨產生很多的光輻射。感光型報警系統是通過對火災中散發的光特性進行應激反應和分析，通過對火光的光強度與閃爍頻幅來判斷是否發出報警信號。通過對接受波長有所不同，會把感光型報警系統分為對短波長的光輻射響應的紫外報警系統和對長波長的光輻射響應的紅外報警系統。(4)復合型火警系統復合型報警系統是對以上某些功能的整合，像是可以同時利用對溫度、光輻射或者煙霧中的兩種功能或者大于兩種的功能進行判斷是否發生火災，上述報警器就是復合類型報警系統?，F在復合型報警系統有感溫感煙型、感溫感光型、感煙感光型等多種形式。2.3汽車發生火災的分析2.3.1原因分析汽車是由發動機、電氣系統、車身及底盤四大部分組成的有著復雜結構，并結合機、電、液、化于一體的機械產品[15]。汽車火災的發生必須滿足同時同地出現火災三要素，汽車在運行時各部件同時工作，使得在汽車內可能同時同地存在足量的可燃物、氧化劑和引火源引發汽車火災，因此各部分都存在引發汽車火災的可能性。所謂的汽車中的火災是指在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的傷害。而形成汽車中火災的三要素是指助燃劑，可燃物和引火源。其中可燃物有三種形態分別是固態、氣態、液態。助燃劑主要是指氧氣。根據可燃氣體和空氣混合的方式的不同可以將燃燒的方式分為預混燃燒和擴散燃燒，前者是指在燃燒之前，可燃氣體就已經和空氣融合；后者是指可燃氣體與空氣一邊混合一邊燃燒。固態和液態物質是凝聚態物質，難以和空氣相均勻融合。固態和液態燃燒的過程中從外界獲得足夠的能量，他們會變成可燃氣的灰燼和小分子和未燃燒的顆粒狀物或蒸汽質漂浮在空氣中，這俗稱為氣溶膠，氣溶膠的產生的同時會產生煙霧，即較大分子固態物質或者液態小微粒。當火災時發生燃燒就會產生大量熱量和繚繞的煙霧，因此這個設計根據溫度和煙霧的參數進行檢測就可以判斷是否發生火災。在燃燒時可燃物的表現為：首先會產生可燃氣體，然后產生煙霧，然后再助燃劑充足下燃燒產生火焰，同時伴隨產生大量熱量，促使周圍的環境溫度升高。如果是汽車智能火災報警器的探測裝置在這個時候及時發現并探測，就可以把火情控制在最低限度。發生燃燒后火焰會迅速地蔓延，周圍的溫度也會隨著產生的熱量而持續升高，如果能夠有效及時地檢測到溫度值，就可以更好的控制火災?；馂陌l生過程如圖2.1所示。 圖2.1火災發生過程圖2.3.2特點分析（1）突發性汽車火災往往是由于電氣系統、排氣系統、機械構件等故障產生的高溫，引燃了因故障泄漏的燃油、汽車油脂或者汽車內部其他可燃材料導致的。這些故障未能及時被發現或消除，經過較長時間的潛伏，最終在某時某刻故障處同時存在了可燃物，引火源和足量的空氣，導致了汽車火災的發生。因此汽車火災具有突發性。（2）起火快、燃燒猛、蔓延迅速現代汽車由于其結構的復雜化，導致其含有的可燃物種類及數量眾多，另外加上汽車內部空間狹小，可燃物相對集中，一旦出現引火源，很快就會起火燃燒。燃料是汽車中最主要的可燃物，特別是汽油，易揮發，遇火即可爆燃。另外車身內外部裝飾件座椅和儀表盤等多采用塑料、纖維、橡膠等高分子材料，發動機艙內電氣線路絕緣層，電氣設備塑料外殼，橡膠油管，底盤的橡膠輪胎等都屬于可燃物。一旦著火，送些可燃物都會參與燃燒，增加火災荷載，使得溫度升高，不斷引燃其他部件，擴大火勢。由于汽車火災一般發生在行駛過程中，火借風勢，汽車肉部不斷涌入新鮮空氣，會加快燃燒的速度。另外發動機艙與駕駛室之間的防火墻上有用于鋪設暖風系統和空調系統的管路的孔洞，電氣線路也從這些孔洞經過，汽車發生火災后火災可以順著這些孔洞進行蔓延。（3）發動機部位易著火汽車發動機是放置于汽車發動機艙內的，發動機組成部件眾多，特別是含有易產生引火源的電氣系統和排氣系統，及提供燃料的燃油供給系統，發動機工作時又存在大量的機械摩擦存在，因此發動機部位火源，熱源相對集中，有著充足的可燃物（燃油，車用油脂，可燃材料等），在汽車運行過程中，又有充足的空氣灌入汽車發動機艙內。一旦發生故障，極易使得可燃物，引火源及氧氣同時存在于汽車發動機艙部位，導致火災的發生。（4）易產生有毒煙氣，導致人員中毒現代汽車上有許多可燃材料例如汽車內外飾使用的塑料、纖維、橡膠或者電線使用的橡膠或塑料絕緣層等都屬于高分子材料，一旦發生火災，高分子材料迅速燃燒，將產生有毒煙氣。恃別是車內座椅多為聚氨醋泡沫外包真皮或織物材料，聚氨醋泡沫發生燃燒后會產生劇毒氯化氨的氣體，如果車內人員未能及時疏散，吸入大量有毒氣體就會造成中毒現象。（5）易造成較大損失一般汽車價值都在數萬元以上，一些進口車輛或大型車輛價值高達幾十萬甚至上百萬，部分貨車上裝載有價值很高的貨物，一旦發生汽車火災，由于火勢發展迅速，無法及時撲救，導致車輛完全燒毀，造成較大經濟損失。而且對于大型載客汽車來說，一旦發生，車上乘客往往會因火勢猛烈，產生恐慌也理，導致疏散困難，易造成較大的人員傷亡。2.4本章小結通過總結火災探測器、報警器類型、汽車火災原因以及特點的分析，為接下來設計汽車智能防火報警系統的研究與設計提供了一定的理論基礎。汽車智能防火報警系統整體方案選擇3.1報警系統方案一串級報警電路串級電路設計，首要的設計為氣敏傳感器電路，它的作用是當火災發生的煙霧氣體進入傳感器中時，發出報警信號使遠端的接收裝置接收信號。設計末級為接收報警電路，它的作用是接收到氣敏傳感器電路發出的信號后在遠端發出報警功能。圖3.1串級報警電路3.2報警系統方案二區域報警電路區域報警電路的設計是將氣體煙霧報警器放置于固定的區域內，報警電路是由電源電路、穩壓電路和氣敏傳感電路以及觸發報警電路共同組成。圖3.2區域報警電路3.3報警系統方案三單片機報警電路火災報警系統是以單片機為核心，完成對煙霧溫度等數據的處理，達成火災煙霧氣體的濃度顯示、煙霧氣體的狀態顯示和火災中的聲音報警、按鍵輸入以及發生故障時的自動檢測等功能，利用區域報警電路采集氣體報警信號。火災報警器的檢測模式是通過巡回程序的設定，共有兩級報警值設定，在發生火災時可聯動滅火水源進行消防滅火。本系統也可以配備具有更高穩定性、更準確的測量精度、更強的通用性和更低的功率耗能的單片機，以保證火災報警系統的可靠性和精確性。A/D轉換電路信號調理電路煙霧、溫度傳感器A/D轉換電路信號調理電路煙霧、溫度傳感器聲光報警單片機聲光報警單片機遠程發射遠程發射圖3.3單片機報警電路3.4報警方案選擇串級遠程報警電路設計適合于人流較多且安全隱患不集中的地方，如大型火車，地鐵等。這種設計的最主要特點就是所監控的范圍廣而且很便捷，還可進行遠程報警，但也存在一些劣勢，實施難度較大，投入成本高且線路復雜。不適用于小區域設置。區域報警電路設計可應用在一定范圍內的火災氣霧報警，例如小型機動車。這樣的設計方案的優點是使用簡單、投入成本低而且易于實現。但對控制監測能力不強，沒有自動功能。不適于設計要求。單片機設計電路具有高精度和穩定的工況的特點，并且能更好的實現控制要求。利用其無線傳輸的特性可以更好的實現功能拓展，方便監控，是我們的首選設計方案。3.5本章小結火災報警系統設計方案的選擇要同時考慮多方面因素，本設計意在實現可遠程多點監控，利用單片機無線傳輸模塊，進而實現該功能。易于實現多點位報警數據采集與數據處理?？蓪崿F較大范圍監控，且方便進行施工安裝。第四章防火報警系統各模塊選擇4.1單片機與程序軟件選擇4.1.1單片機STC89C52RC的優點STC89C52RC單片芯片包含8KB(可承受1000次寫入周期)可編程可重寫只讀程序內存，其輸出引腳和指令系統與MCS-51兼容。單片機芯片內的閃存處理器允許程序在系統內進行調用以其調整，并且可以使用常規的固態內存編程器編程。因此，STC89C52RC是一種功耗非常低，且工作性能突出的單片機，可以通用地應用于各種控制領域。STC89C52RC與8051相比較，具有芯片處理更高速、所需能耗更低、抗干擾能力更強的特點，并且所有的指令代碼完全兼容常規的8051單片機指令代碼[16]。有12個時鐘/周期和6個時鐘/周期選項。STC89C52RC單片機與AT89C52對比有以下優點：（1）串行下載模式支持STC，下載程序更加便利；（2）4KB單片機繼承了EPROM的能力；（3）P4和更多的I/O；（4）STC89C52RC項目有更多的擦除生活；（5）工作電壓為5.5v-3.3v/8051和3.3-2.0v；（6）操作頻率0-40MHZ以及實際的工作頻率是48mhz。用戶應用程序空間是8k字節；（7）集成512kb的RamSTC89C52RC單片機；（8）共設置有32個通用的輸入輸出通道，其中P0端口是輸出端口，起到漏極開路的保護輸出作用。若作為輸入輸出端口時，需要配置上拉電阻，而作為總線擴展用時，則無需配置上拉電阻。P1、P2、P3、P4四個端口在復位后都為弱上拉、準雙向端口；（9）ISP（系統編程）和IAP（應用編程）不需專用的編程器并且不需專用仿真器，都可以通過串口(RxD/P3.0，TxD/P3.1)直接下載用戶程序，下載速度很快；（10）具有EEPROM功能；（11）具有看門狗功能；（12）共有3個16位定時器/計數器，為定時器T0、T1、T2；（13）電源關閉模式可以通過外部中斷低電平啟動中斷模式來喚醒；（14）通用異步串行口(UART)也可用于實現多個帶有定時器軟件的UART。4.1.2單片機STC89C52RC的結構圖4.1.2STC89C52RC單片機引腳圖引腳功能說明如下：VCC：電源電壓。GND：接地。P0端口：P0是地址和數據雙路雙向的8位輸入輸出端口。當作為輸出端口時，具有8個TTL邏輯門，作為高阻抗輸入時，則在P0端口寫入真值。當在訪問外部數據存儲或內部程序內存時，P0端口的雙路雙向通道發揮作用，激活上拉電阻，編程器接收指令，程序巡查，輸出指令字節。P1端口：P1是一個8位雙向輸入輸出端口，帶有一個上拉電阻，具有4個TTL邏輯門。當端口接收到真值信號時，利用內部上拉電阻將P1端口電位拉升到高電位水平，這時可以作為輸入端口使用。當作為輸入端口使用時，由于其內部存在上拉電阻，由外部信號下拉引腳電位，輸出電流。當閃存在工作時，P1端口收到的是一個8字節地址指令。P2端口：P2是一個8位雙向輸入輸出端口，帶有一個上拉電阻，具有4TTL邏輯門電路。當端口接收到真值信號時，電流可以通過內部上拉電阻器拉升電位的端口輸出。當在訪問外部數據存儲或內部程序內存時，P2端口接收到的是一個16位地址。P3端口：P3是一個8位的雙向輸入輸出端口，帶有一個上拉電阻。具有4個TTL邏輯門。當端口接收到真值信號時，利用內部上拉電阻將P3端口電位拉升到高電位水平，這時可以作為輸入端口使用。當被用作輸入時，由于內部的上拉電阻，pin3引腳輸出接收一個外部信號，輸出電流。P3端口除了作為一般輸入輸出接口外，P3端口對于第二個功能則更為重要，如表3-1所示。P3端口會用作閃存編程和程序校準，接收到一些控制信號。RST端口:RST為復位輸入。當振蕩器開始發揮作用時，RST引腳接收到兩個周期以上高電平信號，RST發揮復位作用，將單片機復位。ALE/PROG端口：當在訪問外部數據存儲或內部程序內存時，ALE/PROG端口可以發出脈沖，鎖定8位地址指令字符。ALE/PROG端口可以用于外部計時或者接收時鐘脈沖，因為ALE/PROG端口無時無刻都在以六分之一的周期輸出振蕩脈沖。但當使用PROG功能時，應該禁止ALE功能。PSEN端口：PSEN是一個讀頻信號的外部程序存儲器端口。當外部程序訪問單片機時，PSEN在每個時間周期中都會發出兩次有效脈沖信號。而當訪問外部數據內存時，PSEN則不會發出兩次有效脈沖信號。EA/VPP端口：允許外部訪問端口。為了讓CPU只訪問外部程序內存(地址為0000H-FFFFFFFH/EA)，必須保持低(底層)。這里值得注意的是，如果加密位LB1被加密時，在進行重置操作過程中，EA的狀態將會被鎖定。如果EA是為VCC處理器，程序指令則只能在其內部程序內存中執行。編程允許電源Vpp輸出引腳電壓為12V。XTAL1端口：XTAL1可作為兩個輸入端口，分別是振蕩器反相放大器輸入端口和內部時鐘發生器的輸入端口。XTAL2端口：XTAL2作為振蕩器反相放大器輸出端口。4.2A/D轉換器的選擇通常在單片機系統中，控制對象或者測量的相關變量，都是一些持續變化的模擬量，比如位移、溫度、加速度、濃度、壓強等物理量。但是許多單片機他本身只能夠識別和處理數字量，那就必須把相關物理模擬量轉化成單片機能夠識別的數字量，才能完成單片機系統對被測量對象的識別和處理。用來實現A/D轉換的元器件就是A/D轉換器。4.2.1A/D轉換器的功能特點A/D轉換器的性能參數主要有：分辨率就是A/D轉換器對輸入信號分辨的能力。A/D轉換模塊的分辨率是用輸出二進制數的位數來表示。(2)轉換時間就是A/D轉換器在轉換控制信號來到的時候，直到輸出端接收到比較穩定的數字信號所使用的時間。類型不同的轉換器轉換的速度相差比較遠。(3)轉換誤差是指A/D轉換器理論上的輸出數字量與實際上的輸出數字量之間的差別，通常使用最低有效位的倍數來表示；(4)線性度指實際轉換器的轉移函數和理想直線的最大偏移。現在有非常多種類的A/D轉換芯片，它們在轉換速度、轉換精度、分辨率、和與使用價值方面都各有其特點，綜合了全部的因素后本次設計決定使用CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D轉換器ADC0832。它的內部有一個8通道多路進行A/D轉換，其是國內使用很廣泛的8位A/D芯片.A/D轉換電路使用了常用的8位8通道數模轉換專用芯片ADC0832，ADC0832由8路模擬開頭、地址鎖存與譯碼器、8位A/D轉換器和三態輸出鎖存緩沖器組成，芯片的引腳圖如圖4.2.1所示。圖4.2.1ADC0832引腳圖ADC0832的各引腳的功能:D0至D7：8位數字量輸出引腳IN0至IN7：8位模擬量輸入引腳VCC：+5V電壓GND：接地REF（+）：參考電壓的正端REF（-）：參考電壓的負端START:A/D轉換啟動信號輸入端ALE：地址鎖存允許信號輸入端ADC0832的性能指標主要有:（1）8位的分辨率。（2）最大的不可調誤差為：ADC0832為1LSB。（3）單電源+5V供電，基準電壓通過外部提供，典型值是+5V，這時允許輸入的模擬電壓是0V至5V。具有鎖存控制的8路模擬選通開關。（5）可以鎖存三態輸出，TTL電平和輸出電平兼容。（6）轉換速度由芯片的時鐘頻率決定。在時鐘的頻率為500KHz時，轉換的時間為128微秒。4.2.2單片機與ADC0832的連接一般而言，單片機與ADC0832可用的接口有4個。然而，由于數字量輸出通道和數字量輸入通道在通信中并不是同時有效的，與單片機的接口是雙向的，數字量輸出通道和數字量輸入通道可以在電路設計的數據通道上并行連接。當ADC0832芯片不工作時，它的CS輸入將會處于是高電平位狀態，此時芯片禁用ADC0832的高電平，數字量輸出通道和數字量輸入通道可以是任意的。在執行數模轉換時，CS端必須處于低電平位，并一直保持在低電平位，直到轉換完成為止。當ADC0832芯片工作運行時，在芯片時鐘輸入CLK端口會接收到芯片處理器發出的數字量信號。數字量輸入端是高電位的前提下，時鐘脈沖信號才能發揮作用，指示起始位。在接收之后的時鐘脈沖信號時，數字量輸入端需要輸入兩位有效數字來選擇通道函數，如圖4.2.2所示。圖4.2.2ADC0832配置位當配置位2位有效數字為1和0時，只執行CH0的一個通道轉換。當配置2位有效數字為1，1時，只有一個通道轉換在CH1上執行。當兩個位置有效數字分別為0和0時，通道0作為負輸入端，通道1作為正輸入端。[4]當兩個位置有效數字分別為0和1時，通道0作為正輸入端，反之，通道1作為負輸入端。當第三個時鐘脈沖到達后，數字量輸入端失去了輸入功能，然后數字量輸出通道和數字量輸入通道開始使用數據輸出來讀取轉換后的數據。從下一個時鐘脈沖開始，從數字量輸出端輸出的最大的位D7是信號，而下一個比特數據是由每個脈沖的輸出端完成的。在第12位脈沖發出最低位有效數字D0之前，數據輸出的一個字節完成。就是這個位開始輸出有效數字的下一個相對字節，也就是從第12個時鐘脈沖的D0。然后由第20個脈沖輸出一個8位字節的有效數字，這也標志著數模轉換的結束。然后，禁用CS芯片，直接處理轉換后的數據。4.2.2ADC0832的連接應用SPI是標準的同步串行外圍接口，可以與其他設備直接連接。SPI連接主機計算機MCU的串行時鐘SCK。SPI串行擴展系統的主設備有無SPI接口皆可，但從設備必須配置有SPI接口。4.3煙霧傳感器的選擇煙氣探測報警主要用于易發生易燃煙霧的場所。按照火災煙氣探測的實際需求，一般都會以選擇接觸氣體煙霧傳感器，或者半導體煙霧傳感器為主。在使用接觸氣體傳感器的時，傳感器探頭電阻最易發生的故障就是中毒。當煙霧和硫化氫等含硫物的空氣混合物相接觸時，可能會發生自然燃燒現象，燃燒后，一部分殘留固體物質就會附著在催化元件表面，堵塞了表面的細小孔洞，從而導致傳感器與被測氣體的接觸面積，使反應速率放緩和靈敏度降低。雖然在新鮮空氣中放置一段時間會得以緩解，但如果長時間處在充滿硫化物的環境中，傳感器的靈敏度將繼續下降，進而導致傳感器工作能力徹底喪失。如果硅烷等物質的空氣混合物進入傳感器，那么傳感器將會發生不可逆轉的催化元素中毒，傳感器很快就會喪失檢測功能。當探測到這些物質在圓周上的存在時，經常校準探測器是必要和有效的。因此，縮短校準傳感器的使用周期是提高其使用效果的一種手段，在連續使用一個月后，傳感器就應進行校準。但是如果這樣頻繁的校驗傳感器，就會增加了一定的維護工作，也就是間接的增加了火災報警器的使用成本。半導體煙霧傳感器的核心部件是氧化物半導體陶瓷。半導體煙霧傳感器是由單晶半導體器件制成的感應系統。半導體煙霧傳感器的主要性能指標為靈敏度、抗干擾性和穩定性[17]。這些性能指標在相同價位的其他類型的煙霧傳感器中都是較為突出的。通過以上的對比，不難發現半導體感煙傳感器作為報警器煙氣信息采集部分的核心是最優選擇。MQ-2型感煙傳感器作為優良的半導體感煙傳感器，用于本設計最合適不過。煙霧傳感器是負責采集空氣中的煙霧濃度信號的，并將非電信號轉換成電信號。煙霧傳感器可以將空氣中氣體的濃度等相關的信息轉化成電信號，然后依據收集的電信號的強弱便可以得到和待檢測的氣體在環境中存在的情況，于是就達到了檢測、監控和報警等功能。可以這樣說，如果沒有精確并且可靠的煙霧傳感器，就不會有精確和可靠的檢測、控制和預警系統。煙霧傳感器是報警系統中必不可缺的重要器件，決定了所得到的煙霧濃度的信號的可靠性和準確性。煙霧傳感器的內部結構圖如圖4.3所示。圖4.3煙霧傳感器和內部結構圖MQ-2煙霧傳感器是以清潔空氣中電導率較低的金屬氧化物二氧化錫(SnO2)為主體的N型半導體氣敏元件。當傳感器所在的環境中有煙霧存在時，其電導率會隨著空氣中煙霧氣體濃度的升高而提升。在設計該報警器的時候只要采用比較簡單的電路就可以把電導率的變化轉化成和該氣體的濃度對應的輸出信號。這種傳感器具有大多數半導體煙霧傳感器靈敏度比較高、響應和恢復時間比較短、電導率變化比較大輸出信號大、抗干擾能力很強、壽命長和工作比較穩定等優勢，它的應用相當的廣闊。二氧化錫(SnO2)半導體氣敏元件的特點如下：a.SnO2的穩定性非常好，和別的類型的氣敏元件進行比較，SnO2氣敏元件的壽命比較長、耐腐蝕性也比較好、穩定性相對來說更穩定。b.SnO2氣敏元件在進行氣體檢測的時候是可逆的過程，并且吸附和脫離的時間比較短，可以連續的長時間來使用。c.SnO2氣敏元件的結構比較簡單，而且成本很低，機械性能很好，可靠行相對較高。MQ-2煙霧傳感器的內部結構如上圖3-1-3所示，是由微型AL2O3陶瓷管、測量電極、SnO2敏感層和加熱器組成。封裝好了的氣敏元件都有6只針狀的管腳，其中有4個是用于信號輸出的，有2個是用于供給加熱電流的。MQ-2煙霧傳感器可以用在氨氣、煙霧、煤油、天然氣、氫氣、烷類氣體、煤氣、汽油、乙炔等氣體濃度的檢測，對可燃氣體（如CO1、CH4、H2等）進行檢測也是比較理想的。該類型的傳感器在比較大的范圍對煙霧氣體有比較理想的靈敏度，可以檢測很多種類型的可燃氣體，非常適合使用在廚房的天然氣泄漏報警系統中。它是一款方便攜帶的氣體濃度檢測器，相當適合使用在低成本的報警器中。因為不同傳感器測量的范圍不一樣，報警器的工作原理和電路結構也就不相同。如果采集的信號數值符合A/D轉換器的輸入等級，就可以不使用放大電路進行放大；如果信號的數值不符合A/D轉換器的輸入等級，就需要放大電路來對該值進行放大。所以MQ-2煙霧傳感器如果想要把采集到的煙霧濃度模擬信號傳輸給單片機控制器就必須將模擬信號經過A/D轉換器轉化為可以識別的電信號給單片機。在設計電路的時候要注意，MQ-2煙霧傳感器應該先開機預熱一段時間才能夠使用。4.4溫度傳感器的選擇DS18B20溫度傳感器和一般的熱敏電阻相比較不同的地方是：使用集成芯片，采用單總線的技術，并且能夠非常有效的縮減不必要的干擾，提高了測量精度，而且它還能夠直接把測量的溫度轉換為數字信號提供給控制器處理，它的接口也簡單，把數據的傳輸與處理都簡單化了。DS18B20溫度傳感器具備以下幾個優點：（1）使用的方式是單總線接，和微處理器連接的時候，只需要一條線就可以完成微處理器和DS18B20溫度傳感器的雙向通訊。采用單總線方式的優勢有：經濟性相對比較好、使用比較方便、抗干擾的能力很強、比較適合用在環境惡劣的現場進行溫度測量等。（2）DS18B20傳感器測量溫度的范圍比較寬，而且測量的精度很高。DS18B20溫度傳感器測量的范圍是-55℃至+125℃，當測量的范圍為-10℃至+85℃時，其測量的精度是±0.5℃[18]。（3）該傳感器使用的時候不用使用其他的外圍元件。（4）它的供電方式比較靈活，DS18B20溫度傳感器能夠從內部的電路上面獲得供電。所以，如果數據線上面的時序達到特定要求，就允許不連接外部的電源，于是就使系統的結構更加的簡單，使其具有更高的可靠性。（5）該傳感器具有負壓的特性，當電源的極性反接的時候，溫度計能夠正常工作，其不會燒毀。（6）DS18B20具有掉電保護的功能，它的內部有EEPROM，如果系統真的掉電，其依然可以保存報警設定的溫度值和分辨率。DS18B20溫度傳感器有經濟實用、體積比較更小、適用的電壓范圍更寬、封裝方式可以比較小，比較適合用于設計經濟實用的測溫測量系統，所以在市場上面得到廣泛的應用。其內部結構圖如圖4.4所示。DS18B20溫度傳感器的結構通常以下幾個部分組成：64位ROM、溫度報警觸發器TH和TL、溫度傳感器、配置寄存器。4.5模擬仿真軟件的選擇Proteus軟件的功能得到了改進，性能也越來越好。這就是為什么世界上越來越多的用戶。Proteus有其自身的結構特點。Proteus電子設計軟件輸入模塊的原理圖。Proteus軟件由混合模型模擬器、動態設備元件庫、高級圖形分析單元、處理器仿真模型、PCB板設計單元模塊和編輯單元模塊6個部分共同組成[19]，如圖4.5.1所示。圖4.5.1PROTEUS組成（3）PROTEUS基本資源①操作工具工具包括標準工具和繪圖工具，標準工具的內容與菜單欄的內容一一對應，繪圖工具欄根據選擇不同的按紐會得到不同的工具，十分豐富。PROTEUS提供下例操作工具：A.Component：選擇元器件；B.Junctiondot：在原理圖中標注連接點；C.Wirelabel：標注網絡標號；D.Textscript：在電路中輸入說明文本；E.Bus：繪制總線；F.Bus-circuit：繪制子電路塊；G.Instanteditmode：選擇元器件；H.Inter-sheetterminal：對象選擇器列出輸入/輸出、電源、地等終端；I.DevicePin：對象選擇器將列出常用的引腳、時鐘針、反向電壓針、短針等等。等J.Simulationgraph：對象選擇器列出各種仿真分析所需的圖表；K.Taperecorder：當對設計電路分割仿真時采用些模式。②圖形繪制工具A.2Dgraphicsline：繪制直線（用于創建元器件或表示圖表時繪制線）；B.2Dgraphicsbox：繪制方框；C.2Dgraphicscircle：繪制圓；D.2Dgraphicsarc：繪制??；E.2Dgraphicspath：繪制任意形狀圖形；F.2Dgraphicstext：文本編輯，用于插入說明；G.2Dgraphicssymbol：用于選擇各種符號元器件；H.Makersforcomponentoriginetc：用于產生各種標記圖標。（4）虛擬儀器①電路激勵源在PROTEUS中，提供了8種信號源，對于每一種信號源參數又可進行設置；A.DC：直流電壓源；B.Sine：正弦波發生器；C.Pulse：脈沖發生器；D.Exp：指數脈沖發生器；E.SFFM：單頻率調頻波信號發生器；F.Pwlin：任意分段線性脈沖信號發生器；G.DState：穩態邏輯電平發生器；H.DEdge：單邊沿信號發生器。②電路功能分析在PROTEUS中，提供了7種電路分析工具，在電路設計時，可根據需要來自由選擇。A.虛擬示波器(OSCILLOSCOPE)；B.邏輯分析儀(LOGICANALYSER)；C.計數/定時器(COUNTERTIMER)；D.虛擬終端(VIRUALTERMINAL)；E.信號發生器(SIGNALGENERATOR)；F.模式發生器(PATTERNGENERATOR)；G.交直流電壓表和電流表（AC/DCvoltmeters/ammeters）。③電路圖表分析在PROTEUS中，提供了8種分析圖表，在電路高級仿真時，方便分析電路的技術指標。模擬圖表（ANALOGUE）；B.數字圖表(DIGITAL)；C.混合分析圖表(MIXED)；D.頻率分析圖表(FREQUENCY)；E.轉移特性分析圖表(TRANSFER)；F.噪聲分析圖表(NOISE)；G.失真分析圖表(DISTORTION)；H.傅立葉分析圖表(FOURIER)。④測試探針在PROTEUS軟件中有電流和電壓探針兩種工具選項。用來測試放外輸出的電流和電壓值。A.電壓探針（Voltageprobes）－在模擬仿真和數字仿真中皆可使用。在模擬電路中記錄真實的電壓值；在數字電路中，記錄邏輯電平及其強度。電流探針（Currentprobes）－僅在模擬電路仿真中使用，可顯示電流方向和電流瞬時值。注意：電流探針的方向一定要與電路的導線平行。⑤元件PROTEUS軟件具有很多的元器件原理圖符號和PCB封裝，在繪制原理圖之前必須知道每個元器件對應的庫，在自動布線之前必須知道對應元件的封裝，下面是常用的元器件庫：（1）元件庫A.Device.LIB（電阻、電容、二極管、三極管等常用元件庫）；B.Active.LIB（虛擬儀器幫有源元器件庫）；C.Diode.LIB（二極管和整流橋庫）；D.Display.LIB（LED和LCD顯示器件庫）；E.Bipolar.LIB（三極管庫）；F.Fet.LIB（場效應管庫）；G.ealtime.LIB；H.Asimmdls.LIB（常用的模擬器件庫）；I.Dsimmdls.LIB（數字器件庫）J.Valves.LIB（電子管庫）K.74STD.LIB（74系列標準TTL元器件）L.74AS.LIB；M.74LS.LIB（74系列LSTTL元器件）；N.74ALS.LIB（74系列ALSTTL元器件庫）；O.74S.LIB（74系列肖特苦TTL元器件庫）；P.74F.LIB（74系列快速TTL元器件庫）；Q.74HC.LIB（74系列和4000系列高速CMOS元器件）；R.ANALOG.LIB（調節器、運放和數據采樣IC）；S.CAPACITORS.LIB（電容）；T.CMOS.LIB（4000系列CMOS元器件）；U.ECL.LIB（ECL10000系列元器件）；V.I2CMEM.LIB（I2C內存）；W.MEMORY.LIB（內存）；X.MICRO.LIB（常用微處理器）；Y.OPAMP.LIB（運算放大器）；Z.RESISTORS.LIB（電阻）。（2）封裝庫A.PACKAGE.LIB（二極管、三極管、IC、LED等常用元件封裝庫）；B.SMTDISC.LIB（常用元件的表帖封裝庫）；C.SMTCHIP.LIB（LCC、PLCC、CLCC等器件封裝）；D.SMTBGA.LIB（常用接插件封裝）。綜上所述，可看出Proteus軟件很適合此次汽車智能防火報警器的模擬仿真。4.6本章小結根據設計設計整體方案，結合實際情況，充分綜合分析各類設備軟件的優缺點，選出了以上內容，為下一步進行硬件電路設計做好了鋪墊。第五章汽車火災報警系統設計的實施5.1汽車報警器的硬件設計根據本課題設計制作要求，基礎硬件設計部分包括按鍵模塊、主控電路模塊、顯示模塊、信息采集模塊、無線傳輸模塊等。汽車智能火災報警系統通過MQ2煙霧傳感器采集環境的煙霧濃度值、DS18B20溫度傳感器采集環境的溫度值，并將數據傳送給單片機進行與預設警戒值的比較，并發出控制信號，啟動聲音報警。5.1.1主控電路設計以STC89C52單片機作為控制核心，采用內部方式的時鐘電路和按鍵復位的復位電路。STC89C52單片機學習板是一款基于8位單片機處理芯片STC89C51RC的系統，內核采用的是8051，是目前應用最廣泛的單片機之一。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash。讓STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。單片機的時鐘信號有內部方式和外部時鐘方式，我們這采用內部時鐘方式。STC89C52的復位電路一般有上電自動復位和按鍵手動復位兩種，本裝置采取手動按鍵復位方式，手動復位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關操作使單片機復位。圖5.1.1主控電路5.1.2時鐘電路設計單片機的時鐘信號有內部方式和外部時鐘方式，我們這采用內部時鐘方式。XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態周期，而每個狀態周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us。5.1.2復位電路設計復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后，在RESET端持續給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續時間應不小于2us。本設計采用的是外部手動按鍵復位電路。圖為復位電路。5.1.2煙霧濃度檢測電路設計本設計中，采用ADC0832A/D轉換芯片與MQ-2半導體氣體煙霧傳感器串聯，便于將采集信號交予單片機處理。。5.1.3溫度檢測電路設計DS18B20是數字型傳感器，測量到的溫度值可直接傳送至單片機，無需外接A/D轉換芯片，非常方便。圖5.1.5溫度檢測電路AD轉換電路圖單片機電路5.1.3液晶顯示電路設計LCD1602液晶顯示屏能顯示數字以外的漢字及字符，可以同時顯示32個字符。顯示原理利用了液晶的物理特性，通過控制電壓來控制顯示區域。該顯示屏具有性能穩定、性價比高、顯示清晰的特點。對于本裝置，需要分行顯示“Temp”“Smoke”，通過LCD1602可以同時煙霧濃度、室內溫度，較為清晰明了。5.2汽車報警器的軟件設計STC89S52作為火災報警系統控制器的主控芯片，主要實現以下幾種功能，包括對IO端口的控制，對于采集到的溫度和煙霧氣體進行邏輯判斷和處理以及外部電路的驅動和后期的聲音報警等。這部分是汽車智能火災報警系統的集中體現。我們還在火災報警的軟件設計中設計了模塊化的變成方法，為的是在后期的系統維護中更加方便快捷，這個子程序的作用就是實現各個模塊的具體功能，也更方便于后期的功能拓展，主要包括了火災報警的總程序、現場溫度和煙霧氣體數據采集子程序、火情判斷和聲音報警子程序[20]。火災報警的總體程序屬于一種自身無限循環的程序，它的工作原理是:當系統通電之后，也就是所有的部件（包括輸入輸出端口、數據儲存電路、驅動短路等）都進入正常的工作狀態，然后會開啟報警系統的子程序。5.2.1主程序初始化流程這部分實現了各種I/O輸入和輸出狀態設置、寄存器初始化、中斷啟用的功能。首先設置定時器模式，然后打開系統響應中斷，定時中斷，及時采集氣體濃度和溫度的數據[19]。然后關掉蜂鳴器，設置報警限值。5.2.2數據采集子程序流程在火災報警系統中，很重要的一個部分就是數據采集部分，在最初設計本系統時，就設計對火災現場的溫度和煙霧氣體的濃度進行兩次彩盒和判斷，就是為了提高報警數據的真實可靠以及高精度，在探測器采集到了溫度和煙霧氣體的濃度數據之后，會將此數據儲存在寄存器里，然后在接下來的判斷程序中，把采集到的溫度和煙霧氣體數據與系統中設置的閾值相比較，最后判斷是否發生火災[21]。判斷是否發生火災的具體程序如下:當系統和程序在初始化之后，IN0駕駛ADC0832進行A/D轉換溫度信號，單片機接收到數據，轉換存儲寄存器，INT0中斷服務程序完成的，系統的延遲是100ms。IN1驅動ADC0832將煙霧信號轉換為A/D，并在轉換后存儲寄存器。系統的延時為500ms。收集第二次溫度煙霧信號，并將轉換后的數據存儲在寄存器中。當ADC0809的EOC結束為1時，此時A/D轉換已經完成，再利用中斷服務程序讀取轉換中的數據。由于設計是模塊化的，報警功能是通過調用子程序實現的。在數據采集子程序中，第一個溫度信號采集的延遲是100ms，這使得ADC0832可以進行二次信號轉換。當系統采集兩次溫度煙霧信號時，將轉換后的數據存儲在單片機的寄存器中，然后調用火災判斷子程序。火災報警系統的溫度煙霧信號采集程序流程圖如圖在火災自動報警系統的程序設計中使用了延時程序，延時的程序如下所示：voiddelayMS(ucharms){uchara；while(ms--)for(a=0；a<120；a--)；}當發生火災時，火災報警系統會對當時現場的溫度和煙霧氣體進行數據采集和判斷，這個過程會進行兩次們每次對采集得到的信號數據與設定的閾值就行比較，當現場溫度時，則表示現場溫度為異常狀態，寄存器的變量s為1，否則則為0。綜合比對兩次采集到的現場溫度和煙霧信號，根據現場溫度和煙霧氣體的寄存器變量w和s的狀態，可以判斷現場的情況：如果2個寄存器的變量都是0，則表示現場正常；如果2個中僅有1個是1，則表示現場情況有異常；如果2個寄存器的變量都是1，表示一定有火災發生。在火災報警系統對現場的溫度和煙霧氣體進行判斷后，在每間隔15s后（通過延時程序實現），會再重新采集現場的溫度和煙霧氣體信號進行比較判斷，每次語音報警會持續15s，一直到報警系統采集現場信號做出下一次的判斷。系統分別收集和判斷溫度和煙的信號。每個信號采集后，溫度異常溫度≥66℃時，根據獲得的數據和設置的閾值。寄存器變量w為1，否則為0；當煙塵濃度≥4時，這時空氣中的煙塵濃度發生異常，與此同時，寄存器變量s是1，否則為0。根據現場的環境溫度和煙霧氣體的寄存器變量的狀態，可以判斷現場的情況:如果兩個寄存器變量為0，則表示正常情況；若其中只有一個是1，表示異常情況；如果兩個都是1，表示有火情。此時，系統會發出報警判斷，當報警聲音間隔15秒后(通過延遲計劃程序實現），系統會再收集現場的溫度和煙霧氣體信號來判斷，也就是說，每一個聲音報警會持續15秒，直到系統收集現場的溫度和煙霧氣體作為接下來的判斷結果。當系統狀態為00時，表示正常，80C51的P2.4口變成低電平。當系統狀態為10或01時，表示異常，P2.3口變為低電平，蜂鳴器報警。當系統狀態為11時，表示發生火災，P2.2口變為低電平，蜂鳴器報警。5.3汽車智能防火報警器仿真5.3.1開發環境本系統的軟件編程使用的是KeilC51C語言得軟件開發系統。keil

c51

c

編譯器，采用8051微控制器，在21世紀它在8051c編譯器領域應用廣泛。這是由于它具有豐富的功能，凌駕于其他8051c編譯器。在編寫8051微控制器方面，c51編譯器準許運用c語言進行編寫程序，當程序被編譯之后，隨后產生匯編語言的速率[18]。Keil_c軟件界面如圖5.1所示：圖5.1Keil_c軟件界面該軟件具有很實用的庫函數和功能強大的集成開發調試工具，而且是全部是Windows界面。另外重要的一點，KeilC51生產代碼的速度很快，錯誤率很低，生成的匯編代碼大多都很緊湊，易于閱讀理解。C51有μVision與Ishell兩種工具，分別是C51forWindows和C51forDos兩種系統環境的開發工具，可以完成整個開發流程，進行編輯、編譯、連接、調試和仿真步驟。也可以使用其它編輯器編輯C語言文檔或者匯編源文檔移植到C51軟件中來。然后分別由C51和A51編譯器編譯生成目標文檔尾綴為(.OBJ)。（1）KeilC51工具包的安裝1.C51forDos在Windows系統中，可直接運行軟件包中安裝文檔DOS\C51DOS.exe即可。安裝后欲使系統正常工作須進行以下操作：修改Autoexec.bat，加入path=C:\C51\BinSetC51LIB=C:\C51\LIBSetC51INC=C:\C51\INC最后運行Autoexec.bat（2）C51forWindows的安裝步驟和注意事項：在Windows下運行軟件包中WIN\Setup.exe，最好選擇安裝目錄與C51forDos相同，這樣設置最簡單。然后將軟件包中crack目錄中的文檔拷入C:\C51\Bin目錄下。（3）KeilC51工具包各部分功能簡介①C51是C語言編譯器。許多編譯控制指令實現C51編譯器的所有功能。包控控制C51輸出文檔C.LST，.OBJ，.I、.SRC和源文檔(.C)等。②A51是匯編語言編譯器。編譯控制指令的使用與其它匯編如AS