基于单片机的火灾应急照明系统设计设计

基于单片机的火灾应急照明系统设计设计

目录

1 引言 (5)

1.1消防应急照明的技术背景 (5)

1.2相关技术研究现状及趋势 (5)

1.3本次研究思想 (6)

2设计工作 (7)

2.1常用消防应急灯介绍 (7)

2.1.1应急照明的分类 (7)

2.1.2自带电源型消防应急灯具工作

原理 (7)

2.1.3消防应急灯具的国家标准 (8)

2.2火灾信号处理 (9)

2.3系统总体方案 (10)

2.3.1系统总体功能概述 (10)

2.3.2系统硬件总体构架 (11)

2.3.3系统软件总体构架 (12)

3 火灾应急照明系统硬件设计 (13)

3.1系统核心芯片选择 (13)

3.1.1传感器介绍 (13)

3.1.2.80C51芯片 (14)

3.1.3.A/D转换器 (16)

3.2复位电路 (18)

3.3数据采集电路 (19)

3.4信号处理电路 (21)

3.5应急照明及报警电路 (22)

4火灾应急照明系统软件设计 (24)

4.1火灾应急照明系统程序设计 (24)

4.1.1主程序流程图 (24)

4.2.2数据采集子程序 (25)

总结 (28)

参考文献 (29)

1 引言

1.1消防应急照明的技术背景

所谓应急照明，是指在非正常情况下才能使用的照明设施，包括：备用照明、疏散照明、安全照明。随着我国综合国力的不断增强，人民生活水平的日益提高，公众聚集场所越来越多，公众聚集场所火灾事故也日益频繁，特别是群死群伤恶性火灾时有发生，不但造成了大量人员伤亡，而且影响了社会政治

稳定。这些火灾的发生，大多是因为这些场所发生火灾时缺少必要可靠地应急照明和疏散指示，致使火灾发生后被困人员不能及时疏散，被烟熏窒息而死。

消防应急灯具作为一种重要的消防器材，广泛应用于宾馆、商场、娱乐场所等公众聚集场所，其功能是这些场所发生火灾或市电断电后，应急灯具自动照明，引导被困人员疏散。消防应急疏散照明技术是一项重要的就生疏散技术。近几年来，随着国民经济的高速发展，高大而复杂的智能建筑日益增多，对消防安全的要求越来越高，消防应急灯具的品种不断增多，性能不断改进，技术水平有了提高。

未来应急疏散照明技术发展有以下几大特点：

1.荧光灯、白炽灯光源技术被场致发光光源技术所取代。

2.低位应急照明安装技术将得到广泛应用。

3.向智能化、环保等高科技方向发展。

1.2相关技术研究现状及趋势

我国目前尚未出台火灾应急照明设计的专门标准或规范，现有规范所规定的名词、术语、标准及其做法尚不统一。网上有不少关于火灾预警的设计和很多的普通消防应急设计。有不少专家也提出了他们的看法：“火灾应急照明系统是建筑安全保障体系的一个重要组成部分。完善的火灾应急照明设计，应在电源设置、导线选型与敷设、灯具选择及布置、灯具控制方式、疏散指示灯等各个环节严格执行相关规范，保证在火灾紧急状态下发挥应有的作用。”

可见，现在火灾应急照明技术还是不太成熟的。大部分研究都在处理应急照明灯的外部硬件设备。也由于本人的能力有限，本次设计主要从软件方面应用单片机处理火灾信号实现应急照明。

1.3本次研究思想

本次设计首先分析常用应急灯如何实现应急照明，然后介绍如何触发火灾应急照明，接着说明系统如何实现火灾应急照明，着重介绍单片机是如何工作的。说明每个模块的驱动。

2设计工作

2.1常用消防应急灯介绍

2.1.1应急照明的分类

按照不同的标准应急照明可分为不同的类型，表2-1所示为应急照明的具体分类表。

表2-1应急照明的分类表

2.1.2自带电源型消防应急灯具工作原理

对于常明应急疏散应急标志灯和应急疏散照明灯具来说，由于应用要求的多样性，他们在这些元件的选择上也会有很大的差异。下面简要说明两种应急灯具的器件构成和工作原理：

对于常明应急疏散标志灯来说，目前市场上一般采用滤光散射LED作为光源，也有部分厂家会使用EL（场致发光源）和荧光灯。由于绿光LED的功耗较小，其使用的蓄电池一般为 3.6V。且电池容量也不大（≤800mAH）。常明应急疏散标志的外观一般偏薄，内部不能直接使用电力变压器降压以提供控制电路所需工作电源，一般在控制电路中引入由电子变压器为主体的开关电源。目前其控制电路主要由分离器件搭配使用IC（如555、LM358）完成。状态显示灯一般由红黄绿三色LED灯来表示，状态显示灯一般安装在应急灯的侧面。测试开关一般和状态显示灯放置在一起，一般采用普通的按钮开关，它的作用主要是便于建筑管理人员的日常维护和检查。

常明应急疏散标志灯的工作原理：如果市电电压正常并且电池电压和光源状况也正常，则状态指示灯绿灯、充电状态灯红灯亮，故障则指示灯灭，控制电路控制开关给LED灯供电，保持疏散显示正常，同时控制电路检测市电电压、电池电压和光源，提供充电回路给蓄电池就行慢充电；如果满充电完成，则充电指示灯红灯灭。如果在市电正常情况下，出现电池开路、电池短路等故障，故障指示灯（黄灯）亮，提示管理人员需要对系统进行检查和维修；当市电电压低于应急转换电压时，控制电路转入应急状态，此时备用电源和光源的通路被打开，保证光源能正常的工作；当电池电压低于规定的放电电压时，控制电

路应断开电池的所有放电回路，同时整个控制电路应停止工作以避免蓄电池的漏电。

对于双头应急疏散照明灯，其光源可以是白炽投射灯、荧光灯、卤素灯等，由于一般对照明灯亮度要求较高，很少会使用LED作为光源；基于同样的原因，应急疏散照明灯使用的蓄电池种类较多、电池容量更大。目前使用的有3.6V、6V、12V等多种电池，同时一般要求电池额定容量大于1000mAH。由于应急照明灯对体积要求不高，所以市场上大部分采用的是小功率电力变压器。控制电路相对常明应急疏散灯控制电路简单，因为不需要提供常明通路。状态显示灯和测试开关的功能和设置和常明疏散灯类似，不过安放位置在应急灯的正面。

应急疏散照明等的工作原理和常明应急疏散灯类似，不同的是试点情况下，光源不亮，因此，应急疏散照明灯应能检测光源开路是否，如果出现光源故障，故障指示灯亮。

2.1.3消防应急灯具的国家标准

下表2-2列出了和控制电路设计直接相关的标准GB17945-2000。考虑到该标准属于对消防应急灯的基本要求，所以从提高产品性能的目的出发，本课题的主题设计完全遵循这个标准。

表2-2 GB17945-2000