飛機(jī)火警探測(cè)模擬演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高春雷, 趙 賓

（南京航空航天大學(xué) 金城學(xué)院,南京 211156）

1 引言

民航客機(jī)在的正常飛行中因人為操作，或者電氣著火、機(jī)件嚴(yán)重磨損、燃油泄漏等因素可能出現(xiàn)火警警告，若不加以措施，不但會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞飛機(jī)自身運(yùn)行的組件，還直接影響飛機(jī)在空中的飛行安全。民航客機(jī)火警探測(cè)系統(tǒng)的研究和仿真，對(duì)提高民航飛行的安全水平具有重要意義。

A320飛機(jī)火警探測(cè)的目的是監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)、APU、電子艙、貨艙以及廁所區(qū)域的溫度和煙霧，發(fā)出相應(yīng)警告通知機(jī)組，由機(jī)組判斷后做出決定。火警探測(cè)分為火警探測(cè)和煙霧探測(cè)，其中火警探測(cè)又根據(jù)區(qū)域分為發(fā)動(dòng)機(jī)和APU；煙霧探測(cè)根據(jù)區(qū)域分為電子艙、貨艙、廁所。

2 A320飛機(jī)火警模擬系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 演示系統(tǒng)硬件總體方案設(shè)計(jì)

模擬演示系統(tǒng)有雙模式，模式1由傳感器探測(cè)模塊，火警報(bào)警模塊組成，傳感器探測(cè)模塊通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、煙霧進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將探測(cè)到的溫度、煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬數(shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器接收到傳感器探測(cè)的火警信號(hào)后與閾值進(jìn)行比較，經(jīng)邏輯判斷后發(fā)出模擬信號(hào)觸發(fā)開關(guān)報(bào)警來(lái)提示飛機(jī)機(jī)組人員，火警信息在屏幕上顯示。模式2由開關(guān)代替?zhèn)鞲衅?，用硬件搭建電路，?dāng)按下開關(guān)時(shí)，單片機(jī)接收到低電平，直接發(fā)送信號(hào)給報(bào)警電路，觸發(fā)報(bào)警。整體系統(tǒng)工作的框圖如圖1所示。

圖1 模擬演示系統(tǒng)工作框圖

AT89C51單片機(jī)是整個(gè)模擬演示系統(tǒng)的中央處理器，本演示系統(tǒng)的工作原理是：先通過(guò)溫度、煙霧傳感器將飛機(jī)中發(fā)動(dòng)機(jī)、APU、電子艙、廁所、貨艙等溫度、煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)接受的數(shù)字模擬信號(hào)，然后傳送給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行一系列邏輯運(yùn)算判斷飛機(jī)上傳送數(shù)據(jù)的地方是否發(fā)生火警。如果單片機(jī)判斷該地方發(fā)生火警，則單片機(jī)發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，并在顯示屏上顯示當(dāng)時(shí)的溫度等信息。模擬演示系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 模擬演示系統(tǒng)原理

本文設(shè)計(jì)的用于模擬演示A320飛機(jī)火警的系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):

（1）可以對(duì)飛機(jī)上的八個(gè)部分進(jìn)行煙霧和溫度突變監(jiān)測(cè)報(bào)警。

（2）系統(tǒng)性價(jià)比很高，比較容易實(shí)現(xiàn)。

（3）火警報(bào)警功能，如果出現(xiàn)火警時(shí)，能立刻發(fā)出警報(bào)提示飛機(jī)機(jī)組人員。

（4）根據(jù)該系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)表明，本系統(tǒng)安全可靠，誤報(bào)率低。并且該系統(tǒng)體積小、效率高、操作方便、成本低廉等,所以該系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.2 模擬演示系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)、制板與調(diào)試

基于上述系統(tǒng)原理進(jìn)行單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、液晶顯示電路、供電及過(guò)壓保護(hù)電路、信號(hào)數(shù)據(jù)采集電路及火警報(bào)警電路的設(shè)計(jì)工作，選擇DS18B20溫度探測(cè)器、MQ-2氣體探測(cè)器作為火警煙霧敏感傳感器，在此基礎(chǔ)上完成PCB板的制作和調(diào)試。模擬演示模塊的實(shí)物圖如圖3所示。

圖3 模擬演示板實(shí)物圖

圖4 模擬演示系統(tǒng)軟件主程序流程圖

本文設(shè)計(jì)的模擬演示系統(tǒng)分為兩個(gè)模式。模式一由真實(shí)的煙霧傳感器和溫度傳感器作為輸入進(jìn)行火警的探測(cè)；考慮到模擬演示的便捷性以及后續(xù)故障排除等功能的合入，模式二采用開關(guān)信號(hào)作為輸入，以開關(guān)按鈕輸出的高低電平模擬火警的觸發(fā)條件。模式之間的切換可由撥碼開關(guān)及相應(yīng)按鍵進(jìn)行控制，選擇界面如圖3所示。模式一調(diào)試時(shí)使用火機(jī)等外部器件以提高環(huán)境溫度值，使溫度達(dá)到設(shè)定的閾值；同時(shí)使用一定濃度的煙霧觸發(fā)發(fā)生火警警報(bào)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮起，蜂鳴器長(zhǎng)鳴，液晶顯示每個(gè)模塊的實(shí)時(shí)溫度。模式二使用按鈕模擬傳感器的輸入，效果和模式一一致。

3 A320飛機(jī)火警模擬演示系統(tǒng)軟件方案

本文設(shè)計(jì)的軟件主程序是一個(gè)循環(huán)體，在初始化后在一直收集數(shù)據(jù)，判斷，直到出現(xiàn)火警后，觸發(fā)報(bào)警，報(bào)警燈和顯示屏顯示火警警告信息，當(dāng)人工滅火重置后，繼續(xù)循環(huán)工作。主程序流程圖如圖4所示。

圖5 火警判斷程序

本文核心程序?yàn)榛鹁袛喑绦?，其程序流程圖如圖5所示，開機(jī)時(shí)，程序進(jìn)入初始化狀，由按鍵選擇模式，進(jìn)入相應(yīng)的模式，模式1是由傳感器探測(cè)數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，主程序是一個(gè)循環(huán)體，在不斷的接收傳感器探測(cè)來(lái)的數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)好的閾值進(jìn)行比較，判斷是否發(fā)生火警，然后傳送給報(bào)警電路，模式2是一個(gè)接收等待模式，由開關(guān)代替?zhèn)鞲衅鞯臄?shù)據(jù)，當(dāng)按下開關(guān)時(shí)表示有火警，主程序接收到信號(hào)，直接發(fā)送信號(hào)給報(bào)警電路，直接觸發(fā)報(bào)警電路。

4 結(jié)論

本文主要研究了基于A320飛機(jī)的火警探測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，利用單片機(jī)AT89C51、溫度傳感器DS18B20、煙霧傳感器MQ-2、顯示屏LCD12864等硬件設(shè)備，使用多傳感器信息融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了聲光和顯示的可靠單片機(jī)飛機(jī)火警探測(cè)系統(tǒng)。

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)實(shí)踐表明，單片機(jī)技術(shù)在火警探測(cè)系統(tǒng)和一些自動(dòng)控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)于飛機(jī)飛行安全具有重要意義。

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