灭火器仿真教学装置的制作方法
专利名称：灭火器仿真教学装置的制作方法
技术领域：
本发明属于教学仪器领域，是一种集成火源模拟及灭火器操作的教学、训练、考试于一体的仿真教学装置。
背景技术：
大火无情，火患猛于虎，火灾是人们生产生活中重大的安全隐患。这是近几年内我国发生的几起重大火灾事件，人员伤亡和财产损失不计其数；虽然有消防员的抢救措施，但是造成的损失依然十分重大。在重大事故之后，人们也在不断地思考如何减少火灾的发生或者减少其带来的损失，但是依然没有很大的成效。在这个高速发展的崭新时代，人们更加的关注生命和安全的重要性，因此要从人们的火灾意识上根本解决这类问题。但是，宣传消防意识和教授灭火器的使用方法还未能普及，一方面，灭火器属于消耗性产品，费用较高；另一方面，大部分灭火器的成分会污染环
^Mi ο
发明内容
本发明的目的在于提供一种以超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐及模拟火源的灭火器仿真教学装置，以实现能够在各种环境下进行消防训练。实现无人教学模式，即由语音完全指导操作过程；实现仿真训练模式，即语音指导操作过程，当操作正确时提示进行下一步；实现模拟考试模式，即操作每一项之后提示正确或错误，以便达到培训后误操作降低为零的目的。本发明是由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；所述模拟灭火器罐包括一其上端设有喷射胶管和顶部设有鸭嘴式压把的普通灭火器罐体，压把嘴内设有超声波发射按钮开关及检测开关，罐体表面上部设有总电源开关按钮及模式一、二、三的选择按钮；在喷射胶管管口内设有发射超声波测距模块、喷射胶管内设置的加速度传感器；设置在罐体内的微功率无线数传模块A，含有微处理器I和微处理器II、功放模块、MAX232电路模块、中文语音合成模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和电源模块的主控制单元，设置在罐体底部的与主控制单元中的电源模块电连接的蓄电池； 设置在罐体内的与功放模块输出端口电连接的扬声器；所述的微功率无线数传模块A通过串口线与主控制单元上的RS-232接口电连接， RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器I的T)(D、RXD引脚电连接；发射超声波测距模块通过导线与主控制单元上的微处理器I的I/O引脚电连接；加速度传感器通过导线与主控制单元上的微处理器I的I/O引脚电连接；所述的三个模式选择按钮分别与主控制单元上的微处理器I的I/O引脚电连接； 总电源开关按钮与电源模块控制端电连接；所述中文语音合成模块的RXD、TXD通过导线与微处理器II的T)(D、RXD引脚电连接，中文语音合成模块的输出端与功放模块相连接；所述微处理器I的Pl. 2-P1. 51/0引脚通过导线与微处理器II的P3. 2-P3. 4、 Pl. 61/0引脚电连接；所述模拟火源包括一呈房子形状的壳体、在该壳体顶部设置的作为模拟火焰的红色丝绸、设置在该壳体内向红色丝绸吹风的鼓风机、与模拟灭火器罐中的微功率无线数传模块A互相通信的微功率无线数传模块B、接收超声波测距模块、开关电源、含有微处理器III、MAX232电路模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和固态继电器的副控制单元；所述的鼓风机与固态继电器的输出引脚电连接，固态继电器的输入引脚通过导线与所述开关电源的输出引脚电连接，固态继电器的控制引脚通过导线与微处理器III的I/ 0引脚电连接；所述微功率无线数传模块B通过串口线与副控制单元上的RS-232接口电连接， RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器III的T)(D、RXD引脚电连接，接收超声波测距模块通过导线与副控制单元上的微处理器III的I/O引脚电连接。本发明的工作原理是按下灭火器罐上的总电源开关，蓄电池为主控制单元中电源模块供电，灭火器罐内电路工作。主控制单元中微处理器II将要播放的内容通过T)(D引脚送给中文语音合成芯片的R )引脚使芯片播放预先加载进微处理器II的文本内容，音频输出引脚接功放的输入以实现对音频信号的放大，最后接扬声器播放音频文件变为人耳可听见的声音；按下模式选择按钮后，与相应模式选择按钮的微处理器I引脚变为低电平，微处理器I检测到低电平信号后控制程序进入相应工作模式；拔下保险销使原本由保险栓挤压使检测开关闭合的状态变为开启，这时微处理器I对应I/O引脚变为高电平，微处理器I 进行分析后，判定保险销已拔下；加速度传感器采集橡胶软管运动状态(加速度)将其转化为电信号并将其传送回微处理器I中，有微处理器I进行分析运算，判断橡胶软管是否已抬起；按下压把可以使压把内的超声波发射开关闭合，从而导致微处理器I对应I/O引脚变为低电平，微处理器I检测到低电平信号后，判断压把已按下并用微功率无线数传模块A发射无线信号给微功率无线数传模块B，当B收到信号后反馈信号给A，A收到反馈信号时开始发射超声波同时模拟火焰中接收超声波测距模块开始接收超声波，接收和发射的同步问题使用延时方法解决，微处理器III对超声波脉冲进行处理得出使用者与模拟火焰的距离， 然后将其转化为一定的电平信号送给液晶显示器，进而显示出距离，同时对距离进行分析， 当达到2-4米时将连接继电器控制端的微处理器III I/O引脚置为低电平，继电器关闭风机及卤钨灯的电源，从而风机停转，卤钨灯灭。本发明首次实现以语音提示代替传统教学方式，实现无人化教学，节省了教学资源；通过声光电、模拟火源，消除了灭火器模拟训练时的安全隐患；用超声波收发装置代替化学燃料，以循环使用的体制实现了资源节约保护环境；全部教学过程集成消防器械使用和防火安全知识于一体。
图1是本发明装置中的模拟灭火器罐结构示意图；图2是本发明装置中的模拟火源结构示意图；图3是本发明装置模拟灭火器罐中的电路原理图4是本发明装置模拟火源中的电路原理图。图5是本发明装置中主控制单元程序框6是本发明装置中副控制单元程序框图
具体实施例方式以下结合附图给出的实施例，对本发明作进一步详细说明。一种灭火器仿真教学装置，由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；参照图1和图3，所述模拟灭火器罐包括一其上端设有喷射胶管13和顶部设有鸭嘴式压把14的普通灭火器罐体5，压把14嘴内设有超声波发射按钮开关2及检测开关 3，罐体表面上部设有总电源开关按钮4及模式一、二、三的选择按钮10、11、12 ；在喷射胶管管口内设有HC-SR04发射超声波测距模块7、喷射胶管内设置的MXC6225XU加速度传感器6 ；设置在罐体内的JZ863微功率无线数传模块A 1，含有微处理器I和微处理器II、功放模块、MAX232电路模块、SYN6288中文语音合成模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和电源模块的主控制单元8，设置在罐体底部的与主控制单元8中的电源模块电连接的12V DRL1. 3-12蓄电池9 ；设置在罐体内的与功放模块输出端口电连接的扬声器15 ；所述的JZ863微功率无线数传模块A 1通过串口线与主控制单元8上的RS-232 接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器I的T)(D、RXD引脚电连接； HC-SR04发射超声波测距模块7通过导线与主控制单元8上的微处理器I的I/O引脚电连接；MXC6225XU加速度传感器6通过导线与主控制单元8上的微处理器I的I/O引脚电连接；所述的三个模式选择按钮10、11、12分别与主控制单元8上的微处理器I的I/O 引脚电连接；总电源开关按钮4与电源模块控制端电连接；所述中文语音合成模块的RXD、TXD通过导线与微处理器II的T)(D、RXD引脚电连接，中文语音合成模块的输出端与功放模块相连接；所述微处理器I的Pl. 2-P1. 51/0引脚通过导线与微处理器II的P3. 2-P3. 4、 Pl. 61/0引脚电连接。参照图2、图4，所述模拟火源包括一呈房子形状的壳体、在该壳体顶部设置的作为模拟火焰的红色丝绸17、设置在该壳体内向红色丝绸17吹风的鼓风机19、与模拟灭火器罐中的JZ863微功率无线数传模块A 1互相通信的JZ863微功率无线数传模块B 23、 HC-SR04接收超声波测距模块16、SP-S55B开关电源20、含有微处理器III、MAX232电路模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和固态继电器的副控制单元22 ；所述的鼓风机19与固态继电器的输出引脚电连接，固态继电器的输入引脚通过导线与所述开关电源20的输出引脚电连接，固态继电器的控制引脚通过导线与微处理器 III的I/O引脚电连接；所述JZ863微功率无线数传模块B 1通过串口线与副控制单元22上的RS-232接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器III的T)(D、R)(D引脚电连接，接收超声波测距模块7通过导线与副控制单元22上的微处理器III的I/O引脚电连接。为渲染气氛，在所述的模拟火源的壳体上还设有与副控制单元中微处理器III I/
60引脚相连接的LCD1602液晶显示器21、与继电器输出引脚相连接的卤钨灯18和与继电器输出引脚相连接的四声音乐CK9561报警器对。所述的微处理器I、微处理器II、微处理器III均为具有40个引脚的AT89C52单片机。双列直插式封装，8K的ROM和256K的RAM。它的作用是作为中央处理机构，控制各个组成元件按程序规定工作。JZ863微功率无线数传模块A 1和JZ863微功率无线数传模块B 15的一个作用是发送和接收命令信号，即在HC-SR04超声波测距模块A 7发射超声波之前，先由JZ863微功率无线数传模块A 1通知JZ863微功率无线数传模块B 15，JZ863微功率无线数传模块B15 收到之后给JZ863微功率无线数传模块Al —个反馈信号，使JZ863微功率无线数传模块 Al、JZ863微功率无线数传模块B 15同时进行收发超声波；它的另一个作用是当HC-SR04 超声波测距模块B 16测得距离后，JZ863微功率无线数传模块Al给JZ863微功率无线数传模块B 15 —个信号，从而控制模拟火源熄灭。主控制单元8是本装置的一大核心之一，一方面微处理器I控制HC-SR04超声波测距模块A7发送超声波以及对JZ863无线数传模块A 1发送无线信号的控制，另一方面主控制单元8微处理器II控制SYN6^8中文语音合成模块的工作。微处理器I与微处理器 II之间通信通过并口方式，微处理器I与微功率无线数传模块之间通过串口连接。12VDRL1. 3-12蓄电池9，它的作用是为灭火器罐中电路供电。本装置里面用两个超声波测距模块HC-SR04，一个用来发射超声波，一个用来接收超声波。超声波测距模块HC-SR04可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3mm ；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。使用时通过控制trig引脚控制超声波的发送。MXC6225XU加速度传感器6为美新公司的产品，它通过混合信号处理和集成IIC总线组成一个完整的传感系统，可以直接和微处理器连接而不再需要A/D转换。它的作用是检测喷射胶管是否指向火源根部并且向火源根部扫射。LCD1602液晶显示器14，它的作用是显示超声波测得的使用者与模拟火焰之间的距离。副控制单元13是本装置的另一大核心，它的作用是控制HC-SR04超声波测距模块 B16接收超声波、计算距离并显示出来，通过串口对JZ863微功率无线数传模块B 15的控制，对模拟火源工作与否的控制、对四声音乐报警器CK9561的控制。四声音乐报警器CK9561可以产生四种声音，警车声、火警声、救护车声、机关枪声。在本装置里我们选择火警声，以渲染气氛。SP-S55B 开关电源 20，输入 220V 输出 12V，5A。
权利要求
1.一种灭火器仿真教学装置，其特征在于由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；所述模拟灭火器罐包括一其上端设有喷射胶管(1 和顶部设有鸭嘴式压把(14)的普通灭火器罐体(5)，压把(14)嘴内设有超声波发射按钮开关( 及检测开关(3)，罐体表面上部设有总电源开关按钮(4)及模式一、二、三的选择按钮(10、11、1幻；在喷射胶管管口内设有发射超声波测距模块(7)、喷射胶管内设置的加速度传感器(6)；设置在罐体内的微功率无线数传模块A(I)，含有微处理器I和微处理器II、功放模块、MAX232电路模块、中文语音合成模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和电源模块的主控制单元(8)，设置在罐体底部的与主控制单元(8)中的电源模块电连接的蓄电池(9)；设置在罐体内的与功放模块输出端口电连接的扬声器(15)；所述的微功率无线数传模块A(I)通过串口线与主控制单元(8)上的RS-232接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器I的T)(D、RXD引脚电连接；发射超声波测距模块(7)通过导线与主控制单元(8)上的微处理器I的I/O引脚电连接；加速度传感器 (6)通过导线与主控制单元(8)上的微处理器I的I/O引脚电连接；所述的三个模式选择按钮(10、11、1幻分别与主控制单元(8)上的微处理器I的I/O 引脚电连接；总电源开关按钮(4)与电源模块控制端电连接；所述中文语音合成模块的RXD、T)(D通过导线与微处理器II的T)(D、RXD引脚电连接，中文语音合成模块的输出端与功放模块相连接；所述微处理器I的Pl. 2-P1. 51/0引脚通过导线与微处理器II的P3. 2_Ρ3· 4、Ρ1· 61/0 引脚电连接；所述模拟火源包括一呈房子形状的壳体、在该壳体顶部设置的作为模拟火焰的红色丝绸(17)、设置在该壳体内向红色丝绸(17)吹风的鼓风机(19)、与模拟灭火器罐中的微功率无线数传模块A(I)互相通信的微功率无线数传模块B(23)、接收超声波测距模块(16)、 开关电源(20)、含有微处理器ΙΙΙ、ΜΑΧ232电路模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和固态继电器的副控制单元02)；所述的鼓风机(19)与固态继电器的输出引脚电连接，固态继电器的输入引脚通过导线与所述开关电源OO)的输出引脚电连接，固态继电器的控制引脚通过导线与微处理器 III的I/O引脚电连接；所述微功率无线数传模块B(I)通过串口线与副控制单元02)上的RS-232接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器III的T)(D、R)(D引脚电连接，接收超声波测距模块(7)通过导线与副控制单元02)上的微处理器III的I/O引脚电连接。
2.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于在所述的模拟火源的壳体上还设有与微处理器III I/O引脚相连接的液晶显示器01)。
3.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于在所述的模拟火源的壳体上还设有与固态继电器输出引脚相连接的卤钨灯(18)。
4.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于在所述的模拟火源的壳体上还设有与固态继电器输出引脚相连接的四声音乐报警器04)。
5.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于所述的微处理器I、微处理器II、微处理器III均为具有40个引脚的AT89C52单片机。
6.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在所述的发射超声波测距模块 (7)和接收超声波测距模块B (16)均为HC-SR04B超声波测距模块。
7.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在所述的无线数传模块A(I)和微功率无线数传模块B 均为JZ863微功率无线数传模块。
8.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在所述的中文语音合成模块为 SYN6288中文语音合成模块。
全文摘要
本发明涉及一种用于教学、训练、考试于一体的灭火器仿真教学装置。它由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；设置于模拟灭火器罐上的超声波测距模块通过其主控单元控制发射超声波，模拟火源中的超声波测距模块接收到该超声波后，根据控制软件设定的喷射距离及其他操作要求是否符合要求，而控制其鼓风机是否停止吹动象征火焰的红色丝绸，以示实现灭火，并适时向操作者语音提示操作的正确与否。本发明可实现无人化教学，节省了教学资源；通过声光电、模拟火源，消除了灭火器模拟训练时的安全隐患；用超声波收发装置代替化学燃料，能够在各种环境下进行无任何污染的消防训练。
文档编号G09B25/00GK102411868SQ20111042075
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者佘彩东, 孙康恺, 宫鹤, 李士军, 李洪鹏, 杜欣, 温竹, 薛顶柱, 赵凯, 郑禄艳, 郭颖, 顾洪军 申请人:吉林农业大学
技术领域：
本发明属于教学仪器领域，是一种集成火源模拟及灭火器操作的教学、训练、考试于一体的仿真教学装置。
背景技术：
大火无情，火患猛于虎，火灾是人们生产生活中重大的安全隐患。这是近几年内我国发生的几起重大火灾事件，人员伤亡和财产损失不计其数；虽然有消防员的抢救措施，但是造成的损失依然十分重大。在重大事故之后，人们也在不断地思考如何减少火灾的发生或者减少其带来的损失，但是依然没有很大的成效。在这个高速发展的崭新时代，人们更加的关注生命和安全的重要性，因此要从人们的火灾意识上根本解决这类问题。但是，宣传消防意识和教授灭火器的使用方法还未能普及，一方面，灭火器属于消耗性产品，费用较高；另一方面，大部分灭火器的成分会污染环
^Mi ο
发明内容
本发明的目的在于提供一种以超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐及模拟火源的灭火器仿真教学装置，以实现能够在各种环境下进行消防训练。实现无人教学模式，即由语音完全指导操作过程；实现仿真训练模式，即语音指导操作过程，当操作正确时提示进行下一步；实现模拟考试模式，即操作每一项之后提示正确或错误，以便达到培训后误操作降低为零的目的。本发明是由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；所述模拟灭火器罐包括一其上端设有喷射胶管和顶部设有鸭嘴式压把的普通灭火器罐体，压把嘴内设有超声波发射按钮开关及检测开关，罐体表面上部设有总电源开关按钮及模式一、二、三的选择按钮；在喷射胶管管口内设有发射超声波测距模块、喷射胶管内设置的加速度传感器；设置在罐体内的微功率无线数传模块A，含有微处理器I和微处理器II、功放模块、MAX232电路模块、中文语音合成模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和电源模块的主控制单元，设置在罐体底部的与主控制单元中的电源模块电连接的蓄电池； 设置在罐体内的与功放模块输出端口电连接的扬声器；所述的微功率无线数传模块A通过串口线与主控制单元上的RS-232接口电连接， RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器I的T)(D、RXD引脚电连接；发射超声波测距模块通过导线与主控制单元上的微处理器I的I/O引脚电连接；加速度传感器通过导线与主控制单元上的微处理器I的I/O引脚电连接；所述的三个模式选择按钮分别与主控制单元上的微处理器I的I/O引脚电连接； 总电源开关按钮与电源模块控制端电连接；所述中文语音合成模块的RXD、TXD通过导线与微处理器II的T)(D、RXD引脚电连接，中文语音合成模块的输出端与功放模块相连接；所述微处理器I的Pl. 2-P1. 51/0引脚通过导线与微处理器II的P3. 2-P3. 4、 Pl. 61/0引脚电连接；所述模拟火源包括一呈房子形状的壳体、在该壳体顶部设置的作为模拟火焰的红色丝绸、设置在该壳体内向红色丝绸吹风的鼓风机、与模拟灭火器罐中的微功率无线数传模块A互相通信的微功率无线数传模块B、接收超声波测距模块、开关电源、含有微处理器III、MAX232电路模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和固态继电器的副控制单元；所述的鼓风机与固态继电器的输出引脚电连接，固态继电器的输入引脚通过导线与所述开关电源的输出引脚电连接，固态继电器的控制引脚通过导线与微处理器III的I/ 0引脚电连接；所述微功率无线数传模块B通过串口线与副控制单元上的RS-232接口电连接， RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器III的T)(D、RXD引脚电连接，接收超声波测距模块通过导线与副控制单元上的微处理器III的I/O引脚电连接。本发明的工作原理是按下灭火器罐上的总电源开关，蓄电池为主控制单元中电源模块供电，灭火器罐内电路工作。主控制单元中微处理器II将要播放的内容通过T)(D引脚送给中文语音合成芯片的R )引脚使芯片播放预先加载进微处理器II的文本内容，音频输出引脚接功放的输入以实现对音频信号的放大，最后接扬声器播放音频文件变为人耳可听见的声音；按下模式选择按钮后，与相应模式选择按钮的微处理器I引脚变为低电平，微处理器I检测到低电平信号后控制程序进入相应工作模式；拔下保险销使原本由保险栓挤压使检测开关闭合的状态变为开启，这时微处理器I对应I/O引脚变为高电平，微处理器I 进行分析后，判定保险销已拔下；加速度传感器采集橡胶软管运动状态(加速度)将其转化为电信号并将其传送回微处理器I中，有微处理器I进行分析运算，判断橡胶软管是否已抬起；按下压把可以使压把内的超声波发射开关闭合，从而导致微处理器I对应I/O引脚变为低电平，微处理器I检测到低电平信号后，判断压把已按下并用微功率无线数传模块A发射无线信号给微功率无线数传模块B，当B收到信号后反馈信号给A，A收到反馈信号时开始发射超声波同时模拟火焰中接收超声波测距模块开始接收超声波，接收和发射的同步问题使用延时方法解决，微处理器III对超声波脉冲进行处理得出使用者与模拟火焰的距离， 然后将其转化为一定的电平信号送给液晶显示器，进而显示出距离，同时对距离进行分析， 当达到2-4米时将连接继电器控制端的微处理器III I/O引脚置为低电平，继电器关闭风机及卤钨灯的电源，从而风机停转，卤钨灯灭。本发明首次实现以语音提示代替传统教学方式，实现无人化教学，节省了教学资源；通过声光电、模拟火源，消除了灭火器模拟训练时的安全隐患；用超声波收发装置代替化学燃料，以循环使用的体制实现了资源节约保护环境；全部教学过程集成消防器械使用和防火安全知识于一体。
图1是本发明装置中的模拟灭火器罐结构示意图；图2是本发明装置中的模拟火源结构示意图；图3是本发明装置模拟灭火器罐中的电路原理图4是本发明装置模拟火源中的电路原理图。图5是本发明装置中主控制单元程序框6是本发明装置中副控制单元程序框图
具体实施例方式以下结合附图给出的实施例，对本发明作进一步详细说明。一种灭火器仿真教学装置，由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；参照图1和图3，所述模拟灭火器罐包括一其上端设有喷射胶管13和顶部设有鸭嘴式压把14的普通灭火器罐体5，压把14嘴内设有超声波发射按钮开关2及检测开关 3，罐体表面上部设有总电源开关按钮4及模式一、二、三的选择按钮10、11、12 ；在喷射胶管管口内设有HC-SR04发射超声波测距模块7、喷射胶管内设置的MXC6225XU加速度传感器6 ；设置在罐体内的JZ863微功率无线数传模块A 1，含有微处理器I和微处理器II、功放模块、MAX232电路模块、SYN6288中文语音合成模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和电源模块的主控制单元8，设置在罐体底部的与主控制单元8中的电源模块电连接的12V DRL1. 3-12蓄电池9 ；设置在罐体内的与功放模块输出端口电连接的扬声器15 ；所述的JZ863微功率无线数传模块A 1通过串口线与主控制单元8上的RS-232 接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器I的T)(D、RXD引脚电连接； HC-SR04发射超声波测距模块7通过导线与主控制单元8上的微处理器I的I/O引脚电连接；MXC6225XU加速度传感器6通过导线与主控制单元8上的微处理器I的I/O引脚电连接；所述的三个模式选择按钮10、11、12分别与主控制单元8上的微处理器I的I/O 引脚电连接；总电源开关按钮4与电源模块控制端电连接；所述中文语音合成模块的RXD、TXD通过导线与微处理器II的T)(D、RXD引脚电连接，中文语音合成模块的输出端与功放模块相连接；所述微处理器I的Pl. 2-P1. 51/0引脚通过导线与微处理器II的P3. 2-P3. 4、 Pl. 61/0引脚电连接。参照图2、图4，所述模拟火源包括一呈房子形状的壳体、在该壳体顶部设置的作为模拟火焰的红色丝绸17、设置在该壳体内向红色丝绸17吹风的鼓风机19、与模拟灭火器罐中的JZ863微功率无线数传模块A 1互相通信的JZ863微功率无线数传模块B 23、 HC-SR04接收超声波测距模块16、SP-S55B开关电源20、含有微处理器III、MAX232电路模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和固态继电器的副控制单元22 ；所述的鼓风机19与固态继电器的输出引脚电连接，固态继电器的输入引脚通过导线与所述开关电源20的输出引脚电连接，固态继电器的控制引脚通过导线与微处理器 III的I/O引脚电连接；所述JZ863微功率无线数传模块B 1通过串口线与副控制单元22上的RS-232接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器III的T)(D、R)(D引脚电连接，接收超声波测距模块7通过导线与副控制单元22上的微处理器III的I/O引脚电连接。为渲染气氛，在所述的模拟火源的壳体上还设有与副控制单元中微处理器III I/
60引脚相连接的LCD1602液晶显示器21、与继电器输出引脚相连接的卤钨灯18和与继电器输出引脚相连接的四声音乐CK9561报警器对。所述的微处理器I、微处理器II、微处理器III均为具有40个引脚的AT89C52单片机。双列直插式封装，8K的ROM和256K的RAM。它的作用是作为中央处理机构，控制各个组成元件按程序规定工作。JZ863微功率无线数传模块A 1和JZ863微功率无线数传模块B 15的一个作用是发送和接收命令信号，即在HC-SR04超声波测距模块A 7发射超声波之前，先由JZ863微功率无线数传模块A 1通知JZ863微功率无线数传模块B 15，JZ863微功率无线数传模块B15 收到之后给JZ863微功率无线数传模块Al —个反馈信号，使JZ863微功率无线数传模块 Al、JZ863微功率无线数传模块B 15同时进行收发超声波；它的另一个作用是当HC-SR04 超声波测距模块B 16测得距离后，JZ863微功率无线数传模块Al给JZ863微功率无线数传模块B 15 —个信号，从而控制模拟火源熄灭。主控制单元8是本装置的一大核心之一，一方面微处理器I控制HC-SR04超声波测距模块A7发送超声波以及对JZ863无线数传模块A 1发送无线信号的控制，另一方面主控制单元8微处理器II控制SYN6^8中文语音合成模块的工作。微处理器I与微处理器 II之间通信通过并口方式，微处理器I与微功率无线数传模块之间通过串口连接。12VDRL1. 3-12蓄电池9，它的作用是为灭火器罐中电路供电。本装置里面用两个超声波测距模块HC-SR04，一个用来发射超声波，一个用来接收超声波。超声波测距模块HC-SR04可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测距精度可达到3mm ；模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。使用时通过控制trig引脚控制超声波的发送。MXC6225XU加速度传感器6为美新公司的产品，它通过混合信号处理和集成IIC总线组成一个完整的传感系统，可以直接和微处理器连接而不再需要A/D转换。它的作用是检测喷射胶管是否指向火源根部并且向火源根部扫射。LCD1602液晶显示器14，它的作用是显示超声波测得的使用者与模拟火焰之间的距离。副控制单元13是本装置的另一大核心，它的作用是控制HC-SR04超声波测距模块 B16接收超声波、计算距离并显示出来，通过串口对JZ863微功率无线数传模块B 15的控制，对模拟火源工作与否的控制、对四声音乐报警器CK9561的控制。四声音乐报警器CK9561可以产生四种声音，警车声、火警声、救护车声、机关枪声。在本装置里我们选择火警声，以渲染气氛。SP-S55B 开关电源 20，输入 220V 输出 12V，5A。
权利要求
1.一种灭火器仿真教学装置，其特征在于由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；所述模拟灭火器罐包括一其上端设有喷射胶管(1 和顶部设有鸭嘴式压把(14)的普通灭火器罐体(5)，压把(14)嘴内设有超声波发射按钮开关( 及检测开关(3)，罐体表面上部设有总电源开关按钮(4)及模式一、二、三的选择按钮(10、11、1幻；在喷射胶管管口内设有发射超声波测距模块(7)、喷射胶管内设置的加速度传感器(6)；设置在罐体内的微功率无线数传模块A(I)，含有微处理器I和微处理器II、功放模块、MAX232电路模块、中文语音合成模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和电源模块的主控制单元(8)，设置在罐体底部的与主控制单元(8)中的电源模块电连接的蓄电池(9)；设置在罐体内的与功放模块输出端口电连接的扬声器(15)；所述的微功率无线数传模块A(I)通过串口线与主控制单元(8)上的RS-232接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器I的T)(D、RXD引脚电连接；发射超声波测距模块(7)通过导线与主控制单元(8)上的微处理器I的I/O引脚电连接；加速度传感器 (6)通过导线与主控制单元(8)上的微处理器I的I/O引脚电连接；所述的三个模式选择按钮(10、11、1幻分别与主控制单元(8)上的微处理器I的I/O 引脚电连接；总电源开关按钮(4)与电源模块控制端电连接；所述中文语音合成模块的RXD、T)(D通过导线与微处理器II的T)(D、RXD引脚电连接，中文语音合成模块的输出端与功放模块相连接；所述微处理器I的Pl. 2-P1. 51/0引脚通过导线与微处理器II的P3. 2_Ρ3· 4、Ρ1· 61/0 引脚电连接；所述模拟火源包括一呈房子形状的壳体、在该壳体顶部设置的作为模拟火焰的红色丝绸(17)、设置在该壳体内向红色丝绸(17)吹风的鼓风机(19)、与模拟灭火器罐中的微功率无线数传模块A(I)互相通信的微功率无线数传模块B(23)、接收超声波测距模块(16)、 开关电源(20)、含有微处理器ΙΙΙ、ΜΑΧ232电路模块、晶振电路、复位电路、RS-232接口和固态继电器的副控制单元02)；所述的鼓风机(19)与固态继电器的输出引脚电连接，固态继电器的输入引脚通过导线与所述开关电源OO)的输出引脚电连接，固态继电器的控制引脚通过导线与微处理器 III的I/O引脚电连接；所述微功率无线数传模块B(I)通过串口线与副控制单元02)上的RS-232接口电连接，RS-232接口经过MAX232电路模块与微处理器III的T)(D、R)(D引脚电连接，接收超声波测距模块(7)通过导线与副控制单元02)上的微处理器III的I/O引脚电连接。
2.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于在所述的模拟火源的壳体上还设有与微处理器III I/O引脚相连接的液晶显示器01)。
3.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于在所述的模拟火源的壳体上还设有与固态继电器输出引脚相连接的卤钨灯(18)。
4.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于在所述的模拟火源的壳体上还设有与固态继电器输出引脚相连接的四声音乐报警器04)。
5.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在于所述的微处理器I、微处理器II、微处理器III均为具有40个引脚的AT89C52单片机。
6.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在所述的发射超声波测距模块 (7)和接收超声波测距模块B (16)均为HC-SR04B超声波测距模块。
7.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在所述的无线数传模块A(I)和微功率无线数传模块B 均为JZ863微功率无线数传模块。
8.根据权利要求1所述的灭火器仿真教学装置，其特征在所述的中文语音合成模块为 SYN6288中文语音合成模块。
全文摘要
本发明涉及一种用于教学、训练、考试于一体的灭火器仿真教学装置。它由以发射超声波代替灭火剂的模拟灭火器罐和以接收超声波而至熄火的模拟火源构成；设置于模拟灭火器罐上的超声波测距模块通过其主控单元控制发射超声波，模拟火源中的超声波测距模块接收到该超声波后，根据控制软件设定的喷射距离及其他操作要求是否符合要求，而控制其鼓风机是否停止吹动象征火焰的红色丝绸，以示实现灭火，并适时向操作者语音提示操作的正确与否。本发明可实现无人化教学，节省了教学资源；通过声光电、模拟火源，消除了灭火器模拟训练时的安全隐患；用超声波收发装置代替化学燃料，能够在各种环境下进行无任何污染的消防训练。
文档编号G09B25/00GK102411868SQ20111042075
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者佘彩东, 孙康恺, 宫鹤, 李士军, 李洪鹏, 杜欣, 温竹, 薛顶柱, 赵凯, 郑禄艳, 郭颖, 顾洪军 申请人:吉林农业大学
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