秦穎，韓成皓

吉林建筑大學(xué)

基于m sc-51單片機(jī)的經(jīng)濟(jì)型火災(zāi)報(bào)警控制器

秦穎，韓成皓

吉林建筑大學(xué)

本案講述了關(guān)于msc-51單片機(jī)用來控制簡易的火災(zāi)自動探測報(bào)警器。本案用溫度傳感器和煙霧傳感器采集信號送入51單片機(jī)進(jìn)行處理。經(jīng)過基準(zhǔn)對比，對應(yīng)采取措施，可以異常（煙霧，溫度其中之一即可）報(bào)警，故障報(bào)警及開啟滅火裝置，實(shí)現(xiàn)消防一體化。本案可以和滅火裝置聯(lián)用，適用于不能用水滅火的場所，如實(shí)驗(yàn)室，檔案室，圖書館等。因?yàn)閙sc-51單片機(jī)處理數(shù)據(jù)能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)又簡單，可靠性和性價(jià)比都很高，最重要的是成很低本低。

1.吉林省科技計(jì)劃項(xiàng)目：20130206090SF

項(xiàng)目名稱：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能消防控制系統(tǒng)

2.長春市科技計(jì)劃項(xiàng)目：12ZX56，

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能建筑信息集成關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用平臺建設(shè)

一、引言

這些年建筑事業(yè)迅速發(fā)展，現(xiàn)代建筑中都要求具有火災(zāi)報(bào)警和自動消防系統(tǒng)，目前我們國內(nèi)的同類產(chǎn)品都是從小規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的產(chǎn)品。現(xiàn)在也有一些單位用微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制火災(zāi)報(bào)警和自動消防系統(tǒng)。但其系統(tǒng)比較復(fù)雜、成本也很高。因此就提出一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)錢低廉的火災(zāi)探測報(bào)警控制器。本設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下要求：

1.如果傳感器滑落、布線有問題、內(nèi)部元件損壞發(fā)生故障時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警——①號報(bào)

2.如果兩只傳感器中有一個(gè)探測出室內(nèi)有異常，該裝置能發(fā)出異常報(bào)警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理?！谔枅?bào)警

3.如果煙感、溫度傳感器同時(shí)動作說明有火災(zāi)發(fā)生?！厶枅?bào)警

4.火災(zāi)報(bào)警10秒后還沒解除，本裝置會引爆一系列的控制信號，引爆滅火器。并且在噴發(fā)滅火前還能發(fā)出停機(jī)、關(guān)門、引爆等順序動作信號。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與工作原理

系統(tǒng)硬件方框圖如圖1所示。1為溫度傳感器。2為感煙傳感器。3單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對傳感器信號的采集、邏輯分析、邏輯判斷、發(fā)出各種報(bào)警信號。4為電源，包括傳感器、單片機(jī)系統(tǒng)的供電，控制電路的供電。5為報(bào)警電路。

圖1

1、溫度傳感器

本傳感器選用磁吸式表面PT1000熱電阻，品牌HD-PT1000

簡單介紹：普通封裝PT1000熱電阻∕鉑電阻溫度傳感器是采用一根不銹鋼管，把鉑電阻元件封裝在里面，引出導(dǎo)線，以達(dá)到保護(hù)鉑電阻元件的目的。用于潮濕，惡劣等有需要的環(huán)境。

參數(shù)：

1)PT1000鉑熱電阻元件精度（A級±0.15，B級±0.3，C級±0.6）。

2)測溫溫度范圍（0℃～250℃）。

3)幾線制輸出（常用2線制∕3線制∕4線制選擇一種）

4)材料的要求（高溫∕耐磨∕防腐∕防爆∕防水∕其他）

5)引線的長度（常采用1m∕2m∕3m∕4m∕5m標(biāo)配）

6)管徑大小D及長度L(3×3Omm 4×30mm 5×30mm 6×30mm)

7)補(bǔ)償導(dǎo)線的尾部處理（鍍錫∕U型端子∕金屬針∕其他端子）

2、感煙傳感器

我采用的是離子感煙傳感器（如圖2）。這是一種用于火災(zāi)報(bào)警的傳感器件，它利用火災(zāi)時(shí)總是先有煙，后有火而實(shí)現(xiàn)提前報(bào)警，其結(jié)構(gòu)原理是，該傳感器由內(nèi)外兩個(gè)電離室組成。電離室內(nèi)有P1，P2的一對電極。外電離室有孔與外界相通，煙霧可以進(jìn)入；而內(nèi)電離室是密封的煙霧不能進(jìn)入，在電極P1、P2之間放有放射性同位素镅-241的α放射源。這個(gè)放射源能連續(xù)放射α射線，使極間的空氣電離而產(chǎn)生正離子和負(fù)離子（即電子），這樣P1,P2兩極間便因?yàn)殡姾傻牧鲃佣哂袑?dǎo)電性。在這對電極端加上電壓E時(shí)，正、負(fù)離子便向極性相反的方向運(yùn)動而形成電流。當(dāng)電壓高到一定值時(shí)，離子電流便成飽和狀態(tài)。

圖2

當(dāng)外電離室有煙霧進(jìn)入時(shí)，部分正、負(fù)離子被吸附在煙霧中燃燒生成微粒（燃燒生成微粒比離子大1000倍左右）,使它們在電場中的運(yùn)動速度大大降低，并且在運(yùn)動中不斷有正負(fù)離子中和，使離子數(shù)減少。煙霧濃度越高，離子數(shù)越少，離子電流便越小，相當(dāng)于等效電阻增大。而內(nèi)電離室是密封的，煙霧不能進(jìn)入，兩極板間的離子電流是恒定不變的，其等效電阻也是不變的。

圖3

由于內(nèi)外電離室的電極是串聯(lián)的(如圖3)，在沒有煙霧進(jìn)入時(shí)，A點(diǎn)電位等于0.5E；當(dāng)有煙霧進(jìn)入時(shí)，外電離室的極板等效電阻增大，使A點(diǎn)電位降低，A點(diǎn)電位降幅與煙霧成正比例。有煙霧與沒煙霧時(shí)，A點(diǎn)電位差可達(dá)到1V以上。利用該電壓的變化，就可控制電子電路實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

3、單片機(jī)系統(tǒng)

AT89551單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)（如圖4）

圖4

三、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)主程序流程圖，如圖5，首先初始化，置入檢查周期后讀入煙、溫信號，然后判斷傳感器是否有故障，如果有故障則轉(zhuǎn)入故障報(bào)警，如果沒有故障則轉(zhuǎn)換為探測周期，然后判斷有異常嗎？即是否有煙感或則溫感動作？如有異常則判斷是單個(gè)異常動作，還是同時(shí)異常動作，如果是同時(shí)動作就是發(fā)生火災(zāi)，進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。如果不是則發(fā)出異常報(bào)警。如探測結(jié)果無異常則重置檢查周期重新讀入煙感傳感器信號。

圖5