王旭東 張學義 趙雙樂/天津科技大學應用文理學院

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基于單片機的家居型火災自動報警系統(tǒng)

王旭東 張學義 趙雙樂/天津科技大學應用文理學院

【摘 要】本文基于AT89S52單片機的家居型火災自動報警系統(tǒng)，采用氣體傳感器、溫度傳感器以及LED顯示燈模塊，可以實現聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設置、延時報警及與上位機串口通信等功能。是一種結構簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的火災報警器，具有一定的實用價值。

【關鍵詞】單片機；火災報警；傳感器

【Abstract】This pap er intr oduce the Automatic Fir e Alar m System base on AT8 9S52 SCM. It use Gas sensor s， temper atur e sensor s and LED display light module which consist of this system. This system is able to making sound and light alarm， fault self-diagnosis，concentration display， alarm limit set， delay alarm set and serial communication with the upper machine， etc. Since of the Simple structure， stable performance， easy to use， low cost， intelligent control this Fire Alarm System is a practical system.

【Key words】single chip microcomputer； fire alarm；sensor

引言

家居型火災報警系統(tǒng)主要由傳感器、A/D轉換器、串行通信、單片機、報警電路等組成【1】。系統(tǒng)通過傳感器將檢測到的煙霧濃度、溫度等報警信號通過放大電路、A/D轉換成數字信號，傳送到單片機內，單片機經過識別、分析處理，若傳感器檢測到的數值超過預制值，將報警控制信號傳送到報警顯示電路，通過聲音報警、濃度顯示等及時通過串口通信與小區(qū)保安部門或者是物業(yè)部門、消防部門聯(lián)系，及時報警，報警一段時間后系統(tǒng)可自動關閉報警，或者是通過按鍵，人工取消報警。家居型火災報警系統(tǒng)整體電路的框圖如圖1所示。

圖1　家居型火災報警系統(tǒng)原理及整體結構框圖

1.系統(tǒng)硬件電路設計

在整體系統(tǒng)的設計中，AT89S52單片機是其核心控制部件。煙霧、溫度傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1作為輸入端，AT89S52單片機的P0.6，P0.7引腳接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對應的模擬信號和故障檢測信號，通過軟件中斷程序對這兩種信號分別進行處理，以控制后續(xù)電路進行相應動作。AT89S52單片機與ADC0809接口電路如圖2所示。

圖2　AT89S52單片機與ADC0809接口電路

在報警系統(tǒng)中，傳感器所采集的數據通過A/D轉換成數字信號后，通過CPU傳送到LED數碼顯示電路，能更直接地觀察到相關測量數據。采用驅動芯片ICM7218A驅動，27、3、1、25、2、24、26腳分別接數碼管的a、b、c、d、e、f、g，15、16、23、20腳為位選，分別連接4位數碼管的COM端，數據線接單片機的P1口，WRITE、MODE是寫控制位和模式控制位，分別接單片機P2.6、P2.7，當單片機寫入模式控制字后，ICM7218以約定的方式接收顯示數據并將數據寫入靜態(tài)顯示RAM中【2】。數據接收結束，按設定的譯碼模式，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅動器和位控驅動器發(fā)出控制信號，直到下一個控制字寫入前，不停地進行動態(tài)顯示工作。其結構框圖如圖3所示。

圖3　數碼管顯示電路圖

2.系統(tǒng)軟件設計

主程序初始化主要包括各種I/O輸入輸出狀態(tài)的設定、所用到的寄存器進行初始化賦值、中斷控制方式寄存器初始設置、報警限初值設置等。傳感器進行預熱，一般三分鐘即可，同時采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良，進行故障檢測【3】。初始化程序完成后，傳感器對氣體濃度和溫度進行采樣，通過A/D轉換成數字信號，進行平均值法濾波、線性化處理后，將檢測值與初始設置的報警限進行對比，如果超出報警限，則執(zhí)行報警子程序，啟動相應報警執(zhí)行電路，并且LED顯示濃度；如果沒有超出報警限，則直接顯示濃度。主程序流程圖如圖4所示：

圖4　主程序流程圖

當傳感器所測量的煙霧濃度或溫度值超過報警限值時，蜂鳴器發(fā)出報警，對應通道的燈閃亮，以提示住戶采取相應安全對策，從而保障家庭安全，避免火災的發(fā)生。為了防止誤報，在程序設計上，對煙霧濃度和溫度兩個測量值進行快速重復檢測，以區(qū)別出廚房管道中煙霧的泄漏，防止誤報。報警子程序流程圖如圖5所示。

圖5　報警子程序流程圖

3.結論

家居型火災報警器可保障家庭生活的安全，避免火災的發(fā)生。本文是在對煙霧濃度、溫度傳感器和智能報警技術進行深入研究的基礎上，合理地確定系統(tǒng)的設計方案，并對儀器的整體設計和各個組成部分進行了詳細的分析和設計。家居型火災報警器是一種結構簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、安裝簡便、價格低廉、智能化的火災報警器，報警系統(tǒng)和物業(yè)、安保部門進行串行通信，有效保證家庭無人時或者只有小孩時能夠及時發(fā)現火災，減小財產損失，保障人員安全，具有一定的實用價值。本報警器電路結構簡單、可維護性好，能廣泛應用于居民家庭。

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王旭東:（1981—），女，工學碩士，主要研究方向智能儀表控制、單片機。

作者簡介：