劉愷樂

渤海大學

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基于單片機的火災報警器設(shè)計

劉愷樂

渤海大學

為經(jīng)濟和社會的不斷發(fā)展和進步，而且工業(yè)和科學技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了許多易燃材料，對人們生活環(huán)境以及生活方式的改革有著重要的影響，但是生活環(huán)境以及生活方式的改革可能會導致火災的危險性增加，最終可能會導致火災造成人員傷亡，文章很好的對傳感器及單片機火災報警器進行的設(shè)計，配合其他配件的使用，可以實現(xiàn)聲光報警，也可以進行自動排煙和滅火，單片機使用的STC89C52控制軟件，有利于更好地對半導體MQ-2的煙霧檢測，可以使用DS18B20 對溫度進行檢測。

火災報警器 STC89C52 煙霧檢測

1　引言

由于科學技術(shù)的發(fā)展和進步，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有越來越多的安全隱患，火災的發(fā)生是與火的利用同時發(fā)生的，因為經(jīng)濟不斷地發(fā)展而且社會財富在增加，可能會導致更大的危害，由于城市建筑物比較密集，而且人員和財物比較集中，易燃易爆品的數(shù)量也比較大，可能最終會導致更多的火災和安全隱患。

為了避免出現(xiàn)各種事故，檢測煙霧的濃度以及環(huán)境是很必要的，檢測的過程中使用了先進的檢測儀表，可以更好的檢測煙霧的濃度和環(huán)境溫度，可以找到事故中的各種安全隱患，通過有效的措施可以避免各種事故的出現(xiàn)，可以最大限度地實現(xiàn)工業(yè)安全和家庭生活的安全，火災報警系統(tǒng)是智能建筑中的非常重要的系統(tǒng)，在日常生活中有非常重要的作用，要實現(xiàn)智能建筑的安全和舒適，必須要做好消防安全工作，火災報警系統(tǒng)對于火災的撲滅以及人民生命財產(chǎn)的保障有著重要的作用，對于檢測藥物濃度以及環(huán)境溫度來說有著重要的意義。

2　設(shè)計概述

單片機從生產(chǎn)開始，由于生產(chǎn)的價格成本比較高，所以人們很關(guān)注這種產(chǎn)品，而且這種產(chǎn)品有很廣泛的應用范圍，發(fā)展的速度也很快，由于這種產(chǎn)品的體積小重量也比較輕，對于提升抗干擾能力來說有著重要的意義，而且價格也比較低，在許多國內(nèi)的大型市場上，包括倉庫以及各種寫字樓都安裝了各種報警系統(tǒng)，這是一種區(qū)域報警的模式，但是成本非常高，火災報警裝置具有其它輔助功能，因為電子技術(shù)以及計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，火災報警器的結(jié)構(gòu)以及形式越來越豐富，簡單地將其分為幾種固定的模式是很困難的，技術(shù)的發(fā)展也在向智能化的方向發(fā)展，這種系統(tǒng)可以形成任何形式的報警網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以是區(qū)域的報警結(jié)構(gòu)，也可以是集中報警或者是控制中心，火災自動報警系統(tǒng)在居民住宅區(qū)以及機房等地區(qū)是一種比較廉價而且實用的火災自動探測裝置。

單片機和傳感器對于火災報警系統(tǒng)有著重要的意義，而且傳感器和報警電路有著密切的聯(lián)系，這些年來因為單片機已經(jīng)深入到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個部門，逐漸出現(xiàn)了各種類型的單片機，單片機作為計算機系統(tǒng)，也是一種微處理器以及微控制器，因為單片機的功能比較齊全而且體積比較小，在所有的電子系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，而且可以在報警技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應用，由于報警裝置的完善，也能夠提高報警裝置的可靠性。

為了獲得社會發(fā)展的需要，暖氣作為信息技術(shù)系統(tǒng)的紀檢，如果沒有接觸感官信息的話，就不能對各種系統(tǒng)進行效率控制，美國20世紀80年代是傳感器技術(shù)的時代，傳感器技術(shù)占有重要的意義，可以根據(jù)報警功能的不同需求，選擇比較經(jīng)濟可靠的報警器。

3　系統(tǒng)整體設(shè)計

這種報警系統(tǒng)通過采集信號以及放大電路，聲光報警電路以及安全保護電路構(gòu)成的，獲得了如圖的報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖1為可燃煙霧報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖 1 可燃煙霧報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)的工作是通過煙霧信號和放大電路轉(zhuǎn)化為模擬信號，模擬電路可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，單片機可以處理各種數(shù)字信號，然后可以分析各種處理后的數(shù)據(jù)，如果轉(zhuǎn)換器的放大信號不為零時，就可以打開報警電路，反之就會正常運行。

4　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

系統(tǒng)的硬件構(gòu)成有直流電源，時鐘電路，信號采集以及放大電路，還有聲音報警以及消音電路，狀態(tài)指示燈以及控制電路，報警器自動診斷電路等，下面簡單的介紹了這一部分。

4.1直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源有電源變壓器以及穩(wěn)壓電路。

4.2A/D 轉(zhuǎn)換電路

ADC0809 作為一種逼近式的模擬輸入，可以實現(xiàn)8位數(shù)字量的輸出，而且多路開關(guān)有8個模擬通道，模擬量可以分別輸入，通過一個AD轉(zhuǎn)換器就可以進行轉(zhuǎn)換，開關(guān)可以選用8個模擬通道，可以進行模擬量的輸入，一個轉(zhuǎn)換器就能夠完成這項功能。

4.3聲音報警及消音鍵電路

電路一般通過三極管串聯(lián)電阻或者是單片機，這樣可以控制蜂鳴器的報警情況，而且系統(tǒng)會設(shè)置消音按鍵，如果報警器出現(xiàn)鳴叫，用戶就要到達現(xiàn)場，按下相關(guān)按鍵，就會讓報警器報警，如果煙霧的濃度高出報警界限的時候，報警器會提醒客戶。

4.4狀態(tài)指示燈及控制鍵電路

單片機 STC89C52 的 P2.6、P2.5、P2.4 控制輸出的狀態(tài)指示燈。如果綠燈亮就表示正常運行，而且環(huán)境中的煙霧濃度不高，黃燈閃爍就說明傳感器出現(xiàn)的各種故障，而且可能出現(xiàn)接觸不良的情況，紅燈閃爍就表示煙霧的濃度太高，需要用戶做好相關(guān)的安全防范措施。

4.5安全保護電路

如果檢測的煙霧濃度比預定的值要高，那么繼電器會繼續(xù)工作，而且會啟動換氣風扇，單片機也可以打開延時子程序，600秒的延時之后，可以對閥門進行調(diào)節(jié)，繼電器的連接控制電路如圖2所示。

5.2數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計

數(shù)據(jù)采集對于火災報警具有重要的意義，為了減少出現(xiàn)誤報的情況，系統(tǒng)對溫度設(shè)計可以使用頻繁采集以及循環(huán)判斷的方式，每次對溫度的煙霧數(shù)據(jù)采集以后，可以將數(shù)據(jù)直接輸入到單片機中，然后通過判斷程序，可以判斷現(xiàn)場是否出現(xiàn)了火災。

具體流程：系統(tǒng)完成初始化操作，可以進行數(shù)據(jù)和信號的采集，單片機可以將數(shù)據(jù)存入到寄存器中，可以通過 INT1中斷程序完成操作.系統(tǒng)會延遲操作10秒，在轉(zhuǎn)換器完成操作以后，系統(tǒng)系會延遲50秒，可以對各種溫度，煙霧信號進行采集，然后采集到的數(shù)據(jù)會沉入到寄存器，數(shù)據(jù)信息采集可以使用中斷服務(wù)程序，如果溫度過高，可能會超過濃度標準，需要進行語音報警操作，因為使用了模塊化設(shè)計方法，所以通過這個程序可以實現(xiàn)系統(tǒng)的報警功能，我們在采集數(shù)據(jù)的時候，對煙霧信號的一次采集會，延時10秒，如果系統(tǒng)采集到了煙霧信號，可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲到寄存器中，系統(tǒng)可以很好的執(zhí)行子程序。

圖 2繼電器連接及控制電路圖

5　系統(tǒng)軟件設(shè)計

5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計流程

火災報警系統(tǒng)控制器上會使用 STC89C52 主控芯片，主要的功能包括：控制IO端口，進行邏輯判斷，也能夠進行語音報警，這個程序作為一個無限循環(huán)體，通電后系統(tǒng)的各個部分有輸入和輸出端口，可以對電路進行數(shù)據(jù)存儲，實現(xiàn)外圍電路啟動，數(shù)碼管也可以顯示當前的環(huán)境溫度，通過執(zhí)行火災報警系統(tǒng)的采集程序，可以進行溫度判斷和報警判斷，系統(tǒng)完成初始化運作后，語音芯片不會執(zhí)行報警操作，程序初始化實現(xiàn)的功能包括IO輸入輸出狀態(tài)，初始化寄存器，煙霧數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)的程序流程圖如圖3所示。

圖3　系統(tǒng)總流程圖

6　結(jié)語

本系統(tǒng)對單片機的消防火災，報警器很好地進行了設(shè)計，從硬件和軟件兩個方面可以實現(xiàn)預期的功能，本文的防火災，報警系統(tǒng)可以進行報警器的檢查，以及數(shù)碼管顯示，可以通過各種自動報警技術(shù)最終得出比較簡單而且更加方便的設(shè)計，這種設(shè)計的成本比較低，可以在各個場合得到廣泛使用。我們通過分析理論研究表明：本設(shè)計的方案是比較可行而且是很合理的，但是和傳統(tǒng)的報警技術(shù)比較而言這種方案不僅可以降低成本，而且可以增加靈活性，可以對該功能進行擴展而且可以對硬件進行升級，所以這種技術(shù)和其他自動報警技術(shù)比較來說具有非常好的優(yōu)點，這是火災報警器技術(shù)中發(fā)展的主要趨勢。

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