劉愷樂(lè)

渤海大學(xué)

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基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)

劉愷樂(lè)

渤海大學(xué)

為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，而且工業(yè)和科學(xué)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了許多易燃材料，對(duì)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(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的危險(xiǎn)性增加，最終可能會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)造成人員傷亡，文章很好的對(duì)傳感器及單片機(jī)火災(zāi)報(bào)警器進(jìn)行的設(shè)計(jì)，配合其他配件的使用，可以實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，也可以進(jìn)行自動(dòng)排煙和滅火，單片機(jī)使用的STC89C52控制軟件，有利于更好地對(duì)半導(dǎo)體MQ-2的煙霧檢測(cè)，可以使用DS18B20 對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。

火災(zāi)報(bào)警器 STC89C52 煙霧檢測(cè)

1　引言

由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有越來(lái)越多的安全隱患，火災(zāi)的發(fā)生是與火的利用同時(shí)發(fā)生的，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展而且社會(huì)財(cái)富在增加，可能會(huì)導(dǎo)致更大的危害，由于城市建筑物比較密集，而且人員和財(cái)物比較集中，易燃易爆品的數(shù)量也比較大，可能最終會(huì)導(dǎo)致更多的火災(zāi)和安全隱患。

為了避免出現(xiàn)各種事故，檢測(cè)煙霧的濃度以及環(huán)境是很必要的，檢測(cè)的過(guò)程中使用了先進(jìn)的檢測(cè)儀表，可以更好的檢測(cè)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(guò)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(shí)現(xiàn)工業(yè)安全和家庭生活的安全，火災(zāi)報(bào)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(shí)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(zāi)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)于火災(zāi)的撲滅以及人民生命財(cái)產(chǎn)的保障有著重要的作用，對(duì)于檢測(cè)藥物濃度以及環(huán)境溫度來(lái)說(shuō)有著重要的意義。

2　設(shè)計(jì)概述

單片機(jī)從生產(chǎn)開(kāi)始，由于生產(chǎn)的價(jià)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(yīng)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(duì)于提升抗干擾能力來(lái)說(shuō)有著重要的意義，而且價(jià)格也比較低，在許多國(guó)內(nèi)的大型市場(chǎng)上，包括倉(cāng)庫(kù)以及各種寫(xiě)字樓都安裝了各種報(bào)警系統(tǒng)，這是一種區(qū)域報(bào)警的模式，但是成本非常高，火災(zāi)報(bào)警裝置具有其它輔助功能，因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)以及形式越來(lái)越豐富，簡(jiǎn)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(bào)警網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以是區(qū)域的報(bào)警結(jié)構(gòu)，也可以是集中報(bào)警或者是控制中心，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在居民住宅區(qū)以及機(jī)房等地區(qū)是一種比較廉價(jià)而且實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)裝置。

單片機(jī)和傳感器對(duì)于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)有著重要的意義，而且傳感器和報(bào)警電路有著密切的聯(lián)系，這些年來(lái)因?yàn)閱纹瑱C(jī)已經(jīng)深入到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)部門，逐漸出現(xiàn)了各種類型的單片機(jī)，單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，也是一種微處理器以及微控制器，因?yàn)閱纹瑱C(jī)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(yīng)用，而且可以在報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，由于報(bào)警裝置的完善，也能夠提高報(bào)警裝置的可靠性。

為了獲得社會(huì)發(fā)展的需要，暖氣作為信息技術(shù)系統(tǒng)的紀(jì)檢，如果沒(méi)有接觸感官信息的話，就不能對(duì)各種系統(tǒng)進(jìn)行效率控制，美國(guó)20世紀(jì)80年代是傳感器技術(shù)的時(shí)代，傳感器技術(shù)占有重要的意義，可以根據(jù)報(bào)警功能的不同需求，選擇比較經(jīng)濟(jì)可靠的報(bào)警器。

3　系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

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

圖 1 可燃煙霧報(bào)警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

系統(tǒng)的工作是通過(guò)煙霧信號(hào)和放大電路轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，模擬電路可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)可以處理各種數(shù)字信號(hào)，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(hào)不為零時(shí)，就可以打開(kāi)報(bào)警電路，反之就會(huì)正常運(yùn)行。

4　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件構(gòu)成有直流電源，時(shí)鐘電路，信號(hào)采集以及放大電路，還有聲音報(bào)警以及消音電路，狀態(tài)指示燈以及控制電路，報(bào)警器自動(dòng)診斷電路等，下面簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)8位數(shù)字量的輸出，而且多路開(kāi)關(guān)有8個(gè)模擬通道，模擬量可以分別輸入，通過(guò)一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器就可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，開(kāi)關(guān)可以選用8個(gè)模擬通道，可以進(jìn)行模擬量的輸入，一個(gè)轉(zhuǎn)換器就能夠完成這項(xiàng)功能。

4.3聲音報(bào)警及消音鍵電路

電路一般通過(guò)三極管串聯(lián)電阻或者是單片機(jī)，這樣可以控制蜂鳴器的報(bào)警情況，而且系統(tǒng)會(huì)設(shè)置消音按鍵，如果報(bào)警器出現(xiàn)鳴叫，用戶就要到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，按下相關(guān)按鍵，就會(huì)讓報(bào)警器報(bào)警，如果煙霧的濃度高出報(bào)警界限的時(shí)候，報(bào)警器會(huì)提醒客戶。

4.4狀態(tài)指示燈及控制鍵電路

單片機(jī) 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(yùn)行，而且環(huán)境中的煙霧濃度不高，黃燈閃爍就說(shuō)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(hù)電路

如果檢測(cè)的煙霧濃度比預(yù)定的值要高，那么繼電器會(huì)繼續(xù)工作，而且會(huì)啟動(dòng)換氣風(fēng)扇，單片機(jī)也可以打開(kāi)延時(shí)子程序，600秒的延時(shí)之后，可以對(duì)閥門進(jìn)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(jì)

數(shù)據(jù)采集對(duì)于火災(zāi)報(bào)警具有重要的意義，為了減少出現(xiàn)誤報(bào)的情況，系統(tǒng)對(duì)溫度設(shè)計(jì)可以使用頻繁采集以及循環(huán)判斷的方式，每次對(duì)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(jī)中，然后通過(guò)判斷程序，可以判斷現(xiàn)場(chǎng)是否出現(xiàn)了火災(zāi)。

具體流程：系統(tǒng)完成初始化操作，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號(hào)的采集，單片機(jī)可以將數(shù)據(jù)存入到寄存器中，可以通過(guò) INT1中斷程序完成操作.系統(tǒng)會(huì)延遲操作10秒，在轉(zhuǎn)換器完成操作以后，系統(tǒng)系會(huì)延遲50秒，可以對(duì)各種溫度，煙霧信號(hào)進(jìn)行采集，然后采集到的數(shù)據(jù)會(huì)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(guò)高，可能會(huì)超過(guò)濃度標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警操作，因?yàn)槭褂昧四K化設(shè)計(jì)方法，所以通過(guò)這個(gè)程序可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警功能，我們?cè)诓杉瘮?shù)據(jù)的時(shí)候，對(duì)煙霧信號(hào)的一次采集會(huì)，延時(shí)10秒，如果系統(tǒng)采集到了煙霧信號(hào)，可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(jì)

5.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)控制器上會(huì)使用 STC89C52 主控芯片，主要的功能包括：控制IO端口，進(jìn)行邏輯判斷，也能夠進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，這個(gè)程序作為一個(gè)無(wú)限循環(huán)體，通電后系統(tǒng)的各個(gè)部分有輸入和輸出端口，可以對(duì)電路進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)外圍電路啟動(dòng)，數(shù)碼管也可以顯示當(dāng)前的環(huán)境溫度，通過(guò)執(zhí)行火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的采集程序，可以進(jìn)行溫度判斷和報(bào)警判斷，系統(tǒng)完成初始化運(yùn)作后，語(yǔ)音芯片不會(huì)執(zhí)行報(bào)警操作，程序初始化實(shí)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(yǔ)

本系統(tǒng)對(duì)單片機(jī)的消防火災(zāi)，報(bào)警器很好地進(jìn)行了設(shè)計(jì)，從硬件和軟件兩個(gè)方面可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，本文的防火災(zāi)，報(bào)警系統(tǒng)可以進(jìn)行報(bào)警器的檢查，以及數(shù)碼管顯示，可以通過(guò)各種自動(dòng)報(bào)警技術(shù)最終得出比較簡(jiǎn)單而且更加方便的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)的成本比較低，可以在各個(gè)場(chǎng)合得到廣泛使用。我們通過(guò)分析理論研究表明：本設(shè)計(jì)的方案是比較可行而且是很合理的，但是和傳統(tǒng)的報(bào)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(duì)該功能進(jìn)行擴(kuò)展而且可以對(duì)硬件進(jìn)行升級(jí)，所以這種技術(shù)和其他自動(dòng)報(bào)警技術(shù)比較來(lái)說(shuō)具有非常好的優(yōu)點(diǎn)，這是火災(zāi)報(bào)警器技術(shù)中發(fā)展的主要趨勢(shì)。

［1］ 李中望.一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案［J］.安防科技，2008（2）：48-49

［2］ 金發(fā)慶.傳感器技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

［3］ 張萬(wàn)寶.火災(zāi)報(bào)警控制器專用電源的設(shè)計(jì)［J］. 山西建筑，2004（11）：80-84

［4］ 張毅剛.MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997

［5］ 彭軍，傳感器與檢測(cè)技術(shù)［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003

［6］ 陶潔，肖桂鳳，遲權(quán)德.基才 AT89C52 單片機(jī)的超聲波測(cè)距儀的設(shè)計(jì) ［J］. 電子設(shè)計(jì)工程，2012，20（2）：136-137

［7］ 張家偉，劉成忠.基于 STC89C52RC 的養(yǎng)殖區(qū)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，49（1）：162-163

［8］ 鄭道林，孫耀杰，左兆輝.基于 MQ-2 與 GSM 的 CO 監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ［J］. 電子設(shè)計(jì)工程，2014，22 （4）：162-163