張鍇

遼寧錦州渤海大學工學院

火災自動報警系統(tǒng)設計

張鍇

遼寧錦州渤海大學工學院

根據(jù)單片機以及傳感器的相關技術從而實現(xiàn)火災自動報警系統(tǒng)。運用DSl8820數(shù)字溫度傳感器，能夠把溫度信號進行轉變從而成為數(shù)字信號，最終把該信號發(fā)給單片機，設計的電路比較簡單。另外系統(tǒng)中設置了溫度報警值，通過其可以完成聲光報警。本文檢測煙霧部分選擇了MQ-2型半導體煙霧傳感器實現(xiàn)，該可燃氣體的敏感元件的特點是高靈敏度、具有很強抗干擾能力，反應快，而且價格成本低，使用時間長。其中處理采集的數(shù)據(jù)中選擇的是經(jīng)常使用的AT89C51單片機。

溫度傳感器 煙霧傳感器 單片機

1 引言

火災初始階段的時候火災自動報警系統(tǒng)可以實現(xiàn)把燃燒過程中形成的熱量以及煙霧等，通過火災探測器從而產(chǎn)生電信號，并且把該電信號傳給火災報警控制器中，從而提示人們知道火災發(fā)生情況。建筑消防安全的相關設計工程的使用以及安裝情況對多種消防設施具有直接的影響關系。將火災自動報警裝置安裝在居民住宅區(qū)以及公共場合中是十分有必要的。而且這種火災自動報警裝置在設計上需要足夠的簡潔，同時所投入的成本也比較低。所以，本文設計了的是基于單片機的火災自動報警系統(tǒng)，元件包括了煙霧傳感器以及溫度傳感器，并且可以實時監(jiān)測煙霧和溫度的變化情況，另外當周圍環(huán)境的煙霧及溫度發(fā)生改變的時候可以實現(xiàn)報警，從而實現(xiàn)火災通報以及火災發(fā)現(xiàn)的功能。

2 火災自動報警系統(tǒng)概述

火災自動報警系統(tǒng)中用到了探測器中的相關元件，其中包括了煙霧、火焰以及一些其他的敏感元件等，通過這些元件實現(xiàn)電信號的轉換。通常情況，火災自動報警系統(tǒng)的作用可以分為2種：聯(lián)動控制以及探測警報，當部分的建筑物的需求中不包括聯(lián)動控制的時候，探測報警器中的一些功能會被啟動。其中的火災自動報警系統(tǒng)是由控制中心、集中報警以及分區(qū)域報警系統(tǒng)組成。其中集中報警系統(tǒng)以及區(qū)域報警系統(tǒng)的使用場合是針對二級保護對象。而控制中心報警系統(tǒng)以及集中報警系統(tǒng)的使用場合是針對一級保護對象。中心報警系統(tǒng)的使用場合針對的是特級保護對象?；馂脑缙诘淖詣訄缶到y(tǒng)中運用到了多線制，而且同時該自動控制系統(tǒng)的線數(shù)比較多。另外該控制器是單獨連接其他的控制執(zhí)行機構，而且該控制器的使用以及維護控制器的過程都是比較麻煩的。另外因為系統(tǒng)的故障率比較高，所以，控制器中要具備特地的端子箱。

3 整體方案

本文設計的系統(tǒng)的組成部分主要包括了火災檢測模塊、A/ D轉換模塊、信號處理模塊以及滅火裝置模塊等。其中的火災檢測模塊中包括了煙霧檢測以及溫度檢測等，而且該模塊的溫度傳感器選擇的型號是DSl8820，與此同時煙霧傳感器的型號選擇的是MQ-2煙霧傳感器。A/D轉換模塊中選擇的模數(shù)轉換芯片型號是ADC0809。系統(tǒng)總體框架圖如圖1所示。

圖2 系統(tǒng)總電路圖

圖1 系統(tǒng)總體框架圖

聲光報警模塊的組成包括了光報警以及聲音報警，其中的聲音報警模塊的組成包括了音響設備以及LM386運放器，而同時光報警模塊的實現(xiàn)是借用了紅色光LED閃爍。而滅火裝置的組成部分組成部分包括了繼電器聯(lián)動開關，檢測溫度以及煙霧從而將啟動報警的開關打開。

4 硬件設計

設計火災報警器的過程中，核心的部分是單片機，傳感器和煙霧、溫度中的模擬信號的接收以及故障信號的檢測等都是需要通過單片機實現(xiàn)。本文的單片機在性能方面需要滿足運算速度高，而且煙霧濃度以及相關的溫度的改變能夠被檢測人員檢測到，同時處理的過程中要按照具體的情況而采取措施。AT89C51單片機在很多方面都有應用，而且上手起來比較容易實現(xiàn)，另外成本低，具有靈活編程的特性等，因此AT89C51單片機在火災自動報警系統(tǒng)中有著很廣泛的應用。AT89C5I單片機的內(nèi)部RAM一共有128字節(jié)，該FLASH存儲器的字節(jié)數(shù)是4個，I/0口線有32個，16位定時計數(shù)器一共有2個，另外采取的是全雙工的串行通信口，電路設計中包括了的有時鐘電路。系統(tǒng)總電路如圖2所示。

4.1 溫度采集模塊DSl8820

本文通過運用到了DSl8820的數(shù)字溫度傳感器從而實現(xiàn)測溫元件。同時這個測溫元件應用到了美國公司的溫度傳感器芯片，該測溫元件的特點是外形精簡，應用起來比較方便，該元件在很多的控制領域以及數(shù)字溫度領域中都具有很大的應用。探測環(huán)境的變化溫度需要用到DSl8820，DSl8820作為數(shù)字溫度傳感器中的一種，同時單片機會對這些數(shù)據(jù)完成處理，最終達到檢測周圍環(huán)境的目的。DSl8820在進行數(shù)據(jù)的處理以及檢測過程中主要依靠的是一個芯片，最終具備抗干擾力強的優(yōu)勢。該過程的工作周期是由數(shù)據(jù)處理以及溫度檢測組成的。

4.2 氣體采集模塊設計

本設計中選擇了氣敏傳感的煙霧傳感器，該煙霧傳感器的電子密度比較小。接觸煙霧的時候，當煙霧發(fā)生改變的時候，電導率也會發(fā)生改變，根據(jù)這個特點從而接收到煙霧的信息。而且作為氣電變換器中煙霧傳感器的一種，把空氣中的可燃性氣體含量經(jīng)過A/D轉換電路之后可以實現(xiàn)模擬量向數(shù)字量的轉換，最終通過單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，最終實現(xiàn)報警控制的實現(xiàn)。由于MQ-2型半導體的特點，例如抗干擾性強，投入成本低，而且應用簡潔，此外煙霧傳感器的靈敏度比較高?；谶@些特點，所以本文在設計中的信息采集中選擇了MQ-2氣體傳感器。這個傳感器起到了核心部分的作用。MQ-2傳感器中的輸出信號通常情況下很弱。

本文設計的系統(tǒng)選擇了電阻型的煙霧傳感器，所以電路中要串聯(lián)參考電阻，接著通過放大電路。一般的運算放大器，價格比較便宜的就是LM324，而且LM324在應用的時候也比較簡潔。因此在設計的時候的選擇LM324作為放大電路。單片高增益四運算放大器選擇的是LM324，LM324的工作場合是滿足電壓是雙電源以及單電源。電源中的電流值比較小同時電流和電源直接不存在任何關系。溫度補償是需要偏流電阻的輸入，從而實現(xiàn)數(shù)字電路和輸出電平之間相互兼容。

4.3 消防聯(lián)動部分

作為火災自動報警消防系統(tǒng)如果需要具備完全的功能就要由自動報警系統(tǒng)以及自動消防系統(tǒng)組成。其中的自動報警系統(tǒng)作為自動消防系統(tǒng)的信號源，而自動消防系統(tǒng)是作為自動報警系統(tǒng)的執(zhí)行單元，同時自動消防系統(tǒng)是自動報警系統(tǒng)的基礎。自動報警系統(tǒng)主要涉及到的是探知火災的原因以及產(chǎn)生報警，自動消防系統(tǒng)指的是防護火災。自動報警系統(tǒng)與自動消防系統(tǒng)之間的關系是相輔相成，而且缺一不可。通過結合自動報警系統(tǒng)以及自動消防系統(tǒng)最終形成了自動報警消防系統(tǒng)。本設計的開關信號發(fā)出時通過單片機轉發(fā)給繼電器實現(xiàn)的，而且繼電器在自動消防系統(tǒng)中充當?shù)淖饔檬情_關。

5 軟件設計

本文在系統(tǒng)的設計中，其中的軟件部分需要涉及到氣體信號以及溫度信號的檢測，接著顯示出信號并且判斷出信號。當預設報警值超過的時候報警并聯(lián)動滅火裝置就會啟動。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

結語：火災自動報警系統(tǒng)在火災早期有預警作用。早一分鐘報警，就多一分鐘逃生時間，這對于實際應用來說具有很大的研究意義。本文進行了軟件設計以及硬件設計的實現(xiàn)。

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