胡駿明　蔡蓉

摘要：本設計實現了基于單片機的智能防火報警器，以STC89C52單片機技術，溫度與煙霧傳感器和紅外檢測技術為核心，并結合其他電路基礎，設計出一種功能相對齊全的智能防火報警器。本系統(tǒng)主要以STC89C52單片機為核心設計的智能防火報警器，可主要由煙霧信號采集，溫度信號采集及前置放大電路、模數轉換電路、單片機控制電路、LCD顯示電路、報警電路、電動機驅動電路和語音報警電路構成。是一種性能穩(wěn)定、結構簡單、價格低廉、使用簡便的智能防火報警器。在現實生活中具有一定的使用價值。

關鍵詞：STC89C52；煙霧傳感器；溫度傳感器；報警器

在人們日常生活中，火災是最普遍地且威脅人民生命和財產安全，是社會發(fā)展的主要災害之一。這個時候智能防火報警器就顯得尤為重要，它不僅能在火災發(fā)生的初始階段提供報警，也能在火災發(fā)生時提供滅火功能，還能檢測一定空間內是否有人存在。具有高可靠性、高靈敏性和低誤報率，為更好的預防和遏制火災提供強有力的保障，從而更好的保護人民的生命和財產安全。

一、智能防火報警器的設計思路

本設計是智能防火報警器，能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度、溫度并具有滅火功能。報警器以STC89C52單片機為控制核心，延時的工作方式，選用MQ-5半導體氣體傳感器用來采集煙霧濃度信息，配合外接電路以構成防火報警系統(tǒng)，從而實現設計的功能。

本設計對系統(tǒng)進行整體規(guī)劃，還有結構設計，以STC89C52單片機為中央處理器，系統(tǒng)模塊分為硬件和軟件兩部分。按照軟件實現的功能，主要分為設計主程序、系統(tǒng)初始化子程序、報警限值設置子程序、蜂鳴器報警子程序、濃度顯示子程序等程序內容。在程序的編寫過程中，同時加入文字注釋，便于后期的修改與維護。按模塊劃分主要分為溫度與煙霧采集模塊、單片機控制模塊、人體紅外檢測模塊、按鍵控制模塊、語音播報模塊、LCD顯示模塊、蜂鳴器報警模塊、電動機驅動模塊等八個模塊。每個模塊都進行單獨分析其原理，再進行電路的設計，采用模塊化的方法有利于把復雜的電路轉化為一個個小小的簡單的模塊電路，最后將每個模塊連接起來，就構成了整個設計電路，而且這樣設計的一個最大的優(yōu)點是可以迅速的發(fā)現電路中有哪些地方不合理，從而能夠迅速地解決電路中的問題。

二、智能防火報警器的設計的具體研究

本設計主要以STC89C52單片機為核心，首先通過傳感器采集空氣煙霧信號，傳感器送來的煙霧濃度對應的微小電壓信號經過放大，轉化成較大的電壓信號送入STC89C52單片機進行數據處理。在單片機內進行A/D轉換、濃度比較，對數據進行線性化處理，將數字化電壓信號轉化成對應的十進制濃度值。然后送到液晶顯示器上顯示，觀察示數變化發(fā)送信號到蜂鳴器，再將該信號發(fā)送到電動機模塊控制水泵的開關。最后，判斷濃度值是否超出警報極限，當濃度處于正常狀態(tài)下燈不亮，當濃度超出設定的限定時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈閃爍，電動機控制水泵打開進行抽水實現噴水滅火；當人體紅外檢測系統(tǒng)檢測到有人存在時，控制語音錄放系統(tǒng)工作，發(fā)出語音報警（有人存在）。

（一）智能防火報警器的設計的硬件電路

本設計的硬件電路。其核心為STC89C52單片機，該單片機有32位I/O口線，可以連接多個外圍電路，采用HC-SR501人體感應模塊，實現單片機控制人體紅外檢測的功能，其OUT引腳連接單片機的P3^1腳，再經過ISD1820錄放電路，實現語音報警功能；采用MQ-5半導體煙霧傳感器，實現對煙霧的采集，再由ADC0832進行模數轉換，把采集到的信號進行放大，傳輸給單片機的P2^0-P2^2引腳；采用LCD1602液晶顯示屏，通過單片機的P0^0-P0^7八個引腳的電壓對顯示屏的顯示進行控制；采用無源蜂鳴器和LED燈進行聲光報警達到報警功能；采用直流電機，來實現噴水滅火的功能。

（二）智能防火報警器的設計的軟件設計

本設計的軟件設計，主要用C語言來進行程序的編寫，其中的難點之一在于煙霧和溫度采集模塊的靈敏度，通過程序設定溫度上限值和煙霧濃度上限值，然后在與采集到的信號進行對比，實現該報警器的采集功能；而LCD顯示模塊同樣也是程序編寫中的一個難點，對于顯示屏的顯示位置和顯示數值，都需要準確的計算，來實現顯示的準確性。軟件設計的基礎是硬件電路，所以只有良好的硬件電路，加上合理的軟件設計，才能使該設計能夠順利完成。

三、總結

本論文設計的智能防火報警器有溫度與煙霧采集模塊、單片機控制模塊、人體紅外檢測模塊、按鍵控制模塊、語音播報模塊、LCD顯示模塊、蜂鳴器報警模塊、電動機驅動模塊。根據設計要求、使用空間、材料成本等因素選擇模塊化的人體紅外檢測系統(tǒng)、語音錄放系統(tǒng)、電動機驅動系統(tǒng)。這三個模塊是能完美的符合設計要求，且可通過STC89C52單片機控制，紅外檢測靈敏度適中，語音錄放不失真，電動機驅動可調控等優(yōu)點。

為了進一步提高系統(tǒng)的安全性、可靠性和多樣性，可以在本論文設計的報警器基礎上做適當的功能擴展。如設計換氣扇系統(tǒng)，根據煙霧濃度實現自動調速，使空間內的空氣質量得到適度的改善；設計關閉管道功能，智能切斷天然氣管道系統(tǒng)；設計完善報警系統(tǒng)實現自動撥號功能，使使用者能夠及時知道火災和室內情況并迅速處理，迅速趕到現場等。

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指導老師：蔡蓉（1988-），女，湖南益陽人，湖南人文科技學院，主要研究方向為電子信息獲取與處理。