劉康 楊秋芬 賀嘉銘

摘要：火災(zāi)事故中第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情并報(bào)警極為重要。基于此，論文就單片機(jī)在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究和探討。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)事故；單片機(jī)；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

當(dāng)前，我國(guó)城市及工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域火災(zāi)事故甚至是重大火災(zāi)事故頻發(fā)，采用信息化手段進(jìn)行及時(shí)的診斷與報(bào)警從而第一時(shí)間進(jìn)行火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)就成為極為重要的研究課題。

一、當(dāng)前火災(zāi)事故特點(diǎn)及自動(dòng)化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的重要性

近幾年我國(guó)各行業(yè)發(fā)生了多起重大火災(zāi)事故，造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。如2015年天津港瑞海公司倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域火災(zāi)爆炸事故，造成一百六十多人死亡、七百多人受傷、數(shù)百多億元直接經(jīng)濟(jì)損失，又如2017年2月25日，江西南昌市紅谷灘新區(qū)一家名為“海航白金匯酒店”的星級(jí)酒店在裝修時(shí)發(fā)生火災(zāi)，事故造成10人死亡、13人受傷等等。而據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2018年1-8月，我國(guó)各地累計(jì)接報(bào)火災(zāi)事故16.61萬(wàn)起，造成933人、560人受傷，直接財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)20.53億元。

通過(guò)對(duì)這些火災(zāi)事故進(jìn)行調(diào)查和研究，沒(méi)有第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情并進(jìn)行報(bào)警，沒(méi)有第一時(shí)間啟動(dòng)合適的火災(zāi)應(yīng)急處置程序是事故損失較大的重要原因之一。火災(zāi)事故的發(fā)展過(guò)程一般有初起-發(fā)展-猛烈-熄滅四個(gè)階段，對(duì)火災(zāi)事故進(jìn)行控制和處理的最佳選擇應(yīng)是在初起階段進(jìn)行第一時(shí)間的報(bào)告與報(bào)警，同時(shí)完成信息傳遞和通信，采取合理可靠措施進(jìn)行初起火災(zāi)撲救。

而自動(dòng)化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)恰能實(shí)現(xiàn)在火災(zāi)發(fā)生初期階段的事故識(shí)別與報(bào)警，降低了消防執(zhí)勤人員的工作量的同時(shí)提升了工作精準(zhǔn)度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)事故信息的更快速傳播與告警，這也是國(guó)內(nèi)諸多法律法規(guī)明令要求必須設(shè)置自動(dòng)化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的重要原因。

二、單片機(jī)概念及結(jié)構(gòu)

單片機(jī)，英文名稱Microcontrollers，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)集成的一種電路芯片。它將具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成在一片微小的硅片結(jié)構(gòu)上構(gòu)成的一個(gè)小巧完善的計(jì)算機(jī)微型系統(tǒng)，部分單片機(jī)還整合了有顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路等多種模塊和功能。

由于單片機(jī)本身就是一個(gè)能夠完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，且體積較小、質(zhì)量較小、價(jià)格便宜，因而應(yīng)用范圍較大，在現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域得到了良好的發(fā)展和廣闊的應(yīng)用，如實(shí)時(shí)工控、智能儀表、通訊設(shè)備、家用電器、導(dǎo)航系統(tǒng)等等。

三、單片機(jī)在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用

正是由于單片機(jī)具有著較強(qiáng)的工業(yè)適應(yīng)性，因而在很多火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中均應(yīng)用了單片機(jī)作為核心控制單元。以下對(duì)51單片機(jī)在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行探討。

1設(shè)計(jì)目的

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要目的在于火災(zāi)情況下的自動(dòng)檢測(cè)與信息傳遞和對(duì)應(yīng)點(diǎn)位報(bào)警。

2整體結(jié)構(gòu)

基于需求，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-1所示，對(duì)應(yīng)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-2所示。

系統(tǒng)整體由傳感器、信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)和聲光報(bào)警器組成，其中傳感器、信號(hào)處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況及火災(zāi)信息的采集及處理、轉(zhuǎn)換傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理之后輸出報(bào)警。

3系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括傳感器、芯片、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示、晶振和復(fù)位電路、數(shù)據(jù)采集電路、信號(hào)處理電路、報(bào)警電路及相對(duì)應(yīng)的軟件程序設(shè)計(jì)等等，以下僅對(duì)其中幾項(xiàng)設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

1）傳感器

選擇集成溫度傳感器AD590 和氣體傳感器TGS202 用作采集系統(tǒng)的敏感元件。AD590是電流型二端溫度傳感器的一種類型，由美國(guó)Analog Devices公司投入生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用，其測(cè)溫范圍廣、器件可靠性強(qiáng)、測(cè)量精度較高。

TGS202氣體傳感器能探測(cè)碳氧化合物、甲烷、煤氣等多種氣體，以其靈敏度高、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)適用于各類火災(zāi)情況的氣體檢測(cè)。

在接收到空氣中存在的碳氧化合物（一氧化碳、二氧化碳等）濃度上升的情況，其內(nèi)部電阻發(fā)生變化，由此輸出對(duì)應(yīng)的電壓/電流信號(hào)，給出濃度指示。

2）80C51芯片

芯片是系統(tǒng)的整體核心，也是所有信息和數(shù)據(jù)處理的核心所在，該設(shè)計(jì)采用Atmel公司的80C51單片機(jī)進(jìn)行核心芯片的選擇。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電路圖如圖3-2所示。

3）A/D轉(zhuǎn)換

選擇ADC0809芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，該芯片由美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)，其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)檢測(cè)和測(cè)試，利用單片機(jī)進(jìn)行火災(zāi)消防報(bào)警系統(tǒng)，能夠在火災(zāi)報(bào)警中能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情并提供報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警，有利于第一時(shí)間的消防應(yīng)急處置，值得深入的研究和廣泛的推廣。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：劉康（1997.05.18），男；陜西長(zhǎng)安；漢；在校本科；研究方向：測(cè)控技術(shù)與儀器；

（作者單位：西安文理學(xué)院）