賈靜 梁才丹

摘要：選用AT89C52單片機作為控制芯片，結(jié)合感溫、感煙和CO氣體傳感器、CH4氣體傳感器等傳感器，利用檢測到的數(shù)據(jù)對火災(zāi)情況進行判斷，一旦超出設(shè)定的閾值，系統(tǒng)將會觸發(fā)聲光報警。通過仿真測試，系統(tǒng)能夠監(jiān)測到溫度、煙霧等因素，對火災(zāi)報警有預(yù)警和警報的作用。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)報警，實驗室，單片機

1 引言

最早的火災(zāi)報警系統(tǒng)是由瑞士的西伯勒斯公司在十九世紀四十年代發(fā)明的，到了七十年代，火災(zāi)報警系統(tǒng)研究已經(jīng)吸引大批量的公司加入。直到20世紀80年代初期，我國才出現(xiàn)第一個較為完善的火災(zāi)報警系統(tǒng)，即離子式的感煙火災(zāi)探測器，但是生產(chǎn)技術(shù)不成熟，產(chǎn)量低下，沒有真正意義上的核心技術(shù)，多是對國外的報警器進行模仿，導(dǎo)致當時的推廣較困難。經(jīng)過多年的不懈努力，現(xiàn)今我國的火災(zāi)報警系統(tǒng)已經(jīng)得到了突破性進展，甚至達到國際水平。但是應(yīng)用場合大多在高級酒店、商務(wù)會所、廠房等地方，針對性的火災(zāi)報警系統(tǒng)缺乏。

化學(xué)實驗室是一個結(jié)合了火源，易燃易爆氣體，有毒有害氣體的危險場所，一旦發(fā)生險情，將會對學(xué)生、老師、家庭、學(xué)校、社會境造成無法想象的影響，現(xiàn)有的火災(zāi)報警器結(jié)構(gòu)相似，輸入量較為單一，不適用于化學(xué)實驗室。根據(jù)實際環(huán)境，確定檢測信號，設(shè)計了一個專門針對化學(xué)實驗室的火災(zāi)報警系統(tǒng)，對化學(xué)實驗室的火災(zāi)及其他危險情況的防控起到及時且有效的作用。

2 硬件設(shè)計

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要由煙霧探測傳感器電路、易燃易爆氣體傳感器電路、單片機、火焰?zhèn)鞲衅麟娐?、負載驅(qū)動電路、控制程序、火災(zāi)報警裝置及電源等部分組成?；鹧嫣綔y器會對當前的環(huán)境狀態(tài)做出判斷，即有無發(fā)生火災(zāi)兩種狀態(tài)，結(jié)果將送給單片機?；馂?zāi)報警系統(tǒng)本地顯示傳感器采集的環(huán)境參數(shù)，當系統(tǒng)檢測到有火焰，溫度超高，煙霧和易燃易爆氣體超標時，系統(tǒng)會根據(jù)不同的險情發(fā)出不同的聲光報警，例如當檢測到有火焰時會發(fā)出有節(jié)奏的嘀嘀嘀叫聲，而出現(xiàn)易燃易爆氣體在空氣中的含量超標時蜂鳴器發(fā)聲的則是急促的嘀嘀嘀叫聲，除此之外，液晶顯示屏也會顯示不同的報警內(nèi)容。系統(tǒng)通過結(jié)合多種傳感器對當前環(huán)境進行全方位的檢測，從而盡快盡早地發(fā)現(xiàn)危險情況。

系統(tǒng)使用的AT89C52單片機是一種功耗較低但性能較高的CMOS8位微控制器，具有8K在系列可編程Flash存儲器，使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。LM016L液晶顯示器作為顯示模塊。該顯示屏?xí)崟r顯示當前實驗實訓(xùn)室內(nèi)的室溫、煙霧濃度、CO氣體濃度、CH4氣體濃度、H2氣體濃度。

本系統(tǒng)的燈光報警模塊有三種輸入信號兩種工作模式，其燈光報警有四種輸入信號兩種工作模式，第一種信號為系統(tǒng)有檢測到火焰，單片機接受相關(guān)信號，觸發(fā)聲報警電路和光報警電路，在燈光報警模塊輸出為紅色LED燈閃爍;第二種信號為系統(tǒng)有檢測到空氣中的煙霧含量超標，此時相應(yīng)的信號將會被輸入單片機，觸發(fā)聲光報警，此時在燈光報警模塊輸出為紅色LED燈閃爍;第三種信號針對化學(xué)實驗實訓(xùn)室低燃點物品所設(shè)計，黃色LED燈D1和綠色LED燈D2為狀態(tài)顯示燈，單片機會實時接收溫度傳感器DS18B20所檢測到的室溫，當當前室溫為正常狀態(tài)時，燈光報警模塊輸出為綠色LED燈常亮，當當前室溫偏高時，燈光報警模塊輸出為黃色LED燈閃爍，當當前室溫接近低燃點物品的最低溫度時，觸發(fā)聲光報警，此時在燈光報警模塊輸出為紅色LED燈閃爍。

3 軟件設(shè)計

首先對程序進行初始化，包括A/D初始化、顯示屏初始化、單片機初始化等等，然后讀取各檢測模塊采集到的電壓值，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)的讀取，單片機進行判斷，決定是否觸發(fā)聲光報警。

4 結(jié)果測試

通過仿真測試，改變可燃氣體含量、室溫等條件，系統(tǒng)燈光開始報警，顯示屏發(fā)生改變。通過Proteus軟件進行模擬電路構(gòu)建并使用Keil軟件進行編程，最終通過單片機來實現(xiàn)功能操作，實現(xiàn)火災(zāi)報警系統(tǒng)檢測火焰、檢測煙霧、檢測易燃易爆氣體和實時顯示當前室溫，并在對應(yīng)狀態(tài)下可觸發(fā)聲光等的基本功能。

5 結(jié)束語

通過對實驗實訓(xùn)室火災(zāi)報警器的設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的目標，對高校師生及財產(chǎn)安全提供保障。

參考文獻

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