一种基于单片机控制的智能火灾报警系统设计.doc

1、1一种基于单片机控制的智能火灾报警系统设计摘要：社会在不断的发展，对火使用不当，造成的火灾带给人类经济上的损失的危害也越来越大，用 AT89C52 中的单片机做成的处理器，是利用了对烟雾的探测技术设计而成的火灾报警系统，该设计是从总体系统上的性能包括硬件跟软件综合考虑设计而成，本文对该系统的设计进行详细阐述，并通过您对系统的性能进行测试，来证明系统具有可靠性好、低成本、适应力强、并具有兼容特点。 关键词：单片机，智能火灾报警，设计 Abstract: in the continuous development of society, the improper use of fire, the

2、fire hazards to human economic loss is more and more big, made with AT89C52 single-chip processor, is the use of detection technology design of smoke and fire alarm system, the design is from the performance of the overall system. Including the hardware and software design and comprehensive consider

3、ation, this paper elaborates on the design of the system, and through you to test the performance of the system, to prove that the system has good reliability, low cost, strong adaptability, and compatible with the characteristics of. Keywords: microcontroller, intelligent fire alarm, design 2中图分类号：

4、 S611 文献标识码：A 文章编号： 一、引言 该系统是对火灾预警的系统，是由火灾检测、火灾报警、对报警的控制以及一些辅助的功能子系统组成。通过对探测火灾产生的烟雾并转换成电信号，达到对火灾和故障报警、自动切断电源、系统的检测和打印，报警系统安装后能及时发现火灾，并采取有效灭火跟疏散措施，最大限度降低损失。所以说，火灾报警系统是对火灾预防、检测有力工具之一。 以 AT89C52 的单片机作为控制芯片，设计出可以智能对烟雾进行探测的探测器，它可以及时发现火灾并报警，提高了敏感度，并降低了系统的误报率。不仅这样，以 AT89C52 制作的控制器，接口多，指令简单、体积小、功耗低、抗扰能力强、价格

5、低、操作简单，并且能在火灾探测中普遍应用。 二、系统总体设计方案 烟雾的探测器由烟雾信号的采集、模数转换、单片机控制三个电路组成，烟雾传感器、模拟放大器做成了烟雾信号采集电路，该电路把烟雾信号转化成模拟电信号，在通过模数转换电路把模拟信号转换成数字信号输入单片机。在单片机里对数字信号进行滤波处理，并与设定好的值相比较，如果大于就启动报警电路进行报警，反之就是正常状态。为了控制方便，可以在声音报警基础上加入闪光报警，让仪器测试员和用户直观的看到燃烧烟雾浓度，并输入到显示屏中。光信号的改变可以弥补在嘈杂环境中声音报警局限。 3三、系统硬件设计 3.1 单片机选择 火灾报警系统中，单片机是核心，它不

6、仅接受传感器送来的温度、烟雾对应模拟信号以及故障检测的信号，还对这两种信号进行分别处理，达到对后续电路相应操作，同时查询按键是否按下，在单片机完成这些过程中，特别是对信号处理，在把浓度值输入显示器的复杂程度，要求单片机具备高效运算速度，这样检测员能准确观察到烟雾浓度值，并采取相应处理。考虑到低价实用，为研制一系列低功耗产品做准备。通过比较，本文选用 ATMEL 公司的 AT89C52 单片机作为控制器。 AT89C52 低功耗，高性能的 CMOS8 位单片机。采用了 ATMEL 高密度、非易失存储技术制造，片内含 4KBISP(In-system programma-ble)反复擦写 1000

7、 次 Flash 只读程序存储器，128B 随机数据存储(RAM),32 个外部双向 I/O 口，5 个中断优先级、2 层中断嵌套，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工串行通信口，看门狗电路，时钟振荡器。 3.2、烟雾传感器选择 本文设计的火灾报警控制系统中的烟雾传感器采用由二氧化锡半导体气敏材料的 MQ-2 烟雾传感器，属于表面离子式 N 型半导体。当温度处于 200300C 时，二氧化锡吸附空气中氧，形成氧负离子，减少半导体的电子密度，增加了电阻。当接触烟雾时，晶粒之间石垒烟雾调制而变化，引起表面电导率变化。根据该原理，可以获得烟雾存在信息。 MQ-2 烟雾传感器最佳工作环境中，

8、当接触相同烟雾，电阻值 RS 随气体浓度变化特点叫做灵敏特性，用 K 表示。K=RS/R0，R0 为在洁净空气条4件下电阻值，RS 为传感器在一定浓度的检测烟雾中的电阻值。有的时候在烟雾浓度不同的情况下，灵敏度特性 K 取值也会不同，但都遵循规律logRS=mlogC+n 其中，m 为相对烟雾浓度变化敏感性，称为烟雾分离能，值为1/21/3；C 为检测烟雾的浓度。n 与检测烟雾，器件材料有关，伴随着测试温度变化、材料中是否有增感剂存在有无有所不同。 MQ-2 烟雾传感器有 6 个引脚，中间的 2 个为电阻丝，剩下四个分别是 2 个输入引脚和输出引脚，中间为这两个引脚信号的输出端，输出的是模拟电

9、压，该模拟电压范围为 01V。连接方式如图 1 所示。 图 1 MQ-2 的连接方式 传感器得加 2 个电压，分别是加热电压 VH 和测试电压 VC。VH 为传感器提供特定工作温度。VC 为测定与传感器串联的负载电 RL 上电压。 3.3、烟雾信号放大电路设计 因为传感器输出信号往往都微弱，需要对它进行放大、滤波、电平调整的处理，直到处理后的信号满足单片机对输入信号要求。本文的传感器属于电阻型，所以只串联一个参考电阻，经过同比例放大，再发给ADC 采集。信号放大电路如图 2 所示。 图 2 烟雾信号放大电路 53.4、模数转换与单片机接口电路设计 放大的信号经过地址选用，从 IN0 口输入 A

10、DC0809 芯片，开始对芯片初始化，在对 START 端进行 100nm 的正脉冲模数转换。当转换完成后，EOC 端发出一个完成信号（高电平） ，数据就会通过锁存器送给单片机 PO口，ADC0809 与单片机接口电路如图 3 所示。 图 3 ADC0809 与单片机接口电路 ADC0809 时钟频率一般为 500kHz（要求不高于 640kHz） ，单片机中的时钟频率为 11.0592MHz，而 ALE 引脚里面的时钟频率为 1.84MHz，当经过 D 触发器两次二分频，得到频差小于 450kHz 差值，该差值刚好符合A/D 转换器的频率要求。 3.5 声光报警电路 烟雾浓度处于正常数值的时

11、候，P2.6 口就会处于高电平位置，当烟雾的浓度达到或者超出预先设定好的警戒值时候，P2.6 口就会处于低电平位置，此时就会导通晶体三极管 PNP，把声光报警电路也接通，实现了声光报警过程。实现过程的电路如图 4 所示。 图 4 声光报警电路 四、软件的设计 整个报警过程中，STC89C52 单片机对传感器检测到的烟雾浓度信号6进行放大、通过在 A/D 转换处理，在单片机中进行分析，判断是否应该要启动声光报警，主程序包括了 LED 八段式数码管浓度字符显示功能、消音按键功能、安全联动设置、中断子程序等，完善了报警功能的同时还给用户带来了使用上的便利。流程如图 5 所示. 图 5 系统软件流程图

12、 五、结束语 本文谈论的系统的设计是以 AT89C52 单片机控制设计的火灾自动报警器，实现了声光报警、故障诊断、报警限制、报警限制设置、延时报警功能。该系统结构简单、性能稳定、方便使用、低价格、易维护、智能化特点，实用价值高，实现了对普通环境中烟雾浓度跟温度监控，降低火灾误报率，可广泛应用在对居民家庭、企事业单位，对这些领域可以达到多方位安全防范，具有非常普遍实用的意义。 参考文献 1 李中望.一种智能火灾报警系统的设计方案J.芜湖职业技术学院学报.2007(04) 2 张迎辉,栾良龙,王远飞.单片机的火灾报警系统设计J.科技创新导报.2008(25) 3 胡旦华,孙卫锋.电厂火灾自动报警系统设计探讨J.安防科技.2010(10) 4 朱红伟.“开放式”火灾自动报警系统的建设J.消防技术与产7品信息.2007(01)