基于STC89C52單片機的防火卷閘門控制器設計

摘 要：防火卷閘門是大中型商用、民用建筑中的防火設備，在火災突發時能夠起到隔離火情的作用，從而為疏散人群贏得寶貴的時間。基于上述背景，文章設計了一種基于STC 89C52單片機的防火卷閘門控制器，詳細闡述了系統硬件、軟件設計的主要思路和成果。該系統具有體積小巧、智能穩定、功能多樣等特點，可被應用在大型商場、高層樓宇建筑的防火保障中，具有較強的技術性和實用性。

關鍵詞：STC89C52單片機；防火卷閘門；模塊設計

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0005-02

1 系統整體設計概述

1.1 系統整體設計方案及框圖

本系統是一整套火災報警系統中的子系統部分，在設計過程中，需要考慮防火卷閘門控制器與系統其它火災探測、火災報警裝置的聯動效應。具體來說，系統主要由火災探測裝置、火災警報裝置和卷閘門電機控制端三個部分構成，每個部分有具體的控制電路，各電路模塊在STC89C52單片機的中樞控制下實現整體功能。系統設計如圖1所示。

如圖所示，該系統由三個子模塊構成，能夠在火災初期，將燃燒產生的煙霧、熱量等物理量，通過溫度、煙霧傳感器等火災探測器轉變為電信號，傳輸給火災報警控制器，并同時引發卷閘門電機聯動控制裝置，實現卷閘門的上升、下降等控制，從而實現對火患的隔離和屏蔽。

1.2 系統功能概述

根據系統設計框圖，可將整套系統的功能概述為以下幾部分內容。

1.2.1 火災探測裝置

主要由溫度傳感器和氣體傳感器構成，用來完成對火災現場溫度和煙霧信號的實時監測。

1.2.2 火災警報裝置

由火災指示燈和火災警報器構成，在火險發生的時候起到亮燈閃爍和發聲報警指示的提醒效果，在本系統的設計中還加入了溫度常態下的指信號燈，當現場內沒有火險的時候，可以用作安全指示的作用。

1.2.3 卷閘門控制裝置

當現場內有火險發生時，除了必要的火災指示用以體現大樓內的人群及時疏散，還需要增加卷閘門控制裝置用以對火險進行短暫的控制，而本系統以卷閘門的上升、下降實現相應的功能。因此，卷閘門控制裝置也是本系統設計的核心部分。

綜上所述，在本系統的實際設計中，火災探測裝置和警報裝置采用以單片機為核心的控制電路構成，通過采用感煙、感溫傳感器對樓層內實時的溫度和煙霧信號進行采集，并將采集到的信號傳送給單片機，并由單片機比較判斷是否有火險發生，如果有火險發生，則啟動警報裝置，同時實現對卷閘門的聯動控制。

2 系統硬件模塊設計

2.1 STC89C52單片機最小系統模塊

本系統的核心控制器采用STC89C52單片機結合外界輔助電路構成。STC89C52單片機是一個低功耗高性能CMOS8位單片機，共有40個引腳，基于高密度、非易失性存儲技術生產，結合8位微處理器和Flash存儲技術構成功能強大單片微處理器，可提供許多高性能低價位的系統控制應用場合，完全能夠滿足系統設計的需求。而應用STC89C52單片機構成系統核心電路時，需要設計最小系統模塊電路，在本設計中，最小系統模塊電路主要由復位電路、晶振電路構成，其中，單片機的18、19引腳外接晶振電路，9引腳外接復位電路。

2.2 溫度檢測模塊

本系統的溫度檢測芯片采用DS18B20溫度傳感器，具體電路設計中采用上拉電阻與溫度傳感器連接的方式實現，并將檢測到的溫度信號反饋給單片機的P1.3引腳。

2.3 煙霧檢測模塊

本系統的氣體煙霧檢測電路模塊采用TGS-202氣體檢測傳感器芯片，在電路設計中將傳感器的輸出端子通過接插件與單片機的P1.0引腳相連，當現場煙霧濃度超過上限時，系統報警。

2.4 時鐘指示模塊

本系統的時鐘模塊主要用于提供準確的現場時間，一旦發生火災，能夠為后期的調查取證提供時間參數。在具體的設計中，采用DS1302時鐘芯片外接電路構成。DS1302在工作時需要外接晶振電路，該晶振可選擇32 kHZ以上的晶振構成，其RST、SCLK和I/O三個引腳分別與單片機的P3.5、P3.6和P3.7三個端口相連。

2.5 火災報警模塊

發生火險的時候，火災報警是必不可少的電路部分。在本系統設計中，我們采用揚聲器外接放大電路并與單片機引腳連接實現。具體的電路設計為：單片機的P3.7引腳與三極管相連，并由三極管的集電極與揚聲器引腳連接，當有火災發生時，溫度傳感器檢測的信號反饋給單片機，并由單片機處理后，向P3.7引腳輸出一個高電平，引發9013導通，揚聲器發聲提示火險發生。

2.6 火災指示燈模塊

本系統中設置了2個LED用來對火災情況進行指示，一個為沒有發生火險時的常態指示燈，另一個為發生火險時的超溫報警指示燈。該電路模塊中的兩個指示燈分別與單片機的P2.0和P2.1端口相連，LED的陰極連接地。當有火險發生時，單片機的相應端口輸出高電平使得LED點亮發出指示效果。

2.7 按鍵電路模塊

該系統主要包含三個按鍵，分別為溫度/時間選擇設置鍵、溫度/時間增減控制鍵、卷閘門方位控制按鍵。三個按鍵分別與單片機STC89C52的P2.3、P2.4、P3.2相連，在具體設置時，通過調整選項按鍵可以對溫度和時間進行設置，同時可以調整溫度的報警上限值。而卷閘門方位控制鍵主要實現對卷閘門中停位置的人工控制，防止由于系統故障導致的卷閘門上升、下降功能失控。

2.8 顯示電路模塊

本系統的顯示電路模塊主要用于顯示時間和溫度信息，主要由LCD1602液晶顯示器構成。在具體鏈接的時候要注意，LCD1602的相關引腳需與單片機的引腳相連，才能有顯示的效果。

2.9 防火卷閘門控制模塊

本系統采用單片機輸出端口與電機控制輸入端相連的方式對防火卷閘門電機電路進行控制。當溫度超過設定上限時，報警電路報警同時單片機P1.6端口對電機正轉輸出相應信號，使得卷閘門電機正轉，卷閘門下降關閉；當溫度沒有達到上限時，單片機P1.7端口對電機反轉輸出相應信號，使得卷閘門電機反轉，卷閘門上升開啟。經過上述設計后，系統的硬件原理如圖2所示。

3 系統軟件設計

3.1 系統軟件設計思路

整套系統在工作時，處于實時監測狀態。具體來說，當系統監測到氣體、溫度等信號超過火災報警預設值上限時，便會自動啟動報警裝置，火災指示燈點亮、蜂鳴器響，防火卷閘門在單片機的控制下，開始下降，一直下降到預設位置后，停止。反之，當現場的氣體、溫度信號沒有達到火災報警超限信號預設值時，防火卷閘門會自動上升。此外，可通過人為按鍵控制，調節防火卷閘門的上升、下降和現場溫度超限預設值等信號。總體來說，系統的軟件設計思路較為簡潔，對卷閘門的控制也能夠滿足一般火災現場隔離火情的需求。

3.2 軟件主程序流程圖

本系統的主程序設計流程圖如圖3所示，不難發現整個程序的設計以“動態監測”作為主體思路。在實際工作中，系統初始化后，便開始實時監測現場的溫度、氣體參數，并與預設的上限值進行比較，若現場環境參數超過預設值時，蜂鳴器響，火警指示燈亮，防火卷閘門下降。同時，系統會自動實時監測現場的溫度、氣體信號值，并與預設值比較，倘若現場火情繼續惡化，防火卷閘門繼續下降，并到預設的下限位置，若現場火情好轉，溫度、氣體信號值低于預設值，則防火卷閘門開始上升，從而實現對卷閘門的自動控制。

4 結 語

本文詳述了一種基于STC89C52單片機的防火卷閘門控制器的設計，給出了詳細的硬件設計思路、電路原理圖和軟件設計流程圖，總體來說，相應的研究成果符合預期設想。將單片機用于防火卷閘門控制電路的設計中，能夠使電路變得更為簡單、輕巧，且功能多樣化，能夠滿足一般民用建筑的防火隔離需求。然而，本設計也存在一些缺陷，例如，系統僅實現了對防火卷閘門的閉合、開啟監測和控制，沒有實現對防火卷閘門中停位置、中停時間的精確控制，因此，相應的精細化研究仍有待進一步深入。

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