基于單片機的火災報警系統設計

王安龍+彭森

摘 要：社會的進步以及科學技術的快速發展給人類的生活帶來了前所未有的便利，尤其是進入電氣時代之后，各種電子產品進入千家萬戶，在我們的身邊為火災的發生埋下隱患，再加上高層建筑對于火災施救帶來的難度，一旦發生火災帶來的損失將是災難性的后果，我們必須提高警惕，防患與未然，在這種環境下對于火災的預警是又必要的。該系統以AT89C51單片機為核心，通過煙霧探測器與溫度探測器傳遞的信號作為判斷依據來判斷是否有火災發生，從而進行聲光報警，該系統價格低廉、性能穩定、結構簡單，具有一定的實用價值

關鍵詞：AT89C51單片機；火災報警器；探測器

1 引言

在各種常見的災難面前，發生頻率最高的就是火災?；馂耐{著人類的身體健康與生命、還有人們群主的個人財產，一旦發生火災就會對無數家庭帶來不可修復的創傷。一次次殘酷的現實提醒著我們，火災監測與預防的重要性。而現代科學技術的蓬勃發展也促進了各個行業的發展，進一步促進了火災報警系統的進步與完善。而社會對于可靠簡單實用廉價的智能火災報警器有著迫切的需求。

2 火災報警工作原理

火災發生時，必定會產生大量的煙霧、高溫和火光，傳感器對這些信號都十分的敏感。當煙霧、高溫和火光發生的時候，傳感器就會改變自己的正常狀態，引起內部電流、電壓或者機械部分發生變化或者位移，然后通過放大、傳輸等過程發出警報，有些甚至可以同時發出燈光信號并顯示發生火災的位置等。

火災探測器主要分為感煙探測器、感溫探測器、光輻射探測器三大類。

本設計主要是進行一般場合下的火災火警的預警，此類火災發生比較緩慢，雖然伴有一定程度的溫度變化，但是遠沒有火災發生時劇烈，本方案主要通過現場溫度的檢測，煙霧濃度的檢測，通過信號的采集和對比，進行聲光報警。本系統采用了AT89C51單片機作為控制中心，通過不斷的接收來自火災探測器輸出的煙霧濃度信號、溫度信號，然后與內存中設定的數值進行分析對比來判斷是否有火災的發生。當現場的溫度與煙霧發生異常時，報警系統會發生相應的報警信號進行預警。

3 方案設計

圖1為系統框圖。本系統主要包括系統控制模塊，火災監測模塊，數據轉換模塊以及報警模塊。AT89C51作為整個系統的核心，通過傳感器作為測量工具，來實現對火災報警系統的設計。該系統通過對監測環境內煙霧濃度以及溫度的高低來判斷是否報警。當傳感器的煙霧濃度信號與溫度信號進入單片機時，單片機首先對數字信號進行濾波處理，隨后對數據進行分析，通常我們可以設定一個閾值，當任意一個信號接近閾值則提示預警臨界溫度或者煙霧濃度，一旦超過設定閾值則會啟動報警電路發出火災報警，反之則為正常狀態并實時監測。

系統的工作流程：先通過傳感器將現場的煙霧、溫度等非電信號轉化為電信號，調理電路將轉換出來的電信號進行放大和濾波處理，達到A/D轉換的要求，通過A/D轉換電路后，完成模擬信號到數字信號的轉換，然后由單片機來判斷是否發生火災。設置兩個閾值，達到第一個閾值只進行聲光報警。圖1為火災報警系統的總體結構框圖。

4 結論

本設計的火災報警系統具有以下特點：

（1）能對室內煙霧以及溫度的突變發生報警，具有聲光報警功能。

（2）異常報警功能。當環境發生異常時，能夠發生報警信號，引入人工排查，避免火災的發生

（3）火災報警功能。當真的火災發生時，能夠立即發出聲光報警。

本設計為了方便系統維護和功能的拓展，采用了模塊化的程序設計方案，系統每個模塊的功能都是通過子程序的調用來實現的。

但是由于時間的緊迫以及作者本人水平的限制，本系統還由許多可以完善的地方

首先是火災的報警判讀的算法并沒有進行優化改進，只是采用多次采集的、多次判斷的方法來實現。應用短時間內溫度及濃度的上升速率配合更先進的神經網絡以及模糊識別等智能算法，進一步降低系統的誤報率，提高準確性。

其次沒有與當下火熱的物聯網進行聯通，通過無線網絡將火災信息發送到消防指揮中心，無法對受眾人群實現準確的提醒。

然后是與自動滅火裝置聯動，實現發現火情即使處理，防止火情的進一步蔓延。

參考文獻

[1] 劉軍. 單片機原理與接口技術[M].上海：華東理工大學出版社，2006.

[2] 孫育才. MCS-51系列單片微型計算機及其應用，第4版[M].南京：東南大學出版社，2006

[3] 張向亮. 智能建筑火災自動報警系統的設計與研究：（碩士學位論文）武漢理工大學，2010

[4] 范維澄. 中國火災科學基礎研究概況[J].火災科學，2005 ， 12（1）： 9-11.

[5] 王忠民，郝靜，張瑜等. 基于單片機的語音數字聯網火災報警器設計.西安郵電學院

[6] 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程[M]. 北京： 電子工業出版社，2009

[7] 閆玉德. 單片微型計算機原理與設計[M].北京： 中國電力出版社， 2010.

[8] 王守中. 51單片機開發入門與典型實例[M].北京：人民郵電出版社， 2007.

[9] 李光飛. 單片機課程設計實例指導[M].北京：北京航空航天大學出版社， 2004.

作者簡介

王安龍，邵陽學院信息工程系電子科學與技術專業學生

彭森，邵陽學院信息工程系教師