智能防火報警器的設(shè)計

胡駿明　蔡蓉

摘要：本設(shè)計實現(xiàn)了基于單片機的智能防火報警器，以STC89C52單片機技術(shù)，溫度與煙霧傳感器和紅外檢測技術(shù)為核心，并結(jié)合其他電路基礎(chǔ)，設(shè)計出一種功能相對齊全的智能防火報警器。本系統(tǒng)主要以STC89C52單片機為核心設(shè)計的智能防火報警器，可主要由煙霧信號采集，溫度信號采集及前置放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路、LCD顯示電路、報警電路、電動機驅(qū)動電路和語音報警電路構(gòu)成。是一種性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、使用簡便的智能防火報警器。在現(xiàn)實生活中具有一定的使用價值。

關(guān)鍵詞：STC89C52；煙霧傳感器；溫度傳感器；報警器

在人們?nèi)粘Ｉ钪校馂?zāi)是最普遍地且威脅人民生命和財產(chǎn)安全，是社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。這個時候智能防火報警器就顯得尤為重要，它不僅能在火災(zāi)發(fā)生的初始階段提供報警，也能在火災(zāi)發(fā)生時提供滅火功能，還能檢測一定空間內(nèi)是否有人存在。具有高可靠性、高靈敏性和低誤報率，為更好的預(yù)防和遏制火災(zāi)提供強有力的保障，從而更好的保護人民的生命和財產(chǎn)安全。

一、智能防火報警器的設(shè)計思路

本設(shè)計是智能防火報警器，能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度、溫度并具有滅火功能。報警器以STC89C52單片機為控制核心，延時的工作方式，選用MQ-5半導體氣體傳感器用來采集煙霧濃度信息，配合外接電路以構(gòu)成防火報警系統(tǒng)，從而實現(xiàn)設(shè)計的功能。

本設(shè)計對系統(tǒng)進行整體規(guī)劃，還有結(jié)構(gòu)設(shè)計，以STC89C52單片機為中央處理器，系統(tǒng)模塊分為硬件和軟件兩部分。按照軟件實現(xiàn)的功能，主要分為設(shè)計主程序、系統(tǒng)初始化子程序、報警限值設(shè)置子程序、蜂鳴器報警子程序、濃度顯示子程序等程序內(nèi)容。在程序的編寫過程中，同時加入文字注釋，便于后期的修改與維護。按模塊劃分主要分為溫度與煙霧采集模塊、單片機控制模塊、人體紅外檢測模塊、按鍵控制模塊、語音播報模塊、LCD顯示模塊、蜂鳴器報警模塊、電動機驅(qū)動模塊等八個模塊。每個模塊都進行單獨分析其原理，再進行電路的設(shè)計，采用模塊化的方法有利于把復(fù)雜的電路轉(zhuǎn)化為一個個小小的簡單的模塊電路，最后將每個模塊連接起來，就構(gòu)成了整個設(shè)計電路，而且這樣設(shè)計的一個最大的優(yōu)點是可以迅速的發(fā)現(xiàn)電路中有哪些地方不合理，從而能夠迅速地解決電路中的問題。

二、智能防火報警器的設(shè)計的具體研究

本設(shè)計主要以STC89C52單片機為核心，首先通過傳感器采集空氣煙霧信號，傳感器送來的煙霧濃度對應(yīng)的微小電壓信號經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號送入STC89C52單片機進行數(shù)據(jù)處理。在單片機內(nèi)進行A/D轉(zhuǎn)換、濃度比較，對數(shù)據(jù)進行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的十進制濃度值。然后送到液晶顯示器上顯示，觀察示數(shù)變化發(fā)送信號到蜂鳴器，再將該信號發(fā)送到電動機模塊控制水泵的開關(guān)。最后，判斷濃度值是否超出警報極限，當濃度處于正常狀態(tài)下燈不亮，當濃度超出設(shè)定的限定時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈閃爍，電動機控制水泵打開進行抽水實現(xiàn)噴水滅火；當人體紅外檢測系統(tǒng)檢測到有人存在時，控制語音錄放系統(tǒng)工作，發(fā)出語音報警（有人存在）。

（一）智能防火報警器的設(shè)計的硬件電路

本設(shè)計的硬件電路。其核心為STC89C52單片機，該單片機有32位I/O口線，可以連接多個外圍電路，采用HC-SR501人體感應(yīng)模塊，實現(xiàn)單片機控制人體紅外檢測的功能，其OUT引腳連接單片機的P3^1腳，再經(jīng)過ISD1820錄放電路，實現(xiàn)語音報警功能；采用MQ-5半導體煙霧傳感器，實現(xiàn)對煙霧的采集，再由ADC0832進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把采集到的信號進行放大，傳輸給單片機的P2^0-P2^2引腳；采用LCD1602液晶顯示屏，通過單片機的P0^0-P0^7八個引腳的電壓對顯示屏的顯示進行控制；采用無源蜂鳴器和LED燈進行聲光報警達到報警功能；采用直流電機，來實現(xiàn)噴水滅火的功能。

（二）智能防火報警器的設(shè)計的軟件設(shè)計

本設(shè)計的軟件設(shè)計，主要用C語言來進行程序的編寫，其中的難點之一在于煙霧和溫度采集模塊的靈敏度，通過程序設(shè)定溫度上限值和煙霧濃度上限值，然后在與采集到的信號進行對比，實現(xiàn)該報警器的采集功能；而LCD顯示模塊同樣也是程序編寫中的一個難點，對于顯示屏的顯示位置和顯示數(shù)值，都需要準確的計算，來實現(xiàn)顯示的準確性。軟件設(shè)計的基礎(chǔ)是硬件電路，所以只有良好的硬件電路，加上合理的軟件設(shè)計，才能使該設(shè)計能夠順利完成。

三、總結(jié)

本論文設(shè)計的智能防火報警器有溫度與煙霧采集模塊、單片機控制模塊、人體紅外檢測模塊、按鍵控制模塊、語音播報模塊、LCD顯示模塊、蜂鳴器報警模塊、電動機驅(qū)動模塊。根據(jù)設(shè)計要求、使用空間、材料成本等因素選擇模塊化的人體紅外檢測系統(tǒng)、語音錄放系統(tǒng)、電動機驅(qū)動系統(tǒng)。這三個模塊是能完美的符合設(shè)計要求，且可通過STC89C52單片機控制，紅外檢測靈敏度適中，語音錄放不失真，電動機驅(qū)動可調(diào)控等優(yōu)點。

為了進一步提高系統(tǒng)的安全性、可靠性和多樣性，可以在本論文設(shè)計的報警器基礎(chǔ)上做適當?shù)墓δ軘U展。如設(shè)計換氣扇系統(tǒng)，根據(jù)煙霧濃度實現(xiàn)自動調(diào)速，使空間內(nèi)的空氣質(zhì)量得到適度的改善；設(shè)計關(guān)閉管道功能，智能切斷天然氣管道系統(tǒng)；設(shè)計完善報警系統(tǒng)實現(xiàn)自動撥號功能，使使用者能夠及時知道火災(zāi)和室內(nèi)情況并迅速處理，迅速趕到現(xiàn)場等。

參考文獻：

[1]謝四連，王善偉，李石林.單片機原理及應(yīng)用項目化教程（C語言版）[M]，2016.

[2]張連生.可燃煙霧探測器及其設(shè)置安裝要領(lǐng)[J].石油工程建設(shè)，1996.1

[3]張保衛(wèi)，尚家峰，趙金水.燃氣報警器的分類與選擇[J]山東消防 ，2003.

[4]張正偉.傳感器原理與應(yīng)用[M].北京；中央廣播電視大學出版社，2002.

[5]李忠望.一種智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計方案 [J].安防科 技，2008（2）：48-49.

指導老師：蔡蓉（1988-），女，湖南益陽人，湖南人文科技學院，主要研究方向為電子信息獲取與處理。