基于單片機的公交車火災預警系統研究

摘 要：本文為了實現對公交車內實時溫度、煙霧及對可燃氣體濃度進行實時監測，本研究提出了一種公交車的火災預警系統的設計及方法。該系統設計了一種基于單片機STC89C52RC為主控芯片，以LM393P型電壓比較器、數字溫度傳感器DS18B20、MQ-2煙霧傳感器、LCD1602型液晶顯示屏為主要元件的預警系統。當車內溫度過高，煙霧濃度過大或者有火災發生時進行車內報警提示。

關鍵詞：公交車；火災；預警

引言

公交車作為現在主要交通工具的汽車，給人們的生活和工作帶來了方便，為人們提供了快捷舒適的出行條件，很受人們的青睞。但2016年銀川公交車縱火案引發公眾對公共交通安全的思考，如何保障出行安全，成為社會討論的熱點話題，并成為公共安全領域研究和討論的熱點。除了安全管理制度的建立和相關法律法規健全之外，公交車安全設備的配置，尤其是火災防控的裝備引入都應該作為公交車安全運營的重要組成部分。

本文的主要研究工作就是以紅外雙管、數字溫度傳感器DS18B20、煙霧傳感器MQ-2、電壓比較器LM393、蜂鳴器為主要元件以及單片機技術為核心，并與其他電子技術相結合而設計出一種技術水平相對較好的火災智能預警系統。

1 系統總體設計

本系統主要包括主控模板、電源模塊、煙霧檢測模塊、溫度檢測模塊、人數檢測模塊、風扇控制模塊、顯示模塊、按鍵模塊、蜂鳴器報警模板；本系統設計的框圖如圖1所示。

2 系統原理及工作過程

溫度傳感器時刻監測著公交車內的溫度，當溫度在規定的范圍內，單片機經過處理后將電信號轉換為數字信號顯示在LCD1602液晶顯示屏上；當車內的溫度超過閾值時，溫度傳感器將信號轉換為電信號傳送到P3.6接口，經單片機處理后轉變為數字信號傳送到LCD1602液晶顯示屏上，同時經單片機I/O接口P1.6控制蜂鳴器進行報警，經單片機I/O接口P1.7控制風扇工作降低車內的溫度，當溫度降到閾值溫度之下時蜂鳴器停止報警，風扇也停止工作。經單片機的復位電路作用，單片機重新回到初始狀態，從頭開始工作，往復進行監測下去。

本系統中采用智能溫度傳感器DS18B20，DS18B20數字溫度計提供9位溫度讀數指示其間的溫度。信息經過單線接口送入DS18B20或者從DS18B20送出，因此從主機CPU到DS18B20僅需一條線和地線。電源可以由數據線本身提供而不需要尾部電源。因為每一個DS18B20在出廠時已經給定了唯一的序號，因此任意多個DS18B20可以存放在一條單線總線上。智能數字溫度傳感器，直接將采集到的溫度送入單片機進行處理；不需要進行A/D轉換，多個DS18B20可并聯在單總線上，采用單根信號線，不僅可以傳輸時鐘，還可以傳輸數據，而且數據的傳輸是雙向的，溫度檢測電路如圖2所示。

本設計中所使用的煙霧傳感器MQ-2/MQ-2S氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫（SnO2）。當傳感器所處環境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。如圖3所示。

當公交車內的溫度超過規定的閾值或者車內監測到煙霧以及可燃氣體時，蜂鳴器在單片機的控制下發出報警提示，電路圖如圖4所示。

3結論與展望

后續工作中可以以紅外雙管、數字溫度傳感器DS18B20、煙霧傳感器MQ-2、電壓比較器LM393、蜂鳴器為主要元件以及單片機技術為核心，并與其他電子技術相結合，而設計出一種技術水平相對較好的火災智能預警系統，實現了對上、下車人數的監測，車內實時溫度和煙霧以及可燃氣體的監測和報警；對溫度的檢測可以通過按鍵來人為的控制，當溫度超過規定的閾值和車內有煙霧時，蜂鳴器進行報警提示，此時風扇在單片機的控制下工作，進行降溫處理；當有火災發生時，蜂鳴器報警，滅火裝置啟動，進行滅火處理。

參考文獻：

[1]李廣弟等.單片機基礎（修訂版）[M].北京航空航天大學出版社，2001

[2]何立民.單片機高級教程-應用與設計（第2版）. 北京航空航天大學出版社，2007

[3]于學禹.Protel 2004電路設計入門與應用[M].機械工業出版社，2007

作者簡介：

李學通（1990.12～ ），男，寧夏銀川人，助理工程師，黨員，武警上尉警銜，本科學歷，畢業于寧夏大學機械工程學院。