基于單片機的車載智能火災預警系統研究

劉興源

摘要：車載火災預警系統是駕駛人員行駛安全的重要保障，隨著車載電器的老化和漏油現象逐漸增多，汽車自燃事故也日漸受到重視。因此，本文介紹了基于車身環境考慮的單片機火災探測的工作原理，分析了單片機及傳感器的選型和火災預警所采用的控制方法，研究了基于單片機的車載智能火災預警系統。

關鍵詞：單片機;火災預警;光電式煙感探測

中圖分類號：TU892 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0019-02

0 引言

隨著私家車的保有量不斷增多，現役車輛的使用年限不斷增長，車輛內部的電器線路的老化程度也會不斷加重，汽車發動機的高溫環境，潤滑油、液力傳動液的可燃性，均可能會引發火災。電源系統、點火系統等的電氣線路絕緣層老化后，遇可燃物易引發火災。鑒于汽車發動機艙中集中了眾多可燃因素，考慮智能火災預警傳感器應集中布置在發動機艙內部。

1 煙感傳感器的選型和火災預警的監測方式

本系統所采用的是光電式煙感探測，火災初始階段產生煙霧，采用煙感符合預警系統所需要的提前時效性。光電式煙感傳感器原理由發光元件和光敏元件成對組成，發光元件發出的光由于隔板的阻擋無法照射到光敏元件上，當有煙霧介入時，通過顆粒物對發光元件造成的光散射，使得一部分光照到光敏元件上，此時在光敏元件上的光強就發生了變化，流過光敏元件的電流也會相應的發生改變，所以通過檢測電流的變化即可檢測到是否有煙霧。

2 基于單片機的車載智能火災預警系統研究

2.1 車載智能火災預警系統的硬件開發

硬件系統由傳感器、控制系統、執行機構和電源等部分組成，其電路見圖1。中控系統選用的是MSP430F2002單片機，其具有低功耗、集成ADC、運算速度快等優勢。傳感部分主要由多個煙感傳感器組成，布置在汽車可能發生火災的部位。煙霧探測部分由紅外光電二極管和接收三極管構成，給LED1接了電阻R4以達到限流的目的，電阻R5作用是提供煙感信號輸出電壓。經過C1電容濾波處理后的電壓信號由信號放大器（LM324）進行信號放大，系統選用反相放大，放大倍數-50倍。放大后的電壓信號經過C2（0.01μF）的濾波處理，傳入到中控系統中進行模數轉換。

執行機構由燈光和聲音兩部分構成。聲音預警部分由三極管（8550）的基極串入1kΩ電阻接入系統，集電極接蜂鳴器，由單片機控制聲音的發出與停止;燈光預警由LED發光二極管構成。在系統判定有煙時，發出聲光預警。

汽車電源需要通過LM7805進行穩壓處理，處理成為5V的電壓后通過LM317控制端的變阻器調整至輸出電壓為最終了、可通入系統的電壓3.0V。考慮到誤判情況可能會出現，硬件系統中加入了手動操作部分來控制整個系統的開關。當系統出現誤判，可以通過重啟系統來關閉錯誤預警。

2.2 車載智能火災預警系統的軟件開發

軟件系統設計如圖2所示。汽車啟動，系統通電進入初始化，設置中斷，設置模數轉換器，設置定時器，打開中斷，單片機進入低功耗工作模式，定時器喚醒單片機退出低功耗模式。然后系統判斷煙感數字信號值是否超過預先設定的閾值，若沒有則返回到進入低功耗步驟;若超過則判為有效信號，并多次判斷，反復確認信號是否準確，最終由中控輸出聲光預警指令，由喇叭和燈光向車內人員反饋有效的預警信息。如經檢查并沒有出現火情或是故障處得到處理，則可通過手動控制關閉處于預警狀態系統。

3 結語

由于近幾年汽車火災事故頻繁發生，使得汽車火災預警逐漸受到重視。雖然國內外在智能火災預警方面已研究多年，但是針對私家車的智能火災預警研究還是初始階段，所以針對汽車提出一種能夠實現全面的、低功耗的、智能的火災預警系統，對減少汽車火災事故具有積極意義。

參考文獻

[1] 胡逸君.汽車火災預警及自動滅火系統的研究與設計[D].成都：西南交通大學，2017.

[2] 劉宇.淺析煙感探測器誤報、漏報火警原因和對策[J].中國科技信息，2009，16：123-124.

[3] 李誠.紅外線超低功耗煙霧探測器的研究[D].西安：長安大學，2009.