智能家庭防火檢測報警系統(tǒng)

韓璐斌 胡小峰

摘要：如今人口密度越來越大，尤其城市的人口密度更是不斷增加，人口密度的增加帶來的問題也是非常明顯，人均土地面積變少，同等面積下所容納的人口更多，家庭火災(zāi)也更容易發(fā)生，火災(zāi)隱患日益加劇，煙霧檢測也越來越受到人們的重視。為了早發(fā)現(xiàn)早解決，盡最大可能防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財產(chǎn)安全，避免事故發(fā)生，就必須對各個房間煙霧進(jìn)行現(xiàn)場實時檢測。本系統(tǒng)的硬件電路主要有數(shù)據(jù)的采集部分、報警部分、顯示部分組成，并以STC89C52作為軟件部分的設(shè)計基礎(chǔ)，通過C語言實現(xiàn)程序的最優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：煙霧檢測;STC89C52單片機(jī);紅外傳感器

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）02-0157-02

1 課題背景

如今人口密度越來越大，尤其城市的人口密度更是不斷增加，人口密度的增加帶來的問題也是非常明顯，人均土地面積變少，同等面積下所容納的人口更多，家庭火災(zāi)也更容易發(fā)生，火災(zāi)的隱患日益加劇，為了早發(fā)現(xiàn)早解決，盡最大可能防止和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財產(chǎn)安全，及早發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取有效措施，避免事故發(fā)生，就必須對各個房間煙霧進(jìn)行現(xiàn)場實時檢測。目前火災(zāi)隱患日益加劇，煙霧檢測也越來越受到人們的重視。[3]但智能化大型系統(tǒng)價格尤為昂貴，所以需要開發(fā)出小型、可靠、廉價的煙霧報警系統(tǒng)以適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展形勢。本設(shè)計就是以STC89C52單片機(jī)為中心，通過DS18B20及MQ-2檢測外部環(huán)境的小型智能家庭防火檢測報警系統(tǒng)，實時報警和顯示采集信息，已達(dá)到第一時間發(fā)現(xiàn)、第一時間采取措施的目的，確實有效的保障家庭安全。

2 總體設(shè)計

本系統(tǒng)的硬件電路主要有數(shù)據(jù)的采集部分、報警部分、顯示部分組成，并以STC89C52作為軟件部分的核心，通過C語言實現(xiàn)程序的最優(yōu)化。總體設(shè)計如圖1所示。

2.1 煙霧檢測部分

通過煙霧報警器對煙霧的檢測，將獲取的信號以一定的規(guī)則變成電信號，以實現(xiàn)模擬信號的轉(zhuǎn)換。最后，經(jīng)過STC89C52的處理將報警信號在報警裝置上輸出，達(dá)到警告的效果。

煙霧檢測模塊的核心器件為MQ-2煙霧傳感器，其中Vc連接輸入端的+5V的電壓，VRL連接輸出端的+5V的電壓，VH接入+5V電壓，經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換后，可以得到一定數(shù)量的煙霧濃度值[1]，通過主控芯片分析各濃度的大小，設(shè)置出適合進(jìn)行煙霧預(yù)警的濃度，并通過實例不斷對該濃度進(jìn)行優(yōu)化，得到最佳濃度顯示于顯示屏中，實時監(jiān)測。

2.2 紅外感應(yīng)部分

2.2.1 BISS0001芯片簡介

BISS0001的作用是實現(xiàn)傳感信號的處理，設(shè)計時，按需要，可利用運(yùn)算放大器OPl和外置傳感器的輸入信號組成預(yù)處理電路。[2]通過對輸入信號進(jìn)行兩次放大輸入雙向鑒幅器，從而實現(xiàn)對有效信號的檢測。

2.2.2 信號采集處理模塊

信號采集模塊電路的工作過程是放大熱釋紅外感應(yīng)2腳中的輸入信號，二次放大是在運(yùn)算放大器中實現(xiàn)，最后在雙向鑒幅器和主控芯片中處理。

3 系統(tǒng)的硬件電路

3.1 單片機(jī)的時鐘電路與復(fù)位電路設(shè)計

本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式的時鐘電路和加電自復(fù)位的復(fù)位電路，如圖2、圖3所示：

使用I/O口是需要外接上拉電阻以正常輸出高、低電平。

3.2 煙霧檢測AD采集電路

為實現(xiàn)對煙霧強(qiáng)度報警數(shù)值的設(shè)定，使用MQ-2來檢測煙霧濃度，主要通過ADC0832的采集得到不同濃度煙霧下對應(yīng)的電壓值。

3.3 聲音報警電路

為實現(xiàn)在一定強(qiáng)度的煙霧條件下蜂鳴器的報警啟動，則通過單片機(jī)的P3.6端口與串聯(lián)電阻的三極管的連接。

3.4 按鍵控制電路

設(shè)置報警值通過按鍵控制電路的設(shè)置鍵和加、減鍵來實現(xiàn)，蜂鳴器在實際值超過該值時報警。在發(fā)生緊急事件時按下報警鍵直接啟動蜂鳴器工作，該電路由這四個按鍵組成。

4 結(jié)語

此次設(shè)計對保證家庭安全有著較大作用，切實有效地避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，如今智能家居越來越受到關(guān)注，將本次設(shè)計和智能家居結(jié)合到一起，不僅可以減輕人們的生活還能保證家庭的安全，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫波，劉士彩，郭帥，等.基于AT89C51單片機(jī)的煙霧報警裝置設(shè)計[J].實驗室科學(xué)，2018，21（06）：45-50.

[2] 生為.紅外熱釋電處理芯片BISS0001和應(yīng)用[N].電子報，2013-12-01（011）.

[3] 田亞立，梁波，尹少榮，等.基于單片機(jī)的煙霧報警系統(tǒng)設(shè)計[J].電子測試，2015，333（21）：9-10.

Intelligent Home Fire Detection and Alarm System

HAN Lu-bin， HU Xiao-feng

（College of? Electrical Engineering， Northwest Minzu University， Lanzhou? Gansu? 730124）

Abstract：At present，it is a widespread phenomenon that the density of population is growing， particularly in the city.In addition，it is an obvious problem brought by it. The per capital land area is becoming smaller， the population under the same area is more， the family fire is more likely to happen， and the hidden danger of fire is increasing. In order to find and solve the problem early， we should try our best to prevent and reduce the fire hazards and protect it Personal and property safety， to avoid accidents， it is necessary to carry out on-site real-time detection of smoke in each room.This system is consist of data collection part，alarm part and display part .At the same time，STC89C52 is used for the design basis of the software part and creating the optimization of program through language.

Key words：smoke detection; STC89C52;infrared sensor