基于單片機(jī)的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

賈靜 梁才丹

摘要：選用AT89C52單片機(jī)作為控制芯片，結(jié)合感溫、感煙和CO氣體傳感器、CH4氣體傳感器等傳感器，利用檢測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)火災(zāi)情況進(jìn)行判斷，一旦超出設(shè)定的閾值，系統(tǒng)將會(huì)觸發(fā)聲光報(bào)警。通過仿真測(cè)試，系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)到溫度、煙霧等因素，對(duì)火災(zāi)報(bào)警有預(yù)警和警報(bào)的作用。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警，實(shí)驗(yàn)室，單片機(jī)

1 引言

最早的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是由瑞士的西伯勒斯公司在十九世紀(jì)四十年代發(fā)明的，到了七十年代，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)研究已經(jīng)吸引大批量的公司加入。直到20世紀(jì)80年代初期，我國(guó)才出現(xiàn)第一個(gè)較為完善的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，即離子式的感煙火災(zāi)探測(cè)器，但是生產(chǎn)技術(shù)不成熟，產(chǎn)量低下，沒有真正意義上的核心技術(shù)，多是對(duì)國(guó)外的報(bào)警器進(jìn)行模仿，導(dǎo)致當(dāng)時(shí)的推廣較困難。經(jīng)過多年的不懈努力，現(xiàn)今我國(guó)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)得到了突破性進(jìn)展，甚至達(dá)到國(guó)際水平。但是應(yīng)用場(chǎng)合大多在高級(jí)酒店、商務(wù)會(huì)所、廠房等地方，針對(duì)性的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)缺乏。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)結(jié)合了火源，易燃易爆氣體，有毒有害氣體的危險(xiǎn)場(chǎng)所，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，將會(huì)對(duì)學(xué)生、老師、家庭、學(xué)校、社會(huì)境造成無法想象的影響，現(xiàn)有的火災(zāi)報(bào)警器結(jié)構(gòu)相似，輸入量較為單一，不適用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)實(shí)際環(huán)境，確定檢測(cè)信號(hào)，設(shè)計(jì)了一個(gè)專門針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的火災(zāi)及其他危險(xiǎn)情況的防控起到及時(shí)且有效的作用。

2 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，系統(tǒng)主要由煙霧探測(cè)傳感器電路、易燃易爆氣體傳感器電路、單片機(jī)、火焰?zhèn)鞲衅麟娐贰⒇?fù)載驅(qū)動(dòng)電路、控制程序、火災(zāi)報(bào)警裝置及電源等部分組成。火焰探測(cè)器會(huì)對(duì)當(dāng)前的環(huán)境狀態(tài)做出判斷，即有無發(fā)生火災(zāi)兩種狀態(tài)，結(jié)果將送給單片機(jī)。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)本地顯示傳感器采集的環(huán)境參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有火焰，溫度超高，煙霧和易燃易爆氣體超標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)不同的險(xiǎn)情發(fā)出不同的聲光報(bào)警，例如當(dāng)檢測(cè)到有火焰時(shí)會(huì)發(fā)出有節(jié)奏的嘀嘀嘀叫聲，而出現(xiàn)易燃易爆氣體在空氣中的含量超標(biāo)時(shí)蜂鳴器發(fā)聲的則是急促的嘀嘀嘀叫聲，除此之外，液晶顯示屏也會(huì)顯示不同的報(bào)警內(nèi)容。系統(tǒng)通過結(jié)合多種傳感器對(duì)當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行全方位的檢測(cè)，從而盡快盡早地發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況。

系統(tǒng)使用的AT89C52單片機(jī)是一種功耗較低但性能較高的CMOS8位微控制器，具有8K在系列可編程Flash存儲(chǔ)器，使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。LM016L液晶顯示器作為顯示模塊。該顯示屏?xí)?shí)時(shí)顯示當(dāng)前實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)的室溫、煙霧濃度、CO氣體濃度、CH4氣體濃度、H2氣體濃度。

本系統(tǒng)的燈光報(bào)警模塊有三種輸入信號(hào)兩種工作模式，其燈光報(bào)警有四種輸入信號(hào)兩種工作模式，第一種信號(hào)為系統(tǒng)有檢測(cè)到火焰，單片機(jī)接受相關(guān)信號(hào)，觸發(fā)聲報(bào)警電路和光報(bào)警電路，在燈光報(bào)警模塊輸出為紅色LED燈閃爍;第二種信號(hào)為系統(tǒng)有檢測(cè)到空氣中的煙霧含量超標(biāo)，此時(shí)相應(yīng)的信號(hào)將會(huì)被輸入單片機(jī)，觸發(fā)聲光報(bào)警，此時(shí)在燈光報(bào)警模塊輸出為紅色LED燈閃爍;第三種信號(hào)針對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室低燃點(diǎn)物品所設(shè)計(jì)，黃色LED燈D1和綠色LED燈D2為狀態(tài)顯示燈，單片機(jī)會(huì)實(shí)時(shí)接收溫度傳感器DS18B20所檢測(cè)到的室溫，當(dāng)當(dāng)前室溫為正常狀態(tài)時(shí)，燈光報(bào)警模塊輸出為綠色LED燈常亮，當(dāng)當(dāng)前室溫偏高時(shí)，燈光報(bào)警模塊輸出為黃色LED燈閃爍，當(dāng)當(dāng)前室溫接近低燃點(diǎn)物品的最低溫度時(shí)，觸發(fā)聲光報(bào)警，此時(shí)在燈光報(bào)警模塊輸出為紅色LED燈閃爍。

3 軟件設(shè)計(jì)

首先對(duì)程序進(jìn)行初始化，包括A/D初始化、顯示屏初始化、單片機(jī)初始化等等，然后讀取各檢測(cè)模塊采集到的電壓值，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)的讀取，單片機(jī)進(jìn)行判斷，決定是否觸發(fā)聲光報(bào)警。

4 結(jié)果測(cè)試

通過仿真測(cè)試，改變可燃?xì)怏w含量、室溫等條件，系統(tǒng)燈光開始報(bào)警，顯示屏發(fā)生改變。通過Proteus軟件進(jìn)行模擬電路構(gòu)建并使用Keil軟件進(jìn)行編程，最終通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)功能操作，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)檢測(cè)火焰、檢測(cè)煙霧、檢測(cè)易燃易爆氣體和實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前室溫，并在對(duì)應(yīng)狀態(tài)下可觸發(fā)聲光等的基本功能。

5 結(jié)束語

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，對(duì)高校師生及財(cái)產(chǎn)安全提供保障。

參考文獻(xiàn)

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