基于单片机的智能火灾报警系统设计

软件开发SoftwareDevelopment080电子制作基金项目：延安大学教学改革基金项目(YDJG14-13)，延安市科学技术研究发展计划项目(2014KG-02)【文章摘要】设计了一款基于单片机STC89C51的智能火灾报警系统，介绍了该系统的工作原理和设计方法。环境的烟雾信号由半导体气体烟雾传感器MQ-2采集，温度信号由数字温度传感器DS18B20采集，烟雾信号经ADC0832转换为数字信号后送单片机，单片机一方面对检测的烟雾和温度信号处理并通过LCD1602实时显示，另一方面与预设的烟雾和温度阈值范围比较并判断是否报警，通过加、减按键可设置报警的阈值范围，设置有紧急报警按键以应对突发情况。实验样机测试表明，该系统该结构简单、易于实现并且成本低，便于家庭用户的普及和推广。【关键词】烟雾；温度；单片机；报警中图分类号：TP212.9文献标识码：A0引言随着科技的发展和人们生活水平的提高，现代建筑楼层不断加高，城市人口也越来越密集，用火用电的密度增大，一旦发生火灾，人员的疏散便非常缓慢，容易造成严重的人员伤统。利用国外先进的传感器技术，将烟雾和环境温度的检测结合起来，两者分别与预置的阈值进行比较判断是否报警，同时能将检测的烟雾浓度和温度进行实时显示，报警的阈值可通过加、减按键手动设置，另外还设置有紧急报警按键以应对突发情况。实验样机测试表明，该系统不但可以实时检测周围环境的烟雾浓度和温度，超出阈值范围便可声光报警，给人们的生命和财产安全带来有力的保障，而且留有无线通信接口，为智能家居的物联网实现做了必要的准备，适合家庭用户的普及和推广。1系统方案设计本文设计的智能火灾报警系统，以STC89C51单片机为控制核心，以能够识别多种气体并且可以双向检测的MQ-2半导体气体烟雾传感器作为烟雾信号采集电路，数字温度传感器DS18B20作为温基于单片机的智能火灾报警系统设计邵婷婷高瑛亓宏涛延安大学物理与电子信息学院716000度信号采集电路，实时将环境的烟雾和温度信息传递给单片机，经LCD1602实时显示，同时与预设的阈值比较、判断是否报警，阈值范围可通过按键自行设置。本设计主要包括信号采集模块、A/D转换模块、主控模块、手动控制模块、显示模块和报警电路等，其总体系统框图如图1所示。图1系统结构框图2系统硬件设计2.1信号采集和A/D转换模块本设计周围环境的温度采用DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20进行测量，可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理；周围环境的烟雾信号采用MQ-2烟雾传感器进行测量，当遇到烟雾及可燃气体时，烟雾以正离子状态吸附放出电子，使烟雾传感器电离子密度增加，电阻值下降。因此通过测量其输出电压就可以反映出烟雾的浓度，两者近似为线性关系，且其模拟输出端电压范围为0~5V。本设计将烟雾传感器与4.7kΩ电阻串联，将采集的电压信号通过ADC0832芯片转换成数字信号，再送单片机进行处理。2.2手动控制模块本设计的烟雾和温度报警阈值可以通过加、减按键根据使用环境自行调节，另外还设置有紧急报警按键以应对突发情况。2.3主控模块本设计采用STC89C51单片机作为主控芯片，该芯片是一款高性能的CMOS8位微处理器，自带4K可编程Flash存储器，性价比高，满足系统的设计需求。2.4显示及报警模块本设计周围环境的温度和烟雾采用LCD1602来实时显示，另外阈值的设置也可通过LCD显示。采用蜂鸣器作为声音报警电路，因蜂鸣器的工作电流较大，单片机的I/O口不能直接驱动，因此本设计蜂鸣器前连接了一个NPN型三极管8550来放大电流。3系统软件设计本设计软件部分采用模块化设计，通过Keil公司开发的uVision3编译器用C51语言编写，主要由主程序、按键扫描子程序、温度和烟雾显示及其比较判断子程序和报警子程序等组成，其主程序流程图如图3所示。图3主程序流程图4结束语本设计针对我国的普通家庭用户，利用国外先进的传感器技术，探索设计了一款低成本便携式的智能火灾报警系统。本系统以STC89C51单片机为控制核心，DS18B20为温度采集模块，MQ-2为烟雾采集模块，将两者信息传给单片机处理并实时显示，同时与两者预设的阈值进行比较，判断是否报警以示提醒，阈值可通过按键任意设置，另外还设有紧急报警按键以应对突发情况。实验样机测试表明，本设计实现了温度和烟雾的实时显示，超出阈值时会蜂鸣器报警，为人们的生命和财产安全提供了一层有力的保障，此外本设计还留有无线通信接口，为后续智能家居的物联网实现做了必要的准备。【参考文献】[1]祝莹.火灾自动报警技术的应用现状及其发展趋势[J].工业技术,2012,(8):93.[2]程望斌,刘凌,杨陈明.基于单片机的火灾烟雾报警系统设计[J].湖南理工学院学报(自然科学版),2014,27(3):41-44.[3]李世红.火灾温度报警器的设计与实现[J].微型机与应用，2013,32(11):38-40.[4]毛星.家用烟雾报警器[J].消防科学与技术,2012,(9):940.[5]张敏,宋国辉.烟雾检测的火灾自动探测报警系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2011,(3):58-61.[6]江杰，宋宏龙.基于GSM短信的烟雾传感报警系统[J].测控技术.2014,33(1):1-3.