基于單片機的火災自動報警系統

閆瑩

引言：火災是可燃物在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的災害，是威脅公眾安全和社會發展的主要災害之一。智能化火災報警系統已并非傳統意義上的簡單的報警設備，而是融入了計算機技術、電子技術、自動控制技術、傳感器的應用等各領域知識。伴隨著科學技術的不斷進步，火災報警系統必將得到更快的發展。

本文采用氣體傳感器、溫度傳感器、AT89S52單片機以及LED顯示燈模塊設計了一種智能火災報警器，可以實現聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設置、延時報警及與上位機串口通信等功能。

一、火災自動報警系統的工作原理

火災報警系統一般由火災探測器、區域報警器和集中報警器組成。火災探測器通過對火災發出的物理、化學現象——氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉化成火警電信號傳遞給火災報警控制器。整體電路的框圖如圖所示：

系統硬件設計

二、核心芯片選擇

AT89S52是一個低功耗、高性能的CMOS 8位單片機，片內含4k Bytes（In-system programmable）的可反復擦寫1000次的Flash 只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造兼容標準MCS-51指令系統及80C51引腳結構。芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的計算機AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統提供高性價比的解決方案。

集成溫度傳感器AD590電路：

氣體傳感器TGS-202

火災中氣體煙霧主要是CO 和CO，TGS202氣體傳感器能探測CO ，CO，甲烷，煤氣等多種氣體，它靈敏度高，穩定性好，適合于火災中氣體的探測。如上圖所示，當TGS202探測到CO 或CO時，傳感器的內阻變小，V 迅速上升。選擇適當的電阻阻值，使得當氣體濃度達到一定程度（如CO濃度達到0.06﹪）時，V 端獲得適當的電壓（設為3V）。

三、數碼管驅動芯片ICM7218

當單片機寫入模式控制字后，ICM7218以約定的方式接收顯示數據并將數據寫入靜態顯示RAM中。數據接收結束，ICM7218在掃描控制電路的控制下，按設定的譯碼模式，以動態掃描顯示方式向段顯示驅動器和位控驅動器發出控制信號，直到下一個控制字寫入前，不停地進行動態顯示工作。其引腳圖和內部框圖如圖3-4所示。

四、單片機外圍接口電路

AT89S52單片機外圍接口電路如圖3-5所示，主要包括：

1.晶振電路：內部時鐘電路的晶振頻率一般選擇在4MHZ～12MHZ之間（該設計選用6MHZ），外接兩個諧振電容。該電容的典型值為30pF，該設計選用33pF。

2.復位電路：單片機復位采用按鍵高電平復位，而單片機在平時則復位端為低電平0.

3.直流電源

單片機外圍接口電路

五、信號處理電路

六、聲音報警電路

由AT89S52的21腳實現聲音報警控制。當可燃性氣體濃度或溫度超過限定值時，將P2.0置為低電平，三極管導通，揚聲器發出鳴叫報警。其電路原理圖如圖所示。

聲音報警電路圖

火災報警器可保障生產與生活的安全，避免火災和爆炸事故以及煤氣中毒的發生，它是防火、防爆和安全生產所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發展前景。

本論文是在對煙霧、溫度傳感器和報警技術進行深入研究的基礎上，全面比較國內外同類產品的技術特點，合理地確定系統的設計方案，并對儀器的整體設計和各個組成部分進行了詳細的分析和設計。

參考文獻

[1]孫育才，MCS-51系列單片微型計算機及其應用，第4版，東南大學出版社，2006.

[2]王慶，Protel 99 SE&DXP電路設計教程，電子工業出版社，2008.

（作者單位：西北民族大學電氣工程學院）