基于單片機的家居型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

王旭東 張學(xué)義 趙雙樂/天津科技大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院

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基于單片機的家居型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

王旭東 張學(xué)義 趙雙樂/天津科技大學(xué)應(yīng)用文理學(xué)院

【摘 要】本文基于AT89S52單片機的家居型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，采用氣體傳感器、溫度傳感器以及LED顯示燈模塊，可以實現(xiàn)聲光報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設(shè)置、延時報警及與上位機串口通信等功能。是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的火災(zāi)報警器，具有一定的實用價值。

【關(guān)鍵詞】單片機；火災(zāi)報警；傳感器

【Abstract】This pap er intr oduce the Automatic Fir e Alar m System base on AT8 9S52 SCM. It use Gas sensor s， temper atur e sensor s and LED display light module which consist of this system. This system is able to making sound and light alarm， fault self-diagnosis，concentration display， alarm limit set， delay alarm set and serial communication with the upper machine， etc. Since of the Simple structure， stable performance， easy to use， low cost， intelligent control this Fire Alarm System is a practical system.

【Key words】single chip microcomputer； fire alarm；sensor

引言

家居型火災(zāi)報警系統(tǒng)主要由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、串行通信、單片機、報警電路等組成【1】。系統(tǒng)通過傳感器將檢測到的煙霧濃度、溫度等報警信號通過放大電路、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳送到單片機內(nèi)，單片機經(jīng)過識別、分析處理，若傳感器檢測到的數(shù)值超過預(yù)制值，將報警控制信號傳送到報警顯示電路，通過聲音報警、濃度顯示等及時通過串口通信與小區(qū)保安部門或者是物業(yè)部門、消防部門聯(lián)系，及時報警，報警一段時間后系統(tǒng)可自動關(guān)閉報警，或者是通過按鍵，人工取消報警。家居型火災(zāi)報警系統(tǒng)整體電路的框圖如圖1所示。

圖1　家居型火災(zāi)報警系統(tǒng)原理及整體結(jié)構(gòu)框圖

1.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

在整體系統(tǒng)的設(shè)計中，AT89S52單片機是其核心控制部件。煙霧、溫度傳感器的輸出端分別接到ADC0809的IN0和IN1作為輸入端，AT89S52單片機的P0.6，P0.7引腳接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對應(yīng)的模擬信號和故障檢測信號，通過軟件中斷程序?qū)@兩種信號分別進(jìn)行處理，以控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動作。AT89S52單片機與ADC0809接口電路如圖2所示。

圖2　AT89S52單片機與ADC0809接口電路

在報警系統(tǒng)中，傳感器所采集的數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，通過CPU傳送到LED數(shù)碼顯示電路，能更直接地觀察到相關(guān)測量數(shù)據(jù)。采用驅(qū)動芯片ICM7218A驅(qū)動，27、3、1、25、2、24、26腳分別接數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g，15、16、23、20腳為位選，分別連接4位數(shù)碼管的COM端，數(shù)據(jù)線接單片機的P1口，WRITE、MODE是寫控制位和模式控制位，分別接單片機P2.6、P2.7，當(dāng)單片機寫入模式控制字后，ICM7218以約定的方式接收顯示數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫入靜態(tài)顯示RAM中【2】。數(shù)據(jù)接收結(jié)束，按設(shè)定的譯碼模式，以動態(tài)掃描顯示方式向段顯示驅(qū)動器和位控驅(qū)動器發(fā)出控制信號，直到下一個控制字寫入前，不停地進(jìn)行動態(tài)顯示工作。其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

圖3　數(shù)碼管顯示電路圖

2.系統(tǒng)軟件設(shè)計

主程序初始化主要包括各種I/O輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、所用到的寄存器進(jìn)行初始化賦值、中斷控制方式寄存器初始設(shè)置、報警限初值設(shè)置等。傳感器進(jìn)行預(yù)熱，一般三分鐘即可，同時采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良，進(jìn)行故障檢測【3】。初始化程序完成后，傳感器對氣體濃度和溫度進(jìn)行采樣，通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)行平均值法濾波、線性化處理后，將檢測值與初始設(shè)置的報警限進(jìn)行對比，如果超出報警限，則執(zhí)行報警子程序，啟動相應(yīng)報警執(zhí)行電路，并且LED顯示濃度；如果沒有超出報警限，則直接顯示濃度。主程序流程圖如圖4所示：

圖4　主程序流程圖

當(dāng)傳感器所測量的煙霧濃度或溫度值超過報警限值時，蜂鳴器發(fā)出報警，對應(yīng)通道的燈閃亮，以提示住戶采取相應(yīng)安全對策，從而保障家庭安全，避免火災(zāi)的發(fā)生。為了防止誤報，在程序設(shè)計上，對煙霧濃度和溫度兩個測量值進(jìn)行快速重復(fù)檢測，以區(qū)別出廚房管道中煙霧的泄漏，防止誤報。報警子程序流程圖如圖5所示。

圖5　報警子程序流程圖

3.結(jié)論

家居型火災(zāi)報警器可保障家庭生活的安全，避免火災(zāi)的發(fā)生。本文是在對煙霧濃度、溫度傳感器和智能報警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計方案，并對儀器的整體設(shè)計和各個組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計。家居型火災(zāi)報警器是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、安裝簡便、價格低廉、智能化的火災(zāi)報警器，報警系統(tǒng)和物業(yè)、安保部門進(jìn)行串行通信，有效保證家庭無人時或者只有小孩時能夠及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，減小財產(chǎn)損失，保障人員安全，具有一定的實用價值。本報警器電路結(jié)構(gòu)簡單、可維護(hù)性好，能廣泛應(yīng)用于居民家庭。

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王旭東:（1981—），女，工學(xué)碩士，主要研究方向智能儀表控制、單片機。

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