基于單片機的智能火災報警系統設計

黃志敏　中山市中等專業學校　廣東中山　528458

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基于單片機的智能火災報警系統設計

黃志敏中山市中等專業學校廣東中山528458

【文章摘要】

火災報警器是當前社會經濟生產生活中較為常用的火災預警裝置，對國民經濟及人員生命財產安全起到了重要的保障作用。隨著現代科學技術快速發展，智能控制芯片的應用使得火災報警器反應靈敏度大幅提升，對早期火情發現與控制起到了重要的推動作用。為此，本文以AT89C51單片機為例，對基于單片機的智能火災報警系統展開了全面的設計和分析。

【關鍵詞】

單片機；火災報警系統；聲光報警模塊

0　前言

近年來，火災發生率及死亡人數呈現出顯著上升態勢，據我國國家安全部門統計，2013年，由火災直接導致人員傷亡的人數高達266人，同比增長3.2%，對社會公共秩序及人員生命財產安全造成了嚴重威脅。在此背景下，加強對智能化火災報警系統的設計，并以此來確保公民的生命財產安全已成為當前消防部門和國家相關安全部門需要著重開展的關鍵工作。

1　系統設計方案

本文所設計的單片機智能報警器主要包括：單片機、聲光報警模塊。單片機智能報警器工作原理為：當火災發生時，單片機智能報警器內部的煙霧傳感器通過各個智能節點將煙霧信號采集并實施二階濾波處理，之后將已經處理過的信號經由單片機中模數轉換器將煙霧信號轉換成為數字信號。通過無線傳輸的形式傳輸到射頻模塊發射出去，射頻接收模塊接收到信號后傳輸給單片機，由單片機對火災狀態進行自主判斷，并通過聲光報警模塊發出預警。

2　系統硬件設計

2.1AT89C51單片機

AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為諸多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。

2.2轉換芯片

ADC0804數模轉換專用芯片是本文單片機智能火災報警器主要應用的轉換芯片。該芯片屬于連續漸進式轉換器，除了自身轉換速度及傳喚效率較快、分辨率較高等特點外，還具有生產步驟簡單、成本低廉特點，為單片機智能火災報警器的推廣使用提供了較大的幫助。同時其只有數據總線，不需要額外架設地址總線及地址鎖存器，更換方便靈活。

2.3聲光報警模塊

聲光報警電路中蜂鳴器的工作電流較大，使得單片機的輸入/輸出端口無法對其進行直接驅動，故需要對電路進行放大后再對蜂鳴器的信號傳出進行驅動，可以借助三極管來實現電路的放大，聲光報警電路如圖1所示。首先，由單片機的P1.0引腳對聲光報警電路進行控制，當引腳輸出低電平時，三極管得以導通，系統中蜂鳴器的電流得以形成回路，并發出聲音報警;若P1.0引腳并未發出低電平，則三極管的導通被截止，無聲音報警發生。其次，由單片機的P2.0口對光束報警進行控制，與聲音報警的原理相似，當P2.0口輸出低電平時，發光二極管發出光束閃爍，進而形成光報警，而P2.0口無低電平輸出時，發光二極管則處于“停歇”狀態，無光報警發生。

圖1　聲光報警電路

3　系統軟件設計

3.1開發環境設計

設計所使用的軟件編程系統為Keil C51，是51系列的能夠兼容單片機C語言的軟件開發系統。Keil軟件開發系統提供了連接器、宏匯編以及庫管理和C編譯器等完整的軟件開發方案，通過UVision集成開發環境進而將上述各個方案進行有機連接，Keil軟件既可以在WinXP系統中運行，又可以在Win7系統中運行，對系統具有較強的適應性。

3.2報警系統主程序設計

在程序流程圖中主要涉及到了兩個初始化，分別為單片機自身的初始化與無線接收模塊的初始化。系統的主程序是一個信號的無線循環過程，實現流程為：（1）在上電后，單片機智能報警系統的各部分與nRF24L01均完成各自的初始化;（2）采用中斷信號傳輸的方式使火災報警系統實現對各類數據的采集; （3）數據采集完畢后，系統對當前環境下是否發生火災進行判斷，若無火災發生，則返回信號采集，若相關數據滿足火災發生情況，則系統發出異常報警（主要以聲光報警的方式實現）;（4）在異常報警結束后（火災結束或火災所發出的煙霧信號不足以刺激報警系統的發出煙霧報警信號時），系統發生復位，并返回開始階段進行初始化。

結論：本文以基于單片機的智能火災報警系統作為主要研究對象，通過對系統設計方案進行簡要介紹，進而分別對AT89C51單片機、ADC轉換芯片和聲光報警模塊等系統硬件部分進行設計，并對系統開發環境和報警系統主程序展開設計和分析。研究結果表明，本文所設計的基于AT89C51單片機的火災報警系統通過各部分硬件模塊和軟件模塊的相互配合，能夠有效實現對火災的報警預防。

【參考文獻】

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