基于51單片機的智能火災報警裝置的設計

摘 要：為了減少火災的危害，增大人們的安全，設計了一款以煙霧傳感器、溫度傳感器、火焰傳感器和單片機為核心的報警裝置。設有3個紅色LED燈，對應火焰報警、溫度超限報警、煙霧超限報警，其中一個或多個超限就會啟動蜂鳴器報警，報警閾值可通過按鍵調節大小，且掉電保存。本火災報警裝置是一種結構簡單、智能化的火災報警裝置，具有一定的實用價值。

關鍵詞：火災；煙霧；溫度；報警器；單片機

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.118

0 前言

現如今，我國城市中各種大型公共場所以及建筑越來越多，說明了我國經濟和城市建設的發展迅速，但是無形中也增加了火災隱患，而且目前來看火災的數量和造成的損失也逐步在上升。市面上急需一種穩定性好、操作簡單、實用性強的智能型火災報警控制設備。根據上述的情況，以及為了滿足人們的需求，本次設計一個可以對火災特征進行實時檢測、報警的基于51單片機的智能火災報警裝置。該智能火災報警裝置可及時檢測火源，不僅能夠提前發現火情，而且及時有效的進行預防，使人們的經濟損失降為最低，很大程度上保證了人們的安全性。

1 系統設計方案

本設計包括溫度傳感器、火焰傳感器、煙霧傳感器、液晶顯示模塊、蜂鳴器報警模塊等。本次系統總體設計框圖設計如圖1所示。

本次設計以STC89C52單片機為主控制芯片，完成火焰的檢測以及報警。采用MQ-2煙霧檢測模塊，DS18B20溫度檢測模塊。火焰檢測使用火焰檢測模塊，該模塊完成了信號的檢測、放大、比較等處理，最終輸出高低電平信號給單片機，1602液晶模塊作為顯示部分。可以對煙霧濃度值、溫度值、報警值等進行顯示。蜂鳴器、led燈作為報警模塊。火焰報警提示、煙霧報警提示、溫度報警提示分別由三個led燈來表示，不管任何一個檢測結果超量，蜂鳴器都會進行聲音報警。三個按鍵進行系統的操作輸入，能夠對報警的數值進行調節。供電常用的USB 5V進行供電。

2 系統硬件部分設計

2.1 主控制器電路設計

單片機最小系統設計：主控制最小系統電路圖設計如圖2所示。最小系統是由復位電路、晶振電路組成，由5V電源給系統供電。

2.2 煙霧檢測電路設計

MQ-2煙霧模塊是二氧化錫材質制成的，遇見煙霧氣體會使半導體中的電子密度變小，電阻變小[1]。因為MQ-2輸出的是模擬量所以要將檢測結果通過芯片ADC0832轉變為數字量，再輸送到單片機進行處理。電源電壓加在MQ-2的1腳、3腳之間，當其中的氣體濃度上升，必然造成傳感器的電阻減小，那么電阻的減小會造成MQ-2的4腳、6腳對地輸出的電壓變大，因此，氣體濃度和輸出電壓是成正比的。煙霧濃度采集電路如圖3所示。

2.3 溫度檢測電路設計

美國DALLAS公司制造的DSl8B20溫度傳感器經過改進后，成為了DSl820的升級版，它可以將所檢測的溫度直接讀出，而且能夠按照要求利用編程完成9-12位的數字直讀方式。采用數字式DS18B20溫度模塊，第一引腳接地，第二引腳是數據輸入輸出口，接4.7K的上拉電阻，第三引腳接VCC，完成溫度的檢測。如圖4所示。

2.4 火焰檢測電路設計

系統采用火焰探測傳感器對環境中是否有火焰進行檢測，能夠檢測火焰與波長在760 -1100 納米區域內的光源[2]。該模塊只有3個引腳，其中的VCC和GND是給該火焰模塊提供供電的，剩下一個IO引腳

（下轉第129頁）

（上接第138頁）

與單片機P10口進行連接，用于傳輸是否有火焰信號。如圖5所示。

3 系統軟件設計

首先對整個系統進行初始化，其次對溫度值、煙霧濃度值、與設定的值進行對比，若某一項或多項大于設定值或者檢測到火焰，則啟動報警的同時對應的LED燈也會亮起，如果若小于設定值則結束。

4 系統測試

本設計設有3個紅色LED燈，每個紅色LED燈對應一個傳感器，報警閾值可通過按鍵調節大小。系統測試數據如表1所示。

設置煙霧上限值為33、溫度上限值為25，是否有火焰，如煙霧和溫度超過上限值或出現火焰，三者出現一項則報警器報警，多個超限也會啟動報警。

5 結論

本設計所研究的基于51單片機的智能火災報警裝置，設置了溫度和煙霧濃度值的上限值，同時還有檢測火焰感應模塊，如果出現一項或者多項值超過上限值蜂鳴器就會報警。對于人身安全具有很重要的作用，不僅能夠預防火災的發生，而且在有毒氣體的侵害方面有著不可磨滅的優點，同時本系統可應用在各種公共場所，以此來預防火災、爆炸、可燃性氣體泄漏等危險突發狀況。相信在未來，該系統會有很大的發展空間以及使用價值。

參考文獻：

[1]幸敏，寧愛民，龍祖連，倪杰.基于nRF2401A的無線環境監控系統設計[J].廣西教育，2014（27）：190-192.

[2]王悅茗，岳敏，黃文.基于單片機的溫度及煙霧濃度報警設計[J].工業控制計算機，2013，26（01）：103-104.

作者簡介：董云峰（1977-），男，黑龍江大慶人，教師，研究方向：智能控制。