基于單片機的車載智能火災預警系統(tǒng)研究

劉興源

摘要：車載火災預警系統(tǒng)是駕駛人員行駛安全的重要保障，隨著車載電器的老化和漏油現(xiàn)象逐漸增多，汽車自燃事故也日漸受到重視。因此，本文介紹了基于車身環(huán)境考慮的單片機火災探測的工作原理，分析了單片機及傳感器的選型和火災預警所采用的控制方法，研究了基于單片機的車載智能火災預警系統(tǒng)。

關鍵詞：單片機;火災預警;光電式煙感探測

中圖分類號：TU892 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0019-02

0 引言

隨著私家車的保有量不斷增多，現(xiàn)役車輛的使用年限不斷增長，車輛內(nèi)部的電器線路的老化程度也會不斷加重，汽車發(fā)動機的高溫環(huán)境，潤滑油、液力傳動液的可燃性，均可能會引發(fā)火災。電源系統(tǒng)、點火系統(tǒng)等的電氣線路絕緣層老化后，遇可燃物易引發(fā)火災。鑒于汽車發(fā)動機艙中集中了眾多可燃因素，考慮智能火災預警傳感器應集中布置在發(fā)動機艙內(nèi)部。

1 煙感傳感器的選型和火災預警的監(jiān)測方式

本系統(tǒng)所采用的是光電式煙感探測，火災初始階段產(chǎn)生煙霧，采用煙感符合預警系統(tǒng)所需要的提前時效性。光電式煙感傳感器原理由發(fā)光元件和光敏元件成對組成，發(fā)光元件發(fā)出的光由于隔板的阻擋無法照射到光敏元件上，當有煙霧介入時，通過顆粒物對發(fā)光元件造成的光散射，使得一部分光照到光敏元件上，此時在光敏元件上的光強就發(fā)生了變化，流過光敏元件的電流也會相應的發(fā)生改變，所以通過檢測電流的變化即可檢測到是否有煙霧。

2 基于單片機的車載智能火災預警系統(tǒng)研究

2.1 車載智能火災預警系統(tǒng)的硬件開發(fā)

硬件系統(tǒng)由傳感器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構和電源等部分組成，其電路見圖1。中控系統(tǒng)選用的是MSP430F2002單片機，其具有低功耗、集成ADC、運算速度快等優(yōu)勢。傳感部分主要由多個煙感傳感器組成，布置在汽車可能發(fā)生火災的部位。煙霧探測部分由紅外光電二極管和接收三極管構成，給LED1接了電阻R4以達到限流的目的，電阻R5作用是提供煙感信號輸出電壓。經(jīng)過C1電容濾波處理后的電壓信號由信號放大器（LM324）進行信號放大，系統(tǒng)選用反相放大，放大倍數(shù)-50倍。放大后的電壓信號經(jīng)過C2（0.01μF）的濾波處理，傳入到中控系統(tǒng)中進行模數(shù)轉換。

執(zhí)行機構由燈光和聲音兩部分構成。聲音預警部分由三極管（8550）的基極串入1kΩ電阻接入系統(tǒng)，集電極接蜂鳴器，由單片機控制聲音的發(fā)出與停止;燈光預警由LED發(fā)光二極管構成。在系統(tǒng)判定有煙時，發(fā)出聲光預警。

汽車電源需要通過LM7805進行穩(wěn)壓處理，處理成為5V的電壓后通過LM317控制端的變阻器調(diào)整至輸出電壓為最終了、可通入系統(tǒng)的電壓3.0V。考慮到誤判情況可能會出現(xiàn)，硬件系統(tǒng)中加入了手動操作部分來控制整個系統(tǒng)的開關。當系統(tǒng)出現(xiàn)誤判，可以通過重啟系統(tǒng)來關閉錯誤預警。

2.2 車載智能火災預警系統(tǒng)的軟件開發(fā)

軟件系統(tǒng)設計如圖2所示。汽車啟動，系統(tǒng)通電進入初始化，設置中斷，設置模數(shù)轉換器，設置定時器，打開中斷，單片機進入低功耗工作模式，定時器喚醒單片機退出低功耗模式。然后系統(tǒng)判斷煙感數(shù)字信號值是否超過預先設定的閾值，若沒有則返回到進入低功耗步驟;若超過則判為有效信號，并多次判斷，反復確認信號是否準確，最終由中控輸出聲光預警指令，由喇叭和燈光向車內(nèi)人員反饋有效的預警信息。如經(jīng)檢查并沒有出現(xiàn)火情或是故障處得到處理，則可通過手動控制關閉處于預警狀態(tài)系統(tǒng)。

3 結語

由于近幾年汽車火災事故頻繁發(fā)生，使得汽車火災預警逐漸受到重視。雖然國內(nèi)外在智能火災預警方面已研究多年，但是針對私家車的智能火災預警研究還是初始階段，所以針對汽車提出一種能夠實現(xiàn)全面的、低功耗的、智能的火災預警系統(tǒng)，對減少汽車火災事故具有積極意義。

參考文獻

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