閆瑩

引言：火災(zāi)是可燃物在時間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害，是威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災(zāi)害之一。智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡單的報警設(shè)備，而是融入了計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，火災(zāi)報警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。

本文采用氣體傳感器、溫度傳感器、AT89S52單片機(jī)以及LED顯示燈模塊設(shè)計了一種智能火災(zāi)報警器，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(jī)串口通信等功能。

一、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工作原理

火災(zāi)報警系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、區(qū)域報警器和集中報警器組成。火災(zāi)探測器通過對火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)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(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災(zāi)報警控制器。整體電路的框圖如圖所示：

系統(tǒng)硬件設(shè)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(jī)，片內(nèi)含4k Bytes（In-system programmable）的可反復(fù)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(shù)制造兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強(qiáng)大的計算機(jī)AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)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(zāi)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(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測。如上圖所示，當(dāng)TGS202探測到CO 或CO時，傳感器的內(nèi)阻變小，V 迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度（如CO濃度達(dá)到0.06﹪）時，V 端獲得適當(dāng)?shù)碾妷海ㄔO(shè)為3V）。

三、數(shù)碼管驅(qū)動芯片ICM7218

當(dāng)單片機(jī)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。數(shù)據(jù)接收結(jié)束，ICM7218在掃描控制電路的控制下，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。其引腳圖和內(nèi)部框圖如圖3-4所示。

四、單片機(jī)外圍接口電路

AT89S52單片機(jī)外圍接口電路如圖3-5所示，主要包括：

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

2.復(fù)位電路：單片機(jī)復(fù)位采用按鍵高電平復(fù)位，而單片機(jī)在平時則復(fù)位端為低電平0.

3.直流電源

單片機(jī)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(xiàn)聲音報警控制。當(dāng)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(dǎo)通，揚(yáng)聲器發(fā)出鳴叫報警。其電路原理圖如圖所示。

聲音報警電路圖

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

本論文是在對煙霧、溫度傳感器和報警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點，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。

參考文獻(xiàn)

[1]孫育才，MCS-51系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用，第4版，東南大學(xué)出版社，2006.

[2]王慶，Protel 99 SE&DXP電路設(shè)計教程，電子工業(yè)出版社，2008.

（作者單位：西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院）