徐順,張娟

(云南工商學院，云南 昆明 650000)

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關于火災自動報警器的探討

徐順,張娟

(云南工商學院，云南 昆明 650000)

摘要：本文主要論述的火災自動報警器是通過使用單片機為核心，煙霧傳感器和溫度傳感器作為主要的檢測器件，對單片機編程檢測傳感器信號并進行火災自動報警。通過煙霧和溫度兩種傳感器組成的復合型傳感器可以減少火災的誤報率，提高火災報警的可靠性。

關鍵詞：傳感器；自動報警；單片機；探討

1系統(tǒng)組成原理

本文主要論述以89S52單片機為主控芯片控制電路，由煙霧傳感器模塊電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度傳感器電路、液晶顯示電路、報警電路等組成。電路的工作過程是：通過煙霧傳感器模塊電路檢測是否有煙霧,如有煙霧產(chǎn)生就輸出相應比值的電壓，由A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送到單片機進行判斷；如沒有煙霧就繼續(xù)檢測。同時溫度傳感器也要檢測周圍環(huán)境溫度送入單片機，單片機通過對兩個傳感器的數(shù)據(jù)比較計算判斷是否有警情及警情的嚴重程度，然后控制液晶電路顯示當時煙霧濃度、溫度、發(fā)光二極管和蜂鳴器進行預警或報警。在設計中通過煙霧傳感器模塊輸出端的數(shù)字信號來判斷傳感器電路是否出故障。

2各模塊電路方案的設計

2.1傳感器模塊電路方案設計。火災初期物質(zhì)陰燃產(chǎn)生的煙霧粒子濃度是最重要的火災參數(shù)。所以選用煙霧和溫度同時探測的復合型傳感器。MQ-2是一種體電阻控制型氣敏器件，其阻值隨被測氣體的濃度(成分)而變化。DS18B20溫度傳感器是“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)據(jù)信號供處理器處理。現(xiàn)將兩個傳感器模塊電路設計方案簡述如下:

(1)煙霧傳感器模塊電路設計。在電路設計中MQ-2傳感器等效于一個滑動變阻器，隨著煙霧氣體濃度的不同而改變阻值，電路中的R3和MQ-2構成了一個分壓電路，當煙霧氣體濃度越大時，MQ-2的阻值越小，輸出的模擬電壓越大。LM393是低功率低失調(diào)電壓雙比較器，它被設計成能直接連接TTL和COMS。MQ-2傳感器輸出的模擬電壓接入LM393的反相輸入端，同時與電源相接的電位器的滑動端接入LM393的同相輸入端，通過調(diào)節(jié)電位器來調(diào)節(jié)LM393輸出的TTL電平的靈敏度。

圖為煙霧傳感器模塊電路

(2)溫度傳感器模塊電路設計。DS18B20采用的是單總線技術，既可傳輸時鐘，又可傳輸數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的，因而這種單總線技術具有線路簡單，硬件開銷少，成本低廉，便于總線擴展和維護等優(yōu)點。單總線適用于單主機系統(tǒng)，能夠控制一個或者多個從機設備。

2.2AD轉(zhuǎn)換電路方案設計。由于MQ-2煙霧氣體傳感器檢測輸出的信號是模擬量，需要進行A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能被單片機采集到并進行計算比較。在A/D轉(zhuǎn)換芯片中，ADC0809由0-5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能，可對8路0～5V的輸入模擬電壓信號分時進行轉(zhuǎn)換；輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機數(shù)據(jù)總線上；通過適當?shù)耐饨与娐?，ADC0809可對0～±5V的雙極性模擬信號進行轉(zhuǎn)換。

2.3液晶顯示和報警電路方案設計

(1)液晶顯示電路方案設計。液晶顯示電路主要是為了顯示傳感器檢測到的煙霧氣體的濃度值范圍和溫度值。在電路中由單片機的P0口接上拉電阻后再接到LCD1602的D0-D7口。液晶3端為液晶對比度調(diào)節(jié)端，通過一個10KΩ電位器接地來調(diào)節(jié)液晶顯示對比度。

(2)報警電路方案設計。本設計在發(fā)生火災的時候有聲光報警(即蜂鳴器和發(fā)光二極管根據(jù)不同的火情發(fā)出不同的報警聲和產(chǎn)生不同的閃爍方式)。在電路中單片機的P2.3口控制蜂鳴器報警，P2.5口控制發(fā)光二極管的閃爍。

3系統(tǒng)軟件方案設計

軟件設計包括A/D轉(zhuǎn)換、溫度采集、LCD液晶顯示、蜂鳴器和發(fā)光二極管報警模塊。首先是A/D轉(zhuǎn)換電路的程序設計，需要定義單片機的P3.0口為啟動信號轉(zhuǎn)換位，P3.1口為轉(zhuǎn)換信號引腳，P3.2口為輸出允許控制端。在程序中寫入啟動轉(zhuǎn)換信號，查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束后進行計算比較，最后數(shù)據(jù)通過液晶顯示。然后是測溫及液晶顯示程序設計，主要是通過DS18B20總線的數(shù)據(jù)信號輸出口接到單片機的P2.4口上，并在單片機的P2.0，P2.1，P2.2控制液晶顯示。最后是報警電路及煙霧傳感器模塊電路自檢程序設計，定義蜂鳴器的控制位是單片機的P2.3口，發(fā)光二極管的控制位是單片機的P2.5口。MQ-2傳感器自檢信號輸入口位單片機的P2.6口。如果自檢輸入端口的電平一直位高的話蜂鳴器發(fā)出預警聲，說明煙霧傳感器可能有故障。

結(jié)束語：綜上所述，只要有了單個穩(wěn)定性較強的火災自動報警器，我們就可以在一定的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)多點式和智能化的火災自動報警方案的設計，并可以及時的掌握火情，的預警及滅火措施，做好預警、報警及滅火措施，挽救大量的生命和財產(chǎn)。

參考文獻：

[1]胡建主編.單片機原理及接口技術實踐教程.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8.

[2]彭軍.傳感器與檢測技術.西安電子科技大學出版社，2003.

[3]馬忠梅，籍順心等編著.單片機的C語言應用程序設計.北京：北京航空航天大學出版社，1991.1.

中圖分類號:X924.4

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)06-0022-01

作者簡介：徐順，男，漢，云南省宣威市，云南工商學院教師，研究方向:電子電路。

引言：火災自動報警器可以根據(jù)煙霧的濃度和溫度的高低進行提前預警，使人們做好預防措施避免火災的發(fā)生，并可以在發(fā)生火災時根據(jù)不同的煙霧濃度和室內(nèi)溫度來判斷火災的嚴重情況同時發(fā)出不同的聲光報警和自動撥打報警電話。