火灾自动报警器

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摘要： 该文设计了一种基于AT89S52单片机、温度传感器DS18B20和烟雾传感器MQ-2的火灾报警器，并结合部分转换电路的使用和利用多传感器信息融合技术，实现了声光报警的实用、可靠的性能。该设计重点讲述了该系统的工作原理及组成形式。实践表明，微智能控制系统一些自动控制领域以及报警控制技术中有着广泛的应用前景。

关键词：火灾报警；单片机；烟雾传感器；温度传感器

中图分类号：TM925 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）22-5355-02

随着现代社会用火、用电量的增长，火灾发生的频率越来越高。对于火灾的预警显得尤为重要，特别在一些智能楼宇、人多繁华的地方。该文提出的火灾自动报警器的设计方案是采用AT89S52单片机、温度传感器DS18B20和烟雾传感器MQ-2的火灾报警器等实现火灾的自动报警。

1 设计思想

当环境出现异常（如烟雾浓度过大或温度较高）时，能发出异常报警信号，引起人们注意，这样可以尽可能的避免火灾的发生；一旦真正发生火灾（也就是说烟雾浓度和温度同时出现异常）时，能立即报警；在实时环境中通过传感器对现场温度和烟雾浓度进行监控，并将记录的数据显示在液晶显示屏上，以方便预防火灾。 整体设计框图如图1所示。

2 硬件设计

2.1 系统芯片选型

AT89S52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8KB的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），期间采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89S52单片机可灵活应用于各种控制领域[1]。

MQ-2烟雾传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也非常理想。火灾中的气体烟雾主要成分是二氧化碳和CO，所以这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。

DS18B20温度传感器它以超低的硬件开消，超小的体积，超强的搞干扰能力和他的高精度和内置的定温保存功能而更能适合这次的设计。

ADC0809 是逐次逼近式A/D 转换器，是自带8 路多路开关、8 位A/D 转换器以及与单片机兼容控制逻辑的CMOS 组件[2]。它可以和单片机I/O直接相连。在设计中烟雾传感器的输出电路经放大后连接到ADC0809的IN0端，数据输出端D0-D7与单片机的P0口相连。

2.2 显示模块设计

系统选用的显示模块为LCD1602液晶显示屏。在系统设计当中，第一行显示：TEMP（温度）、温度值，第二行显示：DESNITY（烟雾浓度）、浓度值。温度和浓度值会根据温度传感器和MQ-2传回的数据显示时事数据。显示模块电路连线图如图2所示。显示模块的数据是从单片机的P0口输入且P0口需接上拉电阻[3]。因为P0口内部没有集成上拉电阻，输出电流微弱不足以驱动LCD，因此要接上拉电阻。控制端口R/S、R/W、EN分别接单片机的P20、P21、P22口。

2.3 报警模块电路设计

本系统的报警设备为声光报警装置，主要是在确认火灾报警的情况下二极管LED灯变亮且蜂鸣器同时发出声响。设计中采用了两个二极管LED灯作为高温警示灯和高浓度警示灯，运用二极管的正向导通特性，可以用单片机本身输出的数字信号直接控制LED的亮灭，具体电路图如图3 所示。蜂鸣器接在单片机的TXD端口，在报警时会产生一连串的“嘟嘟”声报警，下面接一个三极管的作用第一是放大电流，第二选择导通性[4]。具体电路图如图4所示。警报解除按钮一端链接在单片机的TXD端，另一端与地相连，当产生误报时，可手动按下开关，解除警报。

3 程序流程

数模转换器输出的数字信号传送至给P0口端口，单片机读取P0口的信号并和程序设定的值进行比较判定，如果烟雾浓度大于等于预定值，那么单片机的P2.5输出低电平，使DS2亮，产生高浓度警报，同时还会产生一个蜂鸣器的定时中断，P3.1口会输出一个脉冲频率，驱动蜂鸣器响，产生火灾警报。温度传感器接在单片机的P2.3口，如果温度大于等于程序预定值40摄氏度时，则单片机会将P2.4口输出电平拉低，则致使DS1亮，产生高温警报；如果温度小于预定值40摄氏度，则P2.4口输出高电平，DS1灭说明温度正常。如果温度、浓度同时超过预定值，则DS1、DS2同时亮，且蜂鸣器发出声响，则发生火灾报警。主程序流程图如图5所示。

4 总结

本文设计的火灾自动报警系统灵敏度更高、在火灾发生的早期就能准确的报警，具有系统安全可靠，误报漏报率低等优点。基本达到了预定的要求，在硬件选取上符合了成本代价低，精确度高，实用性强的特点。在软件上，符合总体程序的设计，简单便捷的将程序模块化，便于调用。本设计也有些不完善在地方，在后期也可以添加一些其他模块，这样就可以实现更多的功能，比如添加通信模块，这样就可以远距离将数据和报警传输到管理员处：添加继电器模块，连接洒水装置，可以实现自动灭火。可见本设计还是不够完善，可扩展性的方面还是很多的。

参考文献：

[1] 黄浴梅.家用空调的单片机控制系统设计[J].装备制造技术，2012（8）：67-71.

[2] 吴建国.ADC0809A/D转换芯片的原理及应用[J].实用电子制作，2007（2）：45-46.

[3] 韩彩霞.单片机中并行I/O口的使用[J].电脑与电信，2013（3）：71-73.

[4] 徐亦唐.基于单片机的湿度控制系统设计[J].科教文汇，2013，255（9）：96-97.