关于单片机的火灾报警器的设计_李明.docx

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1、 工程技术 关于单片机的火灾报警器的设计 李明沈阳师范大学物理科学与技术学院 【摘要 lie灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置及具有其他辅助功能的装置组成。随着电子技术和计算机技术的迅速 发展，火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样，很难精确划分为几种固定的模式。火灾自动报警技术趋向于智能化系统，这种系统可组合 成任何形式的火灾自动报警网络形式，既可以是区域报警系统，又可以是集中报警系统或控制中心报警系统形式。使用单片机 ATS9C51， 选用集成 温度传感器 AE590和气体传感器 TCS02作为敏感元件，利用多传感器信息融合技术，可用于火灾报警的报警器设计。 扶键词

2、If专 感 器 单 片 机 信 号 处 理 火 灾 报 警 器 一、弓丨留 单片机自问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视。应 用很广，发展很快。体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价 格低廉。目前国内的大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火 灾报警系统，都采用集中区域报警控制方式，但是成本太高。火灾警报 装置及具有其他辅助功能的装置组成。随着电子技术和计算机技术的 迅速发展，火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样，很难精确 划分 为几种固定的模式。技术趋向于智能化系统，这种系统可组合成 任何形式的火灾自动报警网络形式，既可以是区域报警系统，又可以是 集中报警系统或控

3、制中心报警系统形式。火灾自动报警控制系统，而 且也越来越智能化而在居民住宅区、机房等小型防火单位，需要设置一 种单一或区域联网、廉价实用的火灾自动探测报警装置，因此，有必要 研制一种具有简单的结构、低廉的价格的特点的火灾报警器。 1. 硬件的组成。报警器硬件由单片机、声光报警模块以及温度烟 雾信号采集模块与 MQdon通信模块组成。由单片机控制实现不同的声 光报警（异常报警、故障报警、火灾报警）功能。单片机与 Mad n通信 模块由单片机、 （ M6Q50串行端口扩展芯片和 RS32电平转换电路组 成，实现报警器经 MQdan与消防指挥中心的通信。下面对上述各模块 进行简要介绍。 2温度烟雾信

4、号采集部分。要准确地进行火灾报警，首先选择合 适的温度和烟雾传感器。选择集成温度传感器 AG90和气体传感器 TOS02用作采集系统的敏感元件，这是综合考虑的。 有一种电流型二端温度传感器是 AE590。 由于 AE590是电流型温 度传感器， AE590是美国生产的他的输出同绝对温度成正比 ， gp WA/ k而数模转换芯片 ADQ)809的输入要求是电压量，所以在 AE590的负 极 接 出 一 个 10奶 的 电 阻 Rl和一个 1犯的可调电阻双将电流量变 为电压量送入 ADQ)809。通过调节可调电阻，便可在输出端 VT获得与 绝对温度成正比的电压量， g卩 10 mV/K TOS02

5、气体传感器能探测為 CQ甲烷、煤气等多种气体，他灵 敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。火灾中气体烟雾主要是 和 CQ当 TCS02探测到 CQ或 CO时，传感器的内阻变小 ， VA 迅速上升。选择适当的电阻阻值，使得当气体浓度达到一定程度（如 CO浓度达到 0. 06%财， VA端获得适当的电压（设为 3 V)。 A/D转 换 电 路 采 用 了 常 用 的 8 位 8 通 道 数 模 转 换 专 用 芯 片 ADQ)809电路如温度、烟雾传感器的输出分别接到 ADQ)809的 N)和 柯。 ADQ3809的通道选择地址 A B C分 别 由 89C51的 R). R). 2 经地址锁

6、存器 74LS73输出提供。当 &7=0时，与写信号 1共同选 通 ADQ)8 9。 图中 ALE信号与 ST信号连在一起，在 WR信 号 的 前 沿 写入地址信号，在其后沿启动转换。例如，输出地址 7FH可选通通道 N)实现对温度传感器输出的模拟量进行转换；输出地址 7 FH可选 通通道风实现对烟雾传感器输出的模拟量进行转换。 ADQ)809的转 换结束状态信号 EOC接到 89C51的 NT1引脚，当A/D转换完成后， BO%为高电平，表示转换结束，产生中断。在中断服务程序中，将转 换好的数据送到指定的存储单元。 3.声光报警部分。声光报警电路在单片机 R 口的控制下，可以根 据不同情况（

7、火灾、异常、故障 ） 发出不同的声光报警信号。声音信号由 专用语音芯片提供。通 过给语音芯片的 3和 S端输入不同的逻辑电 平 （ 0Q 01， 1G 11 X便可以获得 4种不同的声音信号。由单片机的 Pi. 0 和 R.1控制。另外该芯片还需要一个选通信号，由 R. 3提供。只有 当该信号为高电平时，芯片才会根据 3和 S端的控制信号发出不同 的报警声，否则不会发声报警。 由 R 口的 R. 4 7分别控制 4个发光二极管，予以光报警，如 图 6所示。 R. 4 R. 7控制的灯依次为绿色（正常信号灯）、黄色（故 障信号灯）、红色（异常信号灯 ） 和红色（火灾信号灯）。当这些输出端 输出低

8、电平时，对应的信号灯便会发光报警。 4.单片机与 MODEM通信部分。当报警器监测到火灾信息后，除了 在火灾现场产生声光报警信号外，还需要将火灾信息按事先预留的电 话号码自动拨号通知单位有关人员，并迅速上报消防指挥中心，为此， 系统设计了单片机与 MODEM通讯模块，该模块由单片机、 GM16C550 串行端口扩展芯片和 RS32电平转换电路组成。 二、 报警器监控程序的设计 先要进行初始化，包括对控制用寄存器的初始化、设置中断服务程 序的入口地址、设置堆栈等。为了便于系统维护和功能扩充，采用了模 块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实 现的。本系统主要包括数据采集子程序

9、、火灾判断与报警子程序以及 MODEM通讯子程序等。 1. 数据采集子程序。数据采集部分的程序包括：驱动 ADQ)809的 N)和 N进行 A/If换，分别由子程序 ADQ溫度转换）和 ADQ_ 雾浓度转换）完成；单片机接收转换好的数据，存入指定内存单元，由 NT1中断服务程序完成。每次驱动 A/D转换后等待外部中断 1，中断 到来说明A/%换己经完成，通过中断服务程序读取转换得到的数据。 2火灾判断程序。系统采用了多次采集、多次判断的方法，可降低 报错率。每次数据采集后根据得到的数据对现场情况进行判断： 00H 为正常、01H为异常、 2H为火灾；最后综合多次判断结果做出最终的火 情判断。判

10、断方法如下： 2. 1对温度和烟雾进行了两次数据采集与判断。当温度 100C， 温度为异常，置标志位为 1，否则为 Q当烟雾浓度 0. 06%,烟雾浓度异 常，置标志位为 1，否则为 0。 2个标志位均为 Q表示情况正常，给 53H或 56H单 元 送 巧 2个 中仅有 1个为 1，表示情况异常，送 01H 2个均为 1，表示有火灾发生， 送 02H 2 2综合两次情况，予以报警。若 53槐 | 56H中数据不相同，说明是误 报，调故障报警子程序 ;否则按该单元中的数据调相应的报警子程序。 02 H为现场有火灾，调火灾报警子程序，并向有关部门报告火情。 01 H为情况异常，调异常报警子程序。

11、00H为情况正常，返回。 三、 结语 用于小型防火单位的火灾报警器的特点如下： 如果只有一种参数出现异常 （ 如烟雾浓度过大或是温度较高乂能 发出异常报警信号。 1. 如果出现硬件故障（如传感损坏、内部元器件损坏等 X能发出报 警，以提示出现故障。 2. 能对室内烟雾 （ CCU CO)及温度突变进行语音报警。 3. 如果烟雾和温度同时出现异常，则说明有火灾，发出火灾警报， 并及时将火灾信息上报消防指挥中心。 火灾报警器只是单片机的一个应用，除此之外单片机还可广泛的 应用于工业自动化，自动检测，智能仪器仪表等方面。 参考文献： 丨 1单片机基础 M 北京 :北京航空航天大学出版社， 1994 2单片机的 Modem通讯丨 单片机与嵌入式系统应用， 2001， (8). 360