基于AT89C52单片机为核心的火灾报警器的研制_单晓亮.doc

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1、第 26 卷第 5 期 2010 年 9 月 文章编号： 1005-006X(2010)05-0071-02 电 站 系 统 工 程 Power System Engineering Vol.26 No.5 71 基于 AT89C52 单片机为核心的火灾报警器的研制 Research of Fire Alarm System Based on AT89C52 Microcomputer 哈尔滨电站工程有限责任公司 单晓亮 由于火灾中气体烟雾主要是 CO 和 CO2，因此气体检测 1.1 火灾探测原理 采用 TGS202 芯片。 TGS202 气体传感器能够探测 CO、 CO2、 火灾探测能力是

2、火灾信号强度和传感器灵敏度的函数。 甲烷、 煤气等多种气体 ，其灵敏度高 ,稳定性好，适合于火 本文 采用高灵敏度的温度传感器与气体传感器作为探测器， 灾中气体的探测。 TGS202 的工作原理为：当传感器探测到 报 警 系统 将传 感 器输 出 的电 信 号经 滤 波放 大 处理 后 送入 CO 或 CO2 时，传感器的内阻变小，输出电压迅速上升。选 A/D 转换器，得到的数字信号由单片机进行处理分析，当程 择适当的电阻阻值 ,使得当气体浓度达到一定程度（如 CO 浓 序判断存在火灾危险时启动声光报警及自动消防设备 。 1.2 系统功能 信号调理电路采用集成运放 LM324 搭建，主要包括射

3、 本文研制的火灾自动报警系统主要包括火灾探测器、报 集跟随电路、低通滤波电路以及放大电路三部分 。 警控制器及自动消防设备等部分。 模数转换采用美国 TI 公司的 11 通道 12 位 A/D 转换器 火灾报警器主要实现以下功能：利用烟雾传感器和温度 TLC2543。 TLC2543 是采用 CMOS 技术制作的 12 位开关电 传感器对室内烟雾及温度 突变进行报警，能进行区域报警； 容逐次逼近型模数转换器，采用 SPI 通信方式可以节省单片 上述两种传感器中一种动作，表明有异常现象，发异常报警 机 I/O 资源，便于系统的扩展。 A/D 转换的基准源采用 信号；如同时动作说明有火灾，发火灾报

4、警；火灾报警 10 s MAX675 5V 芯片，它能提供精准的 5 V 参考电压。 内不解除，发出灭火信号，启动自动消防设备；故障、异常、 2.2 微处理器单元 火灾报警声音各不相同，有明显区别，且各自有相应的指示 本文采用 ATMEL 公司生产的 AT89C52 单片机实现火 灯，便于值班人员分辨情况及时处理。 灾报警器的控制算法。 AT89C52 采用 MCS51 内核，片内集 低廉等特点 。 如图 1 所示，报警器硬件主 要由温度烟雾信号采集模 2.3 键盘输入单元 块、微处 理器单元、键盘输入单元 、 LED 显示单元、实时 键盘由 4 个按键组成，公共输出端连接到单片机的外部 时钟

5、模块、看门狗复位电路、声光报警模块、自动消防设备 中断 0 输入端， 中断级别设置为最高级别。通过按键可以设 模块以及上位 PC 机通信模块组成。 定温度及气体浓度报警的阈值等信息，方便报警器工作于不 同环境要求的场所 。 2.4 LED 显示单元 显示单元主要由显示 LED 管及显示驱动单元组成。显 示电路采用 8 位 LED 数字显示，显示内容主要包括当前温 度及气体浓度显示、当前工作状态显示、设定状态下的操作 项及设定值显示以及发生火警区域代码显示等。 显示驱动电路采用 MAXIM 公司生产的 LED 显示驱动 电流 量变为电压量送入模数转换器。实际应用中，通过改编 可调电阻的阻值，便可

6、在输出端获得与绝对温度成正比的电 为使得报警系统能够实时记录温度与烟雾浓度超限报 单晓亮 (1979-)，男，工程师。哈尔滨， 150046 中采用实时时钟芯片 DS1302， 以达到实时反映系统工作的 压量。 1 系统原理及功能 1 2 成 8K 的 flash 程序存储器，具有使用方便、工作稳定及成本 2 报警器硬件设计 4 器芯片 MAX7219， MAX7219 是 MAXIM 公司生产的 LED 图1 系统的硬件组成 显示驱动器。它可直接驱动多达 8 个 LED 数码管 LED 发光 2.1 温度烟雾信号采集模块 管。 MAX7219 的内部具有数据保持、译码、多路扫描及一 温度检测

7、选用美国Analog Devices 公司生产 AD590 芯 个8 8 静态 RAM 电路，通过同步串行口和微处理器通信， 片，它是一种电流型二端温 度传感器，其输出同绝对温度成 仅用 3 个引脚与单片机管脚相连，具有更大的驱动能力，集 正比，由 于 A/D 转换 芯片 的输入 要求是 电压 量，因 此在 成度高，编程容易，可数字化调节显示亮度，使用方便。 AD590的负极接出一个 10 k 的电阻串连一个可调电阻，将 2.5 实时时钟芯片 警事件发生的确切时间，因此在本文设计的智能火灾报警器 收稿日期： 2010-05-18 72 电 站 系 统 工 程 2010 年第 26 卷 目的。火

8、灾报警器送来的火警或故障信息及时间信息存储在 6264 芯片中。 DS1302 是一款串行时钟，具有功能较全，接口简单的 特点。它既有较高的计时精度又能做到在停电情况下，用备 份的外接电池供电，以保证时间信息不丢失。 2.6 看门狗复位电路 为保证程序可靠运行，报警器设计采用看门狗复位电路 对程序进行监测，防止程序跑飞。看门狗电路设计选用双列 直插封装式芯片 MAX813L。 MAX813L 可以实现系统的手 动复位及自动复位，如果因某种原因火灾报警系统进入死循 环，看门狗输出产生复位输出， 使火灾报警系统有效复位并 摆脱死循环。另外，当电源电压低于限值 4.65V 时， MAX813L 也产

9、生复位输出，使火灾报警系统处于复位状态，此时不执 行任何指令，直至电源电压恢复正常，这样可有效地防止因 电源电压过低，避免使火灾报警系统产生误动作。 2.7 声光报警电路 设计的灯光和响铃报警是一个弱电控制强电的电路，主 要采用 TP521-4 设计光电隔离电路，可以实现输出信号的隔 离与驱动放大。 2.8 自动消防设备 当系统检测判断存在火灾危险时，单片机通过步进电机 控制喷淋头进行定点定向灭 火及启动控制卷闸门的运作。 2.9 上位 PC 机通信模块 为了 实现火灾报 警器与上位 PC 机的通信功 能，采用 MAX232 芯片实现单片机串口与计算机串口的电平转换。 3 系统软件设计 3.1

10、 下位机程序设计 自动火灾报警器的下位机软件程序主要包括传感器信 号采集程序、火灾报警判断程序、故障报警处理程序、键盘 中断处理子程序、显示子程序等。如图 2，主程序主要完成 系统初始化、温度与气体浓度信号采集、火警判断、声光报 警及启动自动消防设备等功能。 （上接第 70 页）一次风机动 叶开度偏差控制在 5%以内，电 流偏差小于 5A。 采取以上措施后，再次进行送风机 RB 试验，在降负荷 过程中两台一次风机运行正常，未发生失速问题。 5 结束语 RB 试验是火电机组调试过程中考察 制造、安装、调试 综合水平和质量的试验项目。因此，任何一个环节出现问题 都会导致 RB 试验的失败。由于轴流

11、风机的特性，并列运行 的一次风机在机组 RB 工况时，易引起失速现象，致使机组 运行不稳甚至跳闸。通过几台机组的调试经验，认为 RB 工 3.2 上位机通信程序设计 上位机软件是基于 VC+6.0 实现的，其主要工作是进 行 实 时 的 串 行 通 信 。 利 用 Microsoft 提 供 的 Microsoft Communications Control 控件（简称 MSComm），通过串行 端口发送和接收数据，为应用程序提供串行通信功能，从而 实现与单片机的远程监督及控制。 图 2 主程序流程框图 4 结 论 本文设计了一种基于 AT89C52 单片机系统的火灾自动 报警器，通过对温度

12、烟雾的监测，实现对火灾险情进行声光 报警并启动自动防火设备，从而避 免火灾的发生并减少火灾 损失。实验表明，本系统安全可靠，具有体积小、操作维护 方便、成本低廉、便于功能扩展等优点。 参 考 文 献 1 王殊 , 窦征 . 火灾探测及其信号处理 M. 武汉 : 华中理工大学出 版社 , 1997. 2 童诗白 . 模拟电子技术 , 第二版 M. 北京 : 高等教育出版社 , 1999. 3 陆锦辉 . 单片机应用新技术教程 M. 电子工业出版社 , 1999. 4 张毅刚 . MCS-51 单片机应用设计 M. 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出 版社 , 1997. 编辑：巨 川 况中避免一次风机

13、发生失速、喘振的关键在于熟悉、掌握风 机性能及其系统的布置特点，制定出合理的热工逻辑，使运 行中的一次风机在 RB 工况中远离不稳定工作区域。 参 考 文 献 1 杨诗成 , 王喜魁 . 泵与风机 M. 北京 : 机械工业出版社 , 2009. 2 侯凡军 , 耿丽 , 王家新 , 等 . 并列运行轴流风机失速原因分析与处 理 J. 热力发电 , 2008, 37(1). 3 华国均 . 轴流风机失速与喘振的对策 J. 浙江电力 , 2002, 21(2). 4 李春宏 . 轴流风机失速与喘振分析 J. 发电设备 , 2008, 22(3). 5 郑汉 . 600 MW 机组典型 RB 事故及问题分析 J. 湖南电力 , 2006, 26(4). 编辑：巨 川 欢 迎 订 阅 ， 欢 迎 投 稿 ， 欢 迎 刊 登 广 告 ！