基于STC89C52单片机的火灾报警器的设计与实现_张阅.doc

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1、山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2013 年 第 28 卷 第 2 期 文章编号： 1004 6429（ 2013） 02 0118-03 基于 STC89C52 收稿日期： 2013 01 28 单片机的火灾报警器的 设计与实现 张 阅 1， 2 （ 1.太原理工大学信息工程学院，山西太原， 030024； 2.煤炭工业太原设计研究院，山西太原， 030001） 摘 要： 在 对烟雾传感器和报警 技术进行深入研究 的基础上，详细阐述了基于 单片机 控制的烟雾报警器的设计目的和实现方法。 关键词： 火灾报警器；烟雾探测； STC89C52 单片机 中图分类

2、号： TU998.13 文献标识码： A 随着各种各样的新型家电 进入我们的家庭，导 致家庭火灾 的发生率 不断上升 。楼层多、人员 密集，一旦发 生火灾 ，疏散困 难，容易造成经 济和人员的损失。为了避 免火灾的灾难性后果 ， 火灾探测报警技术越来越受到 消防界的重视。一 种能够在火灾 刚刚发生或者有可燃气体聚集 导致火灾隐患时就能 报警的报警 器能使人们及时发现火灾，并及时采取有效 措施扑灭初期火灾 ， 最大限度 地减少或 消除因火灾 造成的生 命危害 和财产 损失，是 人们同火灾做斗争的有力工具。我们运用 STC89C52 系列单片机 作为报警器的核心控制器，选用 QM N5 型气体传

3、感器实现对烟 雾的检测，设计出了能及时发现火 灾隐患并报警的报警设备。 1 系统整体设计 该报警系统由信号采集及前置 放大电路、模数转换电路 、单 片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路和安 全保护电路等 部分组成。报警系统结构如图 1 所示。 感 调节阀 器 换气扇 蜂鸣器 图 1 可燃烟雾报警器系统结构框图 该系统的工作由烟雾信号采集及放大电路将采集到的烟雾浓 度信息转化为放大的模拟电信号，模数转换电路再将该模拟信号 转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。单片机对该数字 信号进行处理，并对处理后的数据进行分析。当输入 A/D 转换器 的放大信号不为零时，启动报警电路；反之，则为正常工

4、作状态。 2 系统硬件电路设计 系统 硬件有 直流电源 、 STC89C52 的时 钟电路 和复位 电路 、 118 信号采集及前置放大电路、 A/D 转换电路、声音报警及消音键电 路、字符显示电路、状态指示 灯及控制键电路、安全保护 电路、报 警器故障自诊断电路。下面对其中的一些部分做简单介绍。 （ 1）直流稳 压电源。一般直流稳 压电源是由电源变 压器、整 流电路、滤波电路和稳压电路 4 个 部分组成。 （ 2） A/D 转换电路。 ADC0809 是一种逐次逼近式 8 路模拟输 入、 8 位数字量输出的 A/D 转换器，多路开关可选通 8 个模拟通 道，允许 8 路模拟量分时输入，共用一

5、个 A/D 转换器进行转换。 （ 3）声音报警及消音键电路。电路通过三极管基极串联一个 电阻与单片机 P2.3 端口连接，从而控制蜂鸣器是否报警。系统设 有一个消音按键，当报警器发出鸣叫时，用户到达现场，可按下消 音按键停止报警器鸣叫。但若烟雾浓度再次超出报警限，报警器 会再次鸣叫提醒用户。声音报警电路图见图 2，消音按 键连接电 路图见图 3。 5 V 蜂鸣器 R8 C8550 47 k P2.3 PNP 图 2 声音报警电路图 5 V R12 470 P1.7 S2 消音按键 图 3 消音按键连接电路图 A 放 雾 大 传 电 烟 感 路 雾 器 传 数码管字符显示 张 阅 基于 STC8

6、9C52 单片机的火灾报警器的设计与实现 本刊 E-mail: 信息技术 （ 4） 状态指示灯及控制键电路。状 态指示灯电路如图 4 所 示。 单片机 STC89C52 的 P2.6、 P2.5、 P2.4 控制输 出的状 态指 示 灯。绿灯常亮表示正常状态，环境中可燃烟雾浓度极 低；黄灯 闪 烁表示传感器连接故障或是线路接触不良 ；红灯闪烁表示环 境 中烟雾浓度超过报警最低预设值，提醒用 户尽快做出相应安 全 P2.0 R23 47 k 5 V KA1 继电器 C8550 PNP D1 J2 CON2 1 2 防范措施。 5 V P2.1 R24 5 V KA1 C8550 KA2 调节阀

7、M2 R9 470 R10 470 红灯 LED1 LED2 P2.6 P2.5 47 k KA2 继电器 PNP M1 换气扇 D2 R11 470 黄灯 绿灯 图 4 LED3 指示灯电路图 P2.4 图 6 5 V R 继电器连接及控制电路图 3 控制键电路如图5 所示，采用独立式按键设计。对于这种键 各程序可以采用中断查询的方法，其功能 是：检 测是否有键 闭 合，如有键闭合则去除键抖动，判断键号并转入相应的键处理。 5 V A G IN2 R16 K IN1 Rp1 20 k R17 5.1 k LM324 KEY2 KEY3 KEY4 R3 1 k R4 1 k R5 1 k SW

8、1 SW2 SW3 图 7 1 k 传感器故障自诊断电路图 开始 程序初始化 图 5 控制键电路图 传感器预热及故障检测 传感器是否故障 Y （ 5）安全保护电路。在安全 保护电路 中，继电 器（电磁继 电 器）是否动作是保护动作是否执行的唯一条件。当被检测到的现 场烟雾浓度达到给定装置所设定的报警预设值时， 继电器 KA1 动作，自动换气风扇启动。此时，单片 机调用延时子程序，经延时 600 s 后，继电器 KA2 动作，调节阀打开，同时洒水灭 火。继电器 连接及控制电路如图 6 所示。 （ 6） 报警器故障自诊断电路。一是 判断传感器电源连 接情 况。二是判断传感器信号端连接情况。传感器故

9、障自诊断电路如 图 7 所示。 3 系统软件的设计 在整个报警器系统工作 中， STC89C52 单片机对传感器 检测 4 结语 Y N 信号采集及放大 A/D 转换 放大信号是否为零 N 进入报警子程序 图 8 主程序流程图 的烟雾浓度信号进行放大、 A/D 转换处理后，由单片机进行分析 处理，判断系统是否启动声光报警。主程序还包括 LED 八段式数 码管浓 度字符显示 功能、消音按 键功能、安全联 动装置、中断 子 程序等，使报警器功能更加完善，给用户带 来便利。主程序 流程 见图 8。 本论 文设计的烟 雾报警器 由烟雾信 号采集 电路与 单片机 控制电路两大部分构成。通过系统方框图、硬

10、件电路图和软件流 程图的显示，全面、具体地阐述了系 统中各个 部分的原理和功 能，实现了烟雾浓度、温度显示及按键控制。 参考文献 IC2A:1 2 1 1 孙育才 .MCS 51 系列单片微型计 算机及其应用 J .4 版 .南 119 山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY 2013 年 第 28 卷 第 2 期 文章编号： 1004 6429（ 2013） 02 0120-04 收稿日期： 2013 01 28 山西省煤炭资源执法监察遥感动态 监测系统的开发与实现 杨爱民 （山西省遥感中心，山西太原， 030001） 摘 要： 阐述了应用遥感 、地理信息技术进

11、行 “山西省煤炭资源执法监察遥感动态监测 系统 ”研 建的重要意义，并对系统建 设目标、开发方式、功能设计等 作了 详细而全面的 介绍。 关键词： 煤炭资源执法监察；遥感动态监测系统；山西省 中图分类号： P237 文献标识码： A 煤炭资源是社会经济发展的重要 物质基础。山西省 是煤炭 资源大省，是国家重要的煤炭生产基地。近年来 ，虽然政 府不断 加大煤炭资源开发秩序的治理整顿力度，但是受利 益驱动，非法 违法采矿行为仍十分猖獗。由于这些非法采矿活动的长期存在， 致使我省矿山安全事故频发，同时粗 放型经营也造成了极 大的 资 源浪费和生态环境破坏，严重损害了人民的利益 ，成为影 响我 省社会

12、和谐、稳定的重要因素。 为加强煤炭资源开发监测执法监 察，建立和维护良好 的矿 产开发 秩序，非常有 必要应用遥 感、地理信息技 术进行 “山 西省 煤炭资源执法监察遥感动态监测系统 ”研建。 京：东南大学出版社， 2006. 2 李中望 .一种智 能火灾报警系统的 设计方案 J .安防科技， 2008（ 2）： 48 49. 3 金 发庆 .传 感器 技术 与应 用 M .北 京：机 械工 业出 版 社， 2004. 4 张万宝 火灾 报警控制器专用电源的设计 J . 山西建筑， 2004（ 11）： 80 84. 5 张毅刚 .MCS 51 单片机 应用设计 M .哈尔 滨：哈尔 滨工业

13、大学出版社， 1997. 6 彭军，传感器 与检测技术 M .西安：西 安电子 科技大学 出 系 统投 入运 行后，将 作为 矿产监 管部 门长 期、稳 定运 行的 日常执法指 挥决策平 台，运用无人机 不定期监测 和卫星 定期相 结合的 技术 手段，对 山西 省煤炭 开采 监管 区内的 违法 、非法采 矿活 动进 行全 方位 监测 ，同 时结 合 地面 监管 ，最 终建 立 “ 天上 查、网上看 、地面 管 ”的全 方位 立体监 察管 理模式 ，实现 矿山执 法监测由传 统人工监 管手段到信 息化监测手 段的转 变，提高煤 炭资源执法 监管效率 ，提 升国土监管 部门信息化 管理水 平。这

14、对于加 快我 省经济 发展 方式 转变、缓 解资 源环境 压力 、提高安 全生产水平 、促 进山西经 济社会全面 协调可持续 发展具 有十分 重要的意义。 版社， 2003. 7 Ma Xinyuan.Research of Microcontroller Development J . System Control Automation, 2004（ 6）： 69 71. 8 Yoon D h,Yu J h,Choi Gm.CO Gas Sensing Properties of Zn0 CuO Composite J .Sensors and Actuators， 1998（ 46） :1

15、5 23. （责任编辑：邱娅男） 第一作者简介： 张 阅，男， 1972 年 6 月生，现为太原理工大 学信息工程 学院 2011 级在 读硕 士研究生，工 程师，煤炭 工业太 原设计研究院，山西省太原市青年路 18 号， 030001. The Design and Implementation of Fire Alarm Based on Single chip Microprocessor STC89C52 ZHANG Yue ABSTRACT: Based on the deep study on smoke sensor and alarm technology, this paper expounds in detail the design purpose and the implementation method of smoke alarm based on SCM（ single chip microprocessor） control. KEY WORDS: fire alarm; smoke detection; SCM STC89C52 120