基于单片机的火灾自动报警系统

闫莹

引言：火灾是可燃物在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，是威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。智能化火灾报警系统已并非传统意义上的简单的报警设备，而是融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识。伴随着科学技术的不断进步，火灾报警系统必将得到更快的发展。

本文采用气体传感器、温度传感器、AT89S52单片机以及LED显示灯模块设计了一种智能火灾报警器，可以实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。

一、火灾自动报警系统的工作原理

火灾报警系统一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成。火灾探测器通过对火灾发出的物理、化学现象——气（燃烧气体）、烟（烟雾粒子）、热（温度）、光（火焰）的探测，将探测到的火情信号转化成火警电信号传递给火灾报警控制器。整体电路的框图如图所示：

系统硬件设计

二、核心芯片选择

AT89S52是一个低功耗、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的计算机AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

集成温度传感器AD590电路：

气体传感器TGS-202

火灾中气体烟雾主要是CO 和CO，TGS202气体传感器能探测CO ，CO，甲烷，煤气等多种气体，它灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。如上图所示，当TGS202探测到CO 或CO时，传感器的内阻变小，V 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﹪）时，V 端获得适当的电压（设为3V）。

三、数码管驱动芯片ICM7218

当单片机写入模式控制字后，ICM7218以约定的方式接收显示数据并将数据写入静态显示RAM中。数据接收结束，ICM7218在扫描控制电路的控制下，按设定的译码模式，以动态扫描显示方式向段显示驱动器和位控驱动器发出控制信号，直到下一个控制字写入前，不停地进行动态显示工作。其引脚图和内部框图如图3-4所示。

四、單片机外围接口电路

AT89S52单片机外围接口电路如图3-5所示，主要包括：

1.晶振电路：内部时钟电路的晶振频率一般选择在4MHZ～12MHZ之间（该设计选用6MHZ），外接两个谐振电容。该电容的典型值为30pF，该设计选用33pF。

2.复位电路：单片机复位采用按键高电平复位，而单片机在平时则复位端为低电平0.

3.直流电源

单片机外围接口电路

五、信号处理电路

六、声音报警电路

由AT89S52的21脚实现声音报警控制。当可燃性气体浓度或温度超过限定值时，将P2.0置为低电平，三极管导通，扬声器发出鸣叫报警。其电路原理图如图所示。

声音报警电路图

火灾报警器可保障生产与生活的安全，避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生，它是防火、防爆和安全生产所必备的仪器，具有广阔的市场空间与发展前景。

本论文是在对烟雾、温度传感器和报警技术进行深入研究的基础上，全面比较国内外同类产品的技术特点，合理地确定系统的设计方案，并对仪器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。

参考文献

[1]孙育才，MCS-51系列单片微型计算机及其应用，第4版，东南大学出版社，2006.

[2]王庆，Protel 99 SE&DXP电路设计教程，电子工业出版社，2008.

（作者单位：西北民族大学电气工程学院）