基于单片机的家居型火灾自动报警系统

王旭东　张学义　赵双乐

【摘 要】本文基于AT89S52单片机的家居型火灾自动报警系统，采用气体传感器、温度传感器以及LED显示灯模块，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。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的火灾报警器，具有一定的实用价值。

【关键词】单片机；火灾报警；传感器

【Abstract】This paper introduce the Automatic Fire Alarm System base on AT89S52 SCM. It use Gas sensors， temperature sensors and LED display light module which consist of this system. This system is able to making sound and light alarm， fault self-diagnosis， concentration display， alarm limit set， delay alarm set and serial communication with the upper machine， etc. Since of the Simple structure， stable performance， easy to use， low cost， intelligent control this Fire Alarm System is a practical system.

【Key words】single chip microcomputer； fire alarm；sensor

引言

家居型火灾报警系统主要由传感器、A/D转换器、串行通信、单片机、报警电路等组成【1】。系统通过传感器将检测到的烟雾浓度、温度等报警信号通过放大电路、A/D转换成数字信号，传送到单片机内，单片机经过识别、分析处理，若传感器检测到的数值超过预制值，将报警控制信号传送到报警显示电路，通过声音报警、浓度显示等及时通过串口通信与小区保安部门或者是物业部门、消防部门联系，及时报警，报警一段时间后系统可自动关闭报警，或者是通过按键，人工取消报警。家居型火灾报警系统整体电路的框图如图1所示。

1.系统硬件电路设计

在整体系统的设计中，AT89S52单片机是其核心控制部件。烟雾、温度传感器的输出端分别接到ADC0809的IN0和IN1作为输入端，AT89S52单片机的P0.6，P0.7引脚接收来自传感器送来的温度、烟雾对应的模拟信号和故障检测信号，通过软件中断程序对这两种信号分别进行处理，以控制后续电路进行相应动作。AT89S52单片机与ADC0809接口电路如图2所示。

在报警系统中，传感器所采集的数据通过A/D转换成数字信号后，通过CPU传送到LED数码显示电路，能更直接地观察到相关测量数据。采用驱动芯片ICM7218A驱动，27、3、1、25、2、24、26脚分别接数码管的a、b、c、d、e、f、g，15、16、23、20脚为位选，分别连接4位数码管的COM端，数据线接单片机的P1口，WRITE、MODE是写控制位和模式控制位，分别接单片机P2.6、P2.7，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【2】。数据接收结束，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。其结构框图如图3所示。

2.系统软件设计

主程序初始化主要包括各种I/O输入输出状态的设定、所用到的寄存器进行初始化赋值、中断控制方式寄存器初始设置、报警限初值设置等。传感器进行预热，一般三分钟即可，同时采用软件方式检测传感器加热丝或电缆线是否断线或者接触不良，进行故障检测【3】。初始化程序完成后，传感器对气体浓度和温度进行采样，通过A/D转换成数字信号，进行平均值法滤波、线性化处理后，将检测值与初始设置的报警限进行对比，如果超出报警限，则执行报警子程序，启动相应报警执行电路，并且LED显示浓度；如果没有超出报警限，则直接显示浓度。主程序流程图如图4所示：

当传感器所测量的烟雾浓度或温度值超过报警限值时，蜂鸣器发出报警，对应通道的灯闪亮，以提示住户采取相应安全对策，从而保障家庭安全，避免火灾的发生。为了防止误报，在程序设计上，对烟雾浓度和温度两个测量值进行快速重复检测，以区别出厨房管道中烟雾的泄漏，防止误报。报警子程序流程图如图5所示。

3.结论

家居型火灾报警器可保障家庭生活的安全，避免火灾的发生。本文是在对烟雾浓度、温度传感器和智能报警技术进行深入研究的基础上，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。家居型火灾报警器是一种结构简单、性能稳定、使用方便、安装简便、价格低廉、智能化的火灾报警器，报警系统和物业、安保部门进行串行通信，有效保证家庭无人时或者只有小孩时能够及时发现火灾，减小财产损失，保障人员安全，具有一定的实用价值。本报警器电路结构简单、可维护性好，能广泛应用于居民家庭。

参考文献：

[1]黄凤娟.单片机火灾报警系统的设计.安徽电子信息职业技术学院学报，2010.

[2]樊明龙，任丽静.单片机原理与应用.化学工业出版社出版，2005.03.

[3]吴旗.传感器与自动检测技术.高等教育出版社，2008.

[4]余发山.单片机原理及应用技术.中国矿业大学出版社，2008.

[5]李玉峰.MSC-51系列单片机原理与接口技术.人民邮电出版社，2009.

[6]马忠梅.单片机外围电路设计.北京航空航天大学出版社，2005.

[7]宋文绪.传感器与检测技术[M].高等教育出版社，2004.

[8]董爱华.检测与转换技术.中国电力出版社，2007.

[9]黄智伟.传感器应用设计实例制作.电子工业出版社，2006.

作者简介：

王旭东：（1981—），女，工学硕士，主要研究方向智能仪表控制、单片机。