基于单片机的智能火灾报警系统设计

黄志敏　中山市中等专业学校　广东中山　528458



基于单片机的智能火灾报警系统设计

黄志敏中山市中等专业学校广东中山528458

【文章摘要】

火灾报警器是当前社会经济生产生活中较为常用的火灾预警装置，对国民经济及人员生命财产安全起到了重要的保障作用。随着现代科学技术快速发展，智能控制芯片的应用使得火灾报警器反应灵敏度大幅提升，对早期火情发现与控制起到了重要的推动作用。为此，本文以AT89C51单片机为例，对基于单片机的智能火灾报警系统展开了全面的设计和分析。

【关键词】

单片机；火灾报警系统；声光报警模块

0　前言

近年来，火灾发生率及死亡人数呈现出显著上升态势，据我国国家安全部门统计，2013年，由火灾直接导致人员伤亡的人数高达266人，同比增长3.2%，对社会公共秩序及人员生命财产安全造成了严重威胁。在此背景下，加强对智能化火灾报警系统的设计，并以此来确保公民的生命财产安全已成为当前消防部门和国家相关安全部门需要着重开展的关键工作。

1　系统设计方案

本文所设计的单片机智能报警器主要包括：单片机、声光报警模块。单片机智能报警器工作原理为：当火灾发生时，单片机智能报警器内部的烟雾传感器通过各个智能节点将烟雾信号采集并实施二阶滤波处理，之后将已经处理过的信号经由单片机中模数转换器将烟雾信号转换成为数字信号。通过无线传输的形式传输到射频模块发射出去，射频接收模块接收到信号后传输给单片机，由单片机对火灾状态进行自主判断，并通过声光报警模块发出预警。

2　系统硬件设计

2.1AT89C51单片机

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

2.2转换芯片

ADC0804数模转换专用芯片是本文单片机智能火灾报警器主要应用的转换芯片。该芯片属于连续渐进式转换器，除了自身转换速度及传唤效率较快、分辨率较高等特点外，还具有生产步骤简单、成本低廉特点，为单片机智能火灾报警器的推广使用提供了较大的帮助。同时其只有数据总线，不需要额外架设地址总线及地址锁存器，更换方便灵活。

2.3声光报警模块

声光报警电路中蜂鸣器的工作电流较大，使得单片机的输入/输出端口无法对其进行直接驱动，故需要对电路进行放大后再对蜂鸣器的信号传出进行驱动，可以借助三极管来实现电路的放大，声光报警电路如图1所示。首先，由单片机的P1.0引脚对声光报警电路进行控制，当引脚输出低电平时，三极管得以导通，系统中蜂鸣器的电流得以形成回路，并发出声音报警;若P1.0引脚并未发出低电平，则三极管的导通被截止，无声音报警发生。其次，由单片机的P2.0口对光束报警进行控制，与声音报警的原理相似，当P2.0口输出低电平时，发光二极管发出光束闪烁，进而形成光报警，而P2.0口无低电平输出时，发光二极管则处于“停歇”状态，无光报警发生。

图1　声光报警电路

3　系统软件设计

3.1开发环境设计

设计所使用的软件编程系统为Keil C51，是51系列的能够兼容单片机C语言的软件开发系统。Keil软件开发系统提供了连接器、宏汇编以及库管理和C编译器等完整的软件开发方案，通过UVision集成开发环境进而将上述各个方案进行有机连接，Keil软件既可以在WinXP系统中运行，又可以在Win7系统中运行，对系统具有较强的适应性。

3.2报警系统主程序设计

在程序流程图中主要涉及到了两个初始化，分别为单片机自身的初始化与无线接收模块的初始化。系统的主程序是一个信号的无线循环过程，实现流程为：（1）在上电后，单片机智能报警系统的各部分与nRF24L01均完成各自的初始化;（2）采用中断信号传输的方式使火灾报警系统实现对各类数据的采集; （3）数据采集完毕后，系统对当前环境下是否发生火灾进行判断，若无火灾发生，则返回信号采集，若相关数据满足火灾发生情况，则系统发出异常报警（主要以声光报警的方式实现）;（4）在异常报警结束后（火灾结束或火灾所发出的烟雾信号不足以刺激报警系统的发出烟雾报警信号时），系统发生复位，并返回开始阶段进行初始化。

结论：本文以基于单片机的智能火灾报警系统作为主要研究对象，通过对系统设计方案进行简要介绍，进而分别对AT89C51单片机、ADC转换芯片和声光报警模块等系统硬件部分进行设计，并对系统开发环境和报警系统主程序展开设计和分析。研究结果表明，本文所设计的基于AT89C51单片机的火灾报警系统通过各部分硬件模块和软件模块的相互配合，能够有效实现对火灾的报警预防。

【参考文献】

[1]沈坤，章兢，王善伟，等.基于PIC单片机的智能漏电火灾报警系统的设计[J].测控技术，2012，06（12）：12-15.

[2]宋彦雄，蔡岱贤.基于单片机的楼宇火灾智能报警系统设计[J].机电工程技术，2011，01（05）：45-48.

[3]王捷，田红芳，周振渝.分布式智能火灾报警系统综合设计[J].微计算机信息，2012，08（12）：43-45.