基于单片机的室内防火智能检测及报警系统

北京工商大学计算机与信息工程学院 李 文 张家辉 魏 彤 罗浩东 尚经开

基于单片机的室内防火智能检测及报警系统

北京工商大学计算机与信息工程学院 李 文 张家辉 魏 彤 罗浩东 尚经开

室内火灾的有效防治关系到千家万户的生命和财产安全，智能火灾报警系统在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。本文以51单片机为控制核心，使用温湿度、光度传感器和烟雾传感器MQ-2综合监测，在考虑经济适用的前提下实现对室内火灾的实时监测和报警。

单片机；智能检测；传感器；室内火灾

引言

随着经济和技术的发展，大型的住宅、办公区域及购物商场越来越多，建筑内由于电气老化、煤气泄漏或其他易燃易爆物品的存在引发的火灾不容忽视。智能化火灾报警系统和传统意义上的简单的报警设备相比，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。上世纪九十年代以来，随着微型计算机的广泛应用，自动控制、智能仪表等技术的发展，出现了以微机为控制核心的通用火灾报警器。火灾预防的关键就是要在火灾发生的早期，准确地判断火警、预报火警，从而保障人民的生命财产安全。为了使火灾报警系统更加灵敏高效，本设计以51单片机为控制器，借助温湿度、光照和烟雾传感器，共同监测预警建筑内的火灾隐患。该设计通过多种传感器、LCD屏、单片机的配合实现实时查看当前室内参数，并且可以针对参数过高实现报警反应，可以运用在实际生活中，具有很强的实用性。

1.整体设计方案

本设计基于单片机STC89C52的检测与控制系统，运用多个传感器，LCD1602显示屏等器件与keil编程软件以及单片机烧录工具配合实现。传感器检测数据并转化为数字信号，由STC89C52单片机进行数据分析与处理，LCD1602显示屏实时显示数据从而实现监控与报警，整体方案见图1。

2.系统硬件电路设计

2.1 单片机

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS八位微控制器，使用Flash贮器技术并拥有8Kflash，512字节RAM，看门狗定时器，32个I/O口，3个16位计时器/定位器，4个外部中断，内带4K字节EEPROM存储空间。该单片机可直接使用串口下载，使用起来较为方便，实际工作频率可达48MHZ，制造成本低。主要用于接受并处理来自传感器的温度、湿度等数字信号，并将处理后信号传至LCD屏。

图1 系统原理框图

2.2 传感器

DHT11温湿度传感器是通过单总线与微处理器与单片机间进行通讯。传感器内部湿度和温度数据 40Bit 的数据一次性传给单片机，数据采用校验和方式进行校验。应用专用的数字模块采集技术和温湿度复合传感器技术并且单限制串行接口，仅仅需要一个 I/O 口，使系统连接可以更简洁，功耗极低。作为新型单总线数字温湿度传感器体积小功耗低、响应速度快、抗干扰能力强、控制简单。工作时M0发送起始信号 -＞ DHT响应信号 -＞ DHT通知M0准备接受信号 -＞ DHT发送准备好的数据 -＞ DHT结束信号-＞ DHT内部重测环境温湿度数据并记录数据等待下一次M0的起始信号。主要用于检测当下温度与湿度，通过数字信号的形式传送给单片机，实现通讯。

光敏传感器采用光电集成传感器On9658，在可见光范围内高度敏感，感应照度可调，输出电流随光照度线性变化。烟雾传感器MQ-2不但具备一般半导体烟雾传感器的优点，并且它的抗干扰能力强、寿命长。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。

2.3 LCD显示屏

LCD1602是一种工业字符型液晶，原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样就可以显示出图形。分为背光不背光两种，能同时显示32个字符，专门用来显示字母、数字、符号等点阵液晶模块。控制简单，性价比高。适用于大规模集成电路直接驱动和易于实现全彩色显示的特点，主要用于显示当下各参数值的显示。

图2 主程序流程图

3.软件设计

用keil软件将各传感器代码和LCD1602代码整合在一起，利用代码规定温湿度的正常范围，若不在该范围则报警，以实现温度过高或过低的报警功能。完成编译后利用Keil生成hex文件用于之后PC端与单片机间的代码传输。最终代码利用STC-ISP软件（单片机下载编程烧录软件）通过USB下载线从电脑传至STC89C52RC单片机中，实现PC端与单片机的串口通信。 主程序流程图如图2所示。

4.结论

本设计以单片机为核心元件，利用多传感器综合监测和室内火灾相关联的主要参数，并实时显示监测值且具有报警功能。整体电路简单、数据精度高、成本低、具有较好的实用价值。

[1]郭天祥．51单片机c语言教程[M]．电子工业出版社,2009．

[2]徐爱钧著．Keil C51单片机高级语言应用编程技术[M]．北京：电子工业出版社,2015,10．

[3]余永权．ATMEL89系列单片机应用技术[M]．北京：北京航空航天大学出版社,2002：25-40．

注：本文资助项目：北京市级大学生科学研究与创业行动计划（项目编号：201710011157）。

张家辉（1997—），北京人，本科生，就读于北京工商大学计算机与信息学院。

李文，山东德州人，博士，副教授，研究方向为电子技术应用。