智能防火报警器的设计

胡骏明　蔡蓉

摘要：本设计实现了基于单片机的智能防火报警器，以STC89C52单片机技术，温度与烟雾传感器和红外检测技术为核心，并结合其他电路基础，设计出一种功能相对齐全的智能防火报警器。本系统主要以STC89C52单片机为核心设计的智能防火报警器，可主要由烟雾信号采集，温度信号采集及前置放大电路、模数转换电路、单片机控制电路、LCD显示电路、报警电路、电动机驱动电路和语音报警电路构成。是一种性能稳定、结构简单、价格低廉、使用简便的智能防火报警器。在现实生活中具有一定的使用价值。

关键词：STC89C52；烟雾传感器；温度传感器；报警器

在人们日常生活中，火灾是最普遍地且威胁人民生命和财产安全，是社会发展的主要灾害之一。这个时候智能防火报警器就显得尤为重要，它不仅能在火灾发生的初始阶段提供报警，也能在火灾发生时提供灭火功能，还能检测一定空间内是否有人存在。具有高可靠性、高灵敏性和低误报率，为更好的预防和遏制火灾提供强有力的保障，从而更好的保护人民的生命和财产安全。

一、智能防火报警器的设计思路

本设计是智能防火报警器，能够检测环境中的烟雾浓度、温度并具有灭火功能。报警器以STC89C52单片机为控制核心，延时的工作方式，选用MQ-5半导体气体传感器用来采集烟雾浓度信息，配合外接电路以构成防火报警系统，从而实现设计的功能。

本设计对系统进行整体规划，还有结构设计，以STC89C52单片机为中央处理器，系统模块分为硬件和软件两部分。按照软件实现的功能，主要分为设计主程序、系统初始化子程序、报警限值设置子程序、蜂鸣器报警子程序、浓度显示子程序等程序内容。在程序的编写过程中，同时加入文字注释，便于后期的修改与维护。按模块划分主要分为温度与烟雾采集模块、单片机控制模块、人体红外检测模块、按键控制模块、语音播报模块、LCD显示模块、蜂鸣器报警模块、电动机驱动模块等八个模块。每个模块都进行单独分析其原理，再进行电路的设计，采用模块化的方法有利于把复杂的电路转化为一个个小小的简单的模块电路，最后将每个模块连接起来，就构成了整个设计电路，而且这样设计的一个最大的优点是可以迅速的发现电路中有哪些地方不合理，从而能够迅速地解决电路中的问题。

二、智能防火报警器的设计的具体研究

本设计主要以STC89C52单片机为核心，首先通过传感器采集空气烟雾信号，传感器送来的烟雾浓度对应的微小电压信号经过放大，转化成较大的电压信号送入STC89C52单片机进行数据处理。在单片机内进行A/D转换、浓度比较，对数据进行线性化处理，将数字化电压信号转化成对应的十进制浓度值。然后送到液晶显示器上显示，观察示数变化发送信号到蜂鸣器，再将该信号发送到电动机模块控制水泵的开关。最后，判断浓度值是否超出警报极限，当浓度处于正常状态下灯不亮，当浓度超出设定的限定时，发出声音报警并伴随红灯闪烁，电动机控制水泵打开进行抽水实现喷水灭火；当人体红外检测系统检测到有人存在时，控制语音录放系统工作，发出语音报警（有人存在）。

（一）智能防火报警器的设计的硬件电路

本设计的硬件电路。其核心为STC89C52单片机，该单片机有32位I/O口线，可以连接多个外围电路，采用HC-SR501人体感应模块，实现单片机控制人体红外检测的功能，其OUT引脚连接单片机的P3^1脚，再经过ISD1820录放电路，实现语音报警功能；采用MQ-5半导体烟雾传感器，实现对烟雾的采集，再由ADC0832进行模数转换，把采集到的信号进行放大，传输给单片机的P2^0-P2^2引脚；采用LCD1602液晶显示屏，通过单片机的P0^0-P0^7八个引脚的电压对显示屏的显示进行控制；采用无源蜂鸣器和LED灯进行声光报警达到报警功能；采用直流電机，来实现喷水灭火的功能。

（二）智能防火报警器的设计的软件设计

本设计的软件设计，主要用C语言来进行程序的编写，其中的难点之一在于烟雾和温度采集模块的灵敏度，通过程序设定温度上限值和烟雾浓度上限值，然后在与采集到的信号进行对比，实现该报警器的采集功能；而LCD显示模块同样也是程序编写中的一个难点，对于显示屏的显示位置和显示数值，都需要准确的计算，来实现显示的准确性。软件设计的基础是硬件电路，所以只有良好的硬件电路，加上合理的软件设计，才能使该设计能够顺利完成。

三、总结

本论文设计的智能防火报警器有温度与烟雾采集模块、单片机控制模块、人体红外检测模块、按键控制模块、语音播报模块、LCD显示模块、蜂鸣器报警模块、电动机驱动模块。根据设计要求、使用空间、材料成本等因素选择模块化的人体红外检测系统、语音录放系统、电动机驱动系统。这三个模块是能完美的符合设计要求，且可通过STC89C52单片机控制，红外检测灵敏度适中，语音录放不失真，电动机驱动可调控等优点。

为了进一步提高系统的安全性、可靠性和多样性，可以在本论文设计的报警器基础上做适当的功能扩展。如设计换气扇系统，根据烟雾浓度实现自动调速，使空间内的空气质量得到适度的改善；设计关闭管道功能，智能切断天然气管道系统；设计完善报警系统实现自动拨号功能，使使用者能够及时知道火灾和室内情况并迅速处理，迅速赶到现场等。

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指导老师：蔡蓉（1988-），女，湖南益阳人，湖南人文科技学院，主要研究方向为电子信息获取与处理。