基于51单片机的智能火灾报警装置的设计

摘 要：为了减少火灾的危害，增大人们的安全，设计了一款以烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器和单片机为核心的报警装置。设有3个红色LED灯，对应火焰报警、温度超限报警、烟雾超限报警，其中一个或多个超限就会启动蜂鸣器报警，报警阈值可通过按键调节大小，且掉电保存。本火灾报警装置是一种结构简单、智能化的火灾报警装置，具有一定的实用价值。

关键词：火灾；烟雾；温度；报警器；单片机

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.118

0 前言

现如今，我国城市中各种大型公共场所以及建筑越来越多，说明了我国经济和城市建设的发展迅速，但是无形中也增加了火灾隐患，而且目前来看火灾的数量和造成的损失也逐步在上升。市面上急需一种稳定性好、操作简单、实用性强的智能型火灾报警控制设备。根据上述的情况，以及为了满足人们的需求，本次设计一个可以对火灾特征进行实时检测、报警的基于51单片机的智能火灾报警装置。该智能火灾报警装置可及时检测火源，不仅能够提前发现火情，而且及时有效的进行预防，使人们的经济损失降为最低，很大程度上保证了人们的安全性。

1 系统设计方案

本设计包括温度传感器、火焰传感器、烟雾传感器、液晶显示模块、蜂鸣器报警模块等。本次系统总体设计框图设计如图1所示。

本次设计以STC89C52单片机为主控制芯片，完成火焰的检测以及报警。采用MQ-2烟雾检测模块，DS18B20温度检测模块。火焰检测使用火焰检测模块，该模块完成了信号的检测、放大、比较等处理，最终输出高低电平信号给单片机，1602液晶模块作为显示部分。可以对烟雾浓度值、温度值、报警值等进行显示。蜂鸣器、led灯作为报警模块。火焰报警提示、烟雾报警提示、温度报警提示分别由三个led灯来表示，不管任何一个检测结果超量，蜂鸣器都会进行声音报警。三个按键进行系统的操作输入，能够对报警的数值进行调节。供电常用的USB 5V进行供电。

2 系统硬件部分设计

2.1 主控制器电路设计

单片机最小系统设计：主控制最小系统电路图设计如图2所示。最小系统是由复位电路、晶振电路组成，由5V电源给系统供电。

2.2 烟雾检测电路设计

MQ-2烟雾模块是二氧化锡材质制成的，遇见烟雾气体会使半导体中的电子密度变小，电阻变小[1]。因为MQ-2输出的是模拟量所以要将检测结果通过芯片ADC0832转变为数字量，再输送到单片机进行处理。电源电压加在MQ-2的1脚、3脚之间，当其中的气体浓度上升，必然造成传感器的电阻减小，那么电阻的减小会造成MQ-2的4脚、6脚对地输出的电压变大，因此，气体浓度和输出电压是成正比的。烟雾浓度采集电路如图3所示。

2.3 温度检测电路设计

美国DALLAS公司制造的DSl8B20温度传感器经过改进后，成为了DSl820的升级版，它可以将所检测的温度直接读出，而且能够按照要求利用编程完成9-12位的数字直读方式。采用数字式DS18B20温度模块，第一引脚接地，第二引脚是数据输入输出口，接4.7K的上拉电阻，第三引脚接VCC，完成温度的检测。如图4所示。

2.4 火焰检测电路设计

系统采用火焰探测传感器对环境中是否有火焰进行检测，能够检测火焰与波长在760 -1100 纳米区域内的光源[2]。该模块只有3个引脚，其中的VCC和GND是给该火焰模块提供供电的，剩下一个IO引脚

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与单片机P10口进行连接，用于传输是否有火焰信号。如图5所示。

3 系统软件设计

首先对整个系统进行初始化，其次对温度值、烟雾浓度值、与设定的值进行对比，若某一项或多项大于设定值或者检测到火焰，则启动报警的同时对应的LED灯也会亮起，如果若小于设定值则结束。

4 系统测试

本设计设有3个红色LED灯，每个红色LED灯对应一个传感器，报警阈值可通过按键调节大小。系統测试数据如表1所示。

设置烟雾上限值为33、温度上限值为25，是否有火焰，如烟雾和温度超过上限值或出现火焰，三者出现一项则报警器报警，多个超限也会启动报警。

5 结论

本设计所研究的基于51单片机的智能火灾报警装置，设置了温度和烟雾浓度值的上限值，同时还有检测火焰感应模块，如果出现一项或者多项值超过上限值蜂鸣器就会报警。对于人身安全具有很重要的作用，不仅能够预防火灾的发生，而且在有毒气体的侵害方面有着不可磨灭的优点，同时本系统可应用在各种公共场所，以此来预防火灾、爆炸、可燃性气体泄漏等危险突发状况。相信在未来，该系统会有很大的发展空间以及使用价值。

参考文献：

[1]幸敏，宁爱民，龙祖连，倪杰.基于nRF2401A的无线环境监控系统设计[J].广西教育，2014（27）：190-192.

[2]王悦茗，岳敏，黄文.基于单片机的温度及烟雾浓度报警设计[J].工业控制计算机，2013，26（01）：103-104.

作者简介：董云峰（1977-），男，黑龙江大庆人，教师，研究方向：智能控制。