基于單片機(jī)的家用智能火災(zāi)報警器的設(shè)計

吳迎春 曾利霞

摘要：以單片機(jī)、煙霧傳感器、溫度傳感器等器件為核心，設(shè)計并制作了一款家用智能火災(zāi)報警器。當(dāng)環(huán)境中煙霧濃度或溫度超過設(shè)定的報警值時，煙霧傳感器把被測量轉(zhuǎn)換為電量輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將檢測到的電信號轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以識別的數(shù)字信號，單片機(jī)根據(jù)接收到的煙霧信號和溫度信號做出判斷，驅(qū)動聲光報警電路和顯示器件工作，發(fā)出聲光報警信號并顯示當(dāng)前的煙霧值和溫度值，由此實現(xiàn)對發(fā)生的火災(zāi)及時報警。與文獻(xiàn)結(jié)果相比，該報警器體積小，成本低，便捷可靠，適合家庭使用。

Abstract： Based on MCU， smoke sensor， temperature sensor and other devices， a home intelligent fire alarm is designed and manufactured. When the smoke concentration or temperature in the environment exceeds the set alarm value， the smoke sensor converts the measured value into the electric quantity and input it into analog-to-digital converter， the analog-to-digital converter converts the detected electric signal into the digital signal that can be recognized by the single-chip microcomputer， then the single-chip microcomputer makes a judgment according to the received smoke signal and temperature signal， drives the sound light alarm circuit and display device to work， and sends out the sound light alarm， so as to realize the fire alarm in time. Compared with the results of literature， the alarm is small in size， low in cost， convenient and reliable， and suitable for home use.

關(guān)鍵詞：單片機(jī);煙霧傳感器;溫度傳感器;火災(zāi)報警器

Key words： single chip microcomputer;gas sensor;temperature sensor;fire alarm

中圖分類號：TP277;TP308? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）34-0138-02

0? 引言

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市建筑不斷增加，家庭火災(zāi)爆發(fā)的頻率也大大增加。智能火災(zāi)報警器能實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，當(dāng)環(huán)境溫度和煙霧濃度達(dá)到設(shè)定值時，報警器能發(fā)出報警信號，使人們及時發(fā)現(xiàn)火情并采取滅火措施。這對保護(hù)居民的生命財產(chǎn)，降低火災(zāi)損失具有重要意義。

1? 火災(zāi)報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計

火災(zāi)報警系統(tǒng)由主控模塊、煙霧探測模塊、溫度采集模塊、聲光報警模塊、液晶顯示模塊、按鍵模塊等組成[1]。圖1所示為火災(zāi)報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

①主控模塊：主控模塊是以STC89C52單片機(jī)作為控制核心。52單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能8位微控制器，采用了經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，具有許多傳統(tǒng)的51單片機(jī)不具備的功能。

②煙霧探測模塊：該模塊由煙霧傳感器MQ-2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809組成，用于檢測環(huán)境中的煙霧濃度值。煙霧傳感器把探測到的煙霧值轉(zhuǎn)換為電信號輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入單片機(jī)，單片機(jī)處理該信號并根據(jù)程序做出相應(yīng)反應(yīng)。MQ-2是一種可用于城市燃?xì)?、天然氣、煤氣等氣體探測的氣體傳感器，對火災(zāi)現(xiàn)場發(fā)出的煙霧特別敏感，具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于煙霧氣體和生活氣體的探測。

③溫度采集模塊：溫度采集模塊的核心器件是DS18B20溫度傳感器。DS18B20測溫范圍為-55°C～+125°C，固有溫度分辨率0.5，工作功率為3～5V/DC。DS18B20 是數(shù)字型傳感器，測量到的環(huán)境溫度信號可直接送入單片機(jī)，無需外接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片[2]。

④聲光報警模塊：該模塊由LED發(fā)光二極管、蜂鳴器等組成。當(dāng)環(huán)境中的煙霧值和溫度值均低于設(shè)定的報警值時，綠燈亮，蜂鳴器不響;當(dāng)環(huán)境中的煙霧值或溫度值高于設(shè)定的報警值時，黃燈亮，蜂鳴器響。

④液晶顯示模塊：選用液晶顯示器LCD1602顯示環(huán)境煙霧濃度和環(huán)境溫度，其優(yōu)點有：體積小、重量輕，功耗低，性價比高，不閃爍。LCD1602是由若干個5×7或5×11點陣字符位組成，而且每個點陣字符位都可以顯示一個字符[3]。

⑤按鍵模塊：按鍵電路包括3個按鍵S1、S2、S3，一端接地，另一端接單片機(jī)的I/O端口。溫度和煙霧濃度的報警值可以通過按鍵進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)使用單片機(jī)處理鍵盤時，會有鍵盤的去機(jī)械抖動過程。當(dāng)查詢到按鍵出現(xiàn)低電平時，會延遲10～200ms避免抖動，之后再讀取I/O值。若讀取值為1表明低電平小于10～200毫秒，視為干擾信號;當(dāng)讀取值為0時，表示按鈕已經(jīng)被按下并調(diào)出相應(yīng)的處理程序。