火災報警系統(tǒng)設計中單片機的應用

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摘要：火災報警器在現(xiàn)代社會的應用非常廣泛，是很常見的火災預警裝置，它對我國的發(fā)展具有重要意義，有效的保護了我國人民及財產(chǎn)的安全?，F(xiàn)在我國的科學技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)在的火災預警裝置都采用了高科技的裝備，比如智能控制芯片，這就使得火災預警裝置比過去的反應更加靈敏。這對更好的發(fā)現(xiàn)災情以及更好的控制災情具有重要的意義。為了更好的研究火災預警裝置相關問題，本文通過對以AT89C51單片機為基礎的智能火災報警系統(tǒng)進行了科學的探究和分析。

【關鍵詞】單片機；火災報警系統(tǒng)；聲光報警模塊

近幾年，各種火災事件不斷發(fā)生，因火災產(chǎn)生的傷亡率也在不斷的增加，這樣的情況不僅對傷亡人員及其家屬造成了很大的傷害，還嚴重危害了社會的秩序，同時還造成了很大的財產(chǎn)損失等，在這種情況下，設計出更加智能化的火災報警系統(tǒng)具有重要的作用。

1系統(tǒng)設計方案

本文設計出的單片機智能報警器包括兩個部分：單片機以及聲光報警模塊。我們把單片機智能報警器的工作原理總結(jié)如下：如果有火災發(fā)生，單片機智能報警器里面的煙霧傳感器就會利用每個智能節(jié)點獲得煙霧信號，然后再進行二階濾波處理，然后通過單片機中的模數(shù)轉(zhuǎn)化器把處理好的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。再經(jīng)由無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f到射頻模塊進行發(fā)射，當射頻模塊得到了信號就會將其傳給單片機，單片機具有自動對火災判斷的功能，單片機自主判斷后利用聲光預警模塊做出火災預警。

2系統(tǒng)硬件設計

2.1AT89C51單片機

AT89C51是一種具有4K字節(jié)閃爍能夠編程可以擦除只讀存儲器的低電壓，性能較高CMOS8位微處理器，我們一般稱其單片機。這個器件選擇的是高新技術(shù)制造完成的，即ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)，并且可以和高標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。這種控制器可以把具有多功能的8位CPU和閃爍存儲器組裝在一個芯片里面，因此ATMEL的AT89C51屬于高效的微控制器，并且它可以給一些嵌入式控制系統(tǒng)帶來很多比較有價值的處理方法。

2.2轉(zhuǎn)換芯片

本文設計的單片機智能火災報警器選用的是ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片。這種芯片就是一個連續(xù)漸進式的轉(zhuǎn)換器，不僅轉(zhuǎn)換和傳遞的速率較快，分辨率比較高，而且其生產(chǎn)的過程也非常簡單，并且生產(chǎn)成本較低，這些特點將有利于單片機智能火災報警器的廣泛應用。并且它不用另外設定地址總線和地址鎖存器，因為它只有數(shù)據(jù)總線，這一點從操作性上來說就簡單的多。

2.3聲光報警模塊

由于聲光報警電路里面蜂鳴器使用的電流比較大，這就導致蜂鳴器的驅(qū)動具有很大阻力，必須借助外在力量對電路進行放大后，才能將蜂鳴器進行驅(qū)動，這里主要是利用三極管來達到放大電路的目的。首先，對聲光報警系統(tǒng)的電路控制是由單片機的P1.0引腳來完成的，如果引腳的輸出低電平，三極管就被接通了，那么蜂鳴器的電流就形成了了回路，并且會做出報警的反映。如果P1.0引腳沒有發(fā)出低電平，那么三極管就不會被導通，也就不會出現(xiàn)聲音報警的情況。其次，單片機P2.0口對光束報警的控制原理，和聲音報警基本類似。只有P2.0口輸出低電平時，才會出現(xiàn)發(fā)光二極管的光束閃爍的情形，然后開始光報警，如果P2.0口沒有低電平輸出，發(fā)光二極管就不會出現(xiàn)光束閃爍的情況，也就沒有光報警的發(fā)生。

3系統(tǒng)軟件設計

3.1開發(fā)環(huán)境設計

本設計主要選用KeilC51作為軟件編程系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于51系列，并且可以和單片機C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)兼容。Keil軟件開發(fā)系統(tǒng)除了提供連接器、宏匯編的開發(fā)方案，還有庫管理和C編譯器的全部開發(fā)方案，利用UVision集成開發(fā)環(huán)境把以上各種方案來連接到一起，并且Keil軟件適應能力比較強，無論是WinXP系統(tǒng)還是Win系列系統(tǒng)，它都可以順利的運行，這也是其一大優(yōu)點。

3.2報警系統(tǒng)主程序設計

程序流程圖里面存在的初始化有2個，一個是單片機本身的初始化，另一個是初始化是無線接收模塊的。系統(tǒng)的主程序其實就是信號的一次無線循環(huán)過程，實現(xiàn)流程是：（1）上電完成后，nRF24L01和單片機智能報警系統(tǒng)每個部分都實現(xiàn)自身的初始化；（2）利用終止信號傳輸?shù)姆椒▉磉_到火災報警系統(tǒng)對數(shù)據(jù)收集的目的。（3）數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，系統(tǒng)就會自主判斷周圍環(huán)境會不會發(fā)生火災，如果沒有出現(xiàn)火災，就會將信號采集返回去。如果出現(xiàn)火災，就會進行火災報警。（一般以聲光報警形式報警）。（4）當異常報警完成后（火災結(jié)束或火災所發(fā)出的煙霧信號無法使報警系統(tǒng)發(fā)出煙霧報警信號時），系統(tǒng)恢復之前狀態(tài)，重新回到初始化階段。

4結(jié)論

本文主要對以單片機為基礎的智能火災報警系統(tǒng)進行了研究和分析，先對整個系統(tǒng)的設計方案做了簡要說明，之后開始對AT89C51單片機、聲光報警模塊以及ADC轉(zhuǎn)換芯片這些系統(tǒng)的硬件做了設計，而且還對系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境以及報警系統(tǒng)主程序做了充分的研究和設計。結(jié)果顯示，在各部分的配合下，以AT89C51單片機為基礎的火災報警系統(tǒng)對于預防火災方面具有良好的效果。

參考文獻

[1]魯西坤,鞏銀苗,徐帥,侯凡博,姬鵬飛.基于單片機的智能火災報警系統(tǒng)的設計[J].電子測試,2018(Z1):7-9.

[2]包航,仲毅,蔡長安等.基于單片機的智能火災報警系統(tǒng)的設計[J].福建電腦,2017,33(09):12+14.

作者：吳利剛 單位：山西大同大學機電工程學院