基于单片机的火灾监测系统

作者:未知

  摘 要:设计主旨是以单片机为核心对火灾的发生进行监测,该系统是以AT89C51单片机为核心的一套检测系统,系统选用了温度传感器和烟雾传感器实现相关功能。温度采集模块使用DS18B20数字温度传感器,烟雾传感器模块同时配有报警系统,从而构成火灾监测系统的全部功能。
  关键词:温度传感器;烟雾传感器;单片机;火灾监测
  中图分类号:TP274        文献标识码:A
  doi:10.14031/j.cnki.njwx.2019.06.015
  作者簡介:张德禹(1998-),男,辽宁盖州人,沈阳工学院电气工程及其自动化专业本科在读,E-mail:165929648@qq.com。
  通讯作者:陈玉玲(1981-),女,辽宁凌源人,讲师,硕士,研究方向:图像处理,E-mail:7450935@qq.com。
  0 引言
  信息时代的不断发展促使火灾监测报警系统的不断更新换代,为了使系统能更好的应用于新的环境,该类系统应设计一种快速、有效、准确的监测装置,同时配有报警系统,当超过报警值进行报警,以实现火灾的可靠预防。
  1 系统设计
  系统设计主要包括主MCU控制模块、烟雾探测模块、温度感应模块和报警模块。主控单元采用的是AT89C51单片机与烟雾检测器、温度传感器。系统通过主控制单元,微控制器AT89C51,连接到温度传感器和烟雾传感器,将两个系统的检测值进行分析,当检测到的两组数值均高于设定危险值时,报警系统开始工作并控制蜂鸣器报警,同时报警灯闪烁,直到工作人员按下复位按钮,报警系统结束工作。
  1.1 温度传感器设计
   温度传感器模块采用的是DS18B20型号的传感器,经过与单片机连接传递检测信息,可用于环境温度测控、温度监测以及过程监控。同时配有寄存器,当系统断电时对系统数据进行保存。其中DS18B20的电源供电方式有两种,外部供电和寄存电源供电,工作寄存电源供电是将单片机的VDD端与GND端接地,VDD端口实行外接电源供电。
  1.2 烟雾传感器设计
   烟雾检测模块采用的是以单片机为核心,同时配备放大电路,将收集的信号转换为模拟信号,模拟信号被转换为数字信号并输入到单片机中,进而分析信息以确定是否达到设定的警报值,当超出安全范围时,报警系统进行工作。为了提高传感器的准确度,警报器能够向烟雾传感器提供5 V电压供电。
  1.3 报警系统设计
   报警系统主要基于单片机,同时配有指示灯、声音报警器等附加功能模块,为了保证传递的信息有效准确,系统设定当烟雾检测装置检测到持续15 s的检测值高于规定范围时,报警系统开始工作,同时报警系统中的发光二极管与单片机连接,以实现到达报警时报警灯进行闪烁的功能要求。
  2 硬件设计
  2.1 温度传感器设计
   温度传感器部分的信息采集与处理主要是将单片机AT89C51与火灾报警系统中温度传感器DS18B20相连接,读取序列号时,需要时序要求才能正确写入温度读数程序。必须根据命令流程执行MCU控制温度转换。首先对初始化时序进行执行,之后单片机发出指令跳过ROM,发出启动转换命令来转换成温度。
  2.2 烟雾传感器设计
   在烟雾检测装置的信息采集部分以及信号放大电路中,滤波整流实现调节信号功能,将满足单片机要求的放大信号输入到单片机中。该系统使用半导体烟雾探测器,它属于电阻传感器的类型。在操作中,需要向ADC发送一个参考电阻,以便通过放大器电路进行配准,这有利于减少硬件开销并且易于使用。
  烟雾传感器的温度范围可以显示在LCD显示屏上,以获得烟雾密度,当烟气浓度达到设定浓度值时,声光报警和故障诊断功能开始工作,快速重新检测和延时报警功能能够有效保证信息准确,避免发生误报。并由上位机实现浓度检测,上位机保存记录并完成实现远程检测和控制要求,其中烟雾检测浓度误差在±5%之内。
  2.3 报警系统设计
   声音报警电路主要采用的是无源压电式蜂鸣器,选用的是KM3712X型号,该类型的蜂鸣器体积较大,声音比较响,适合用于火灾报警装置。报警电路与单片机STC12C5412AD的P3.7接口连接。
   当检测装置确认发生火灾时,伴随报警器工作,工作人员到达现场时,按下复位键报警器才会停止工作。若没有按下复位键,系统仍会继续报警提示。
  3 系统总结
  通过分析传感器的特性与AT89C51单片机实时时钟显示电路、储存器、通信电路等设计,数字温度传感器有效的降低成本,使应用系统可靠性提高并且传输距离更远。
   而烟雾传感器为了保证安全,避免火灾发生导致的财产安全的危害,要求设备的灵敏度高,工作可长期稳定,不易受环境变化而影响检测状态。充分利用数据处理来实现智能化。使系统结构更简单、更稳定、体积更小,其性能要求是温度越高反应越快,且稳定性更高,该系统对烟雾传感器外加5 V电压持续加热,当传感器电热丝断裂或传感器接触不良时,为了确保传感器的可靠加热,系统会进行报警。
  4 结束语
  本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、造价低廉、具有智能化的火灾监测报警系统,具有很好的实际应用价值。由于系统设定了烟雾报警器和温度检测器,使系统具有更好的可靠性,与此同时设定了延时报警,防止检测失误所带来的不便。
  参考文献:
  [1] 彭军.传感器与检测技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
  [2] 李永生,杨莉玲.半导体气敏元件的选择性研究[J].仪表技术与传感器,2003(3):7-9.
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