一種實(shí)用型智能消防報(bào)警器的設(shè)計(jì)

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1、http://www.gtjia.com一種實(shí)用型智能消防報(bào)警器的設(shè)計(jì)梁一凡，黃巧玲(廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣東韶關(guān)512123)摘要:設(shè)計(jì)一種智能型消防報(bào)警器，其以單片機(jī)為核心，與DS18B20溫度傳感器、MQ－2煙霧傳感器相結(jié)合，硬件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，能及時(shí)穩(wěn)定可靠預(yù)報(bào)火災(zāi)險(xiǎn)情，具有較高的實(shí)用性．關(guān)鍵詞:消防報(bào)警;溫度傳感器;煙霧傳感器;單片機(jī)0引言為了能夠預(yù)報(bào)火災(zāi)險(xiǎn)情并有充分的時(shí)間采取有效措施，將火災(zāi)撲滅在萌芽狀態(tài)，最大限度減少生命財(cái)產(chǎn)的損失，設(shè)計(jì)一種智能型消防報(bào)警器，以單片機(jī)為核心，與DS18B20溫度傳感器、MQ－2煙霧傳感器相結(jié)合，硬件結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，能及時(shí)穩(wěn)

2、定可靠預(yù)報(bào)火災(zāi)險(xiǎn)情，具有較高的實(shí)用性．1整體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)方案重點(diǎn)在于智能報(bào)警器能及時(shí)、準(zhǔn)確無誤的預(yù)測(cè)到火災(zāi)險(xiǎn)情，做到對(duì)火災(zāi)險(xiǎn)情先知先覺，并及時(shí)自動(dòng)報(bào)警，防范火災(zāi)險(xiǎn)情在萌芽狀態(tài)．基于上述的設(shè)計(jì)思想和原則，智能型消防報(bào)警器具有快速探測(cè)在火災(zāi)險(xiǎn)情剛發(fā)生時(shí)的煙霧濃度和溫度大小，并能自動(dòng)判斷當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)下是否真的已發(fā)生火災(zāi)或可能即將發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情．一旦確定這兩種情況中的任意一種情況已發(fā)生就立即自動(dòng)燈光和聲音報(bào)警、啟動(dòng)滅火裝置設(shè)備并指示災(zāi)情發(fā)生的具體位置．整體方案模型如圖1所示2消防報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì)智能消防報(bào)警器的硬件電路由主控單元、溫度檢測(cè)電路、煙霧檢測(cè)電路、燈光和聲音報(bào)警電路、火災(zāi)災(zāi)情位置指示電

3、路、消防啟動(dòng)控制電路等6個(gè)部分組成．該智能消防報(bào)警器的硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，無須外加A/D轉(zhuǎn)換電路就能實(shí)現(xiàn)快速溫度檢測(cè)和煙霧檢測(cè)．硬件電路原理圖如圖2所示．http://www.gtjia.com主控制器選用在系統(tǒng)可編程的STC12C2052AD單片機(jī)．此單片機(jī)內(nèi)部自帶有8路8精度A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)那路進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換只需要通過軟件設(shè)置即可，無須外加A/D轉(zhuǎn)換電路，可以簡化硬件電路，降低生產(chǎn)成本．而且該單片機(jī)內(nèi)部還具有256個(gè)字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2K個(gè)字節(jié)片內(nèi)FLASH程序存儲(chǔ)器，完全能夠滿足系統(tǒng)程序運(yùn)行和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需要．此外該單片機(jī)寬電壓工作，抗干擾能力強(qiáng)，能在電源環(huán)境比較惡劣下穩(wěn)定的

4、工作．溫度檢測(cè)電路和煙霧檢測(cè)電路是智能消防報(bào)警器的技術(shù)關(guān)鍵．智能消防報(bào)警器能否及時(shí)、準(zhǔn)確無誤地判斷是否有火災(zāi)險(xiǎn)情并報(bào)警，并為人們將火災(zāi)險(xiǎn)情撲滅在其萌芽狀態(tài)贏得寶貴的時(shí)間，完全取決溫度檢測(cè)電路和煙霧檢測(cè)電路能否快速探測(cè)到在當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)下溫度變化的快慢和煙霧濃度大?。疁囟葯z測(cè)電路主要是由DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器DS18B20組成．該傳感器將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器等器件做在一個(gè)很小的集成電路芯片上，且其信號(hào)輸出采用單總線結(jié)構(gòu)直接輸出溫度信號(hào)的數(shù)字值，這種單總線結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸方式增加了信號(hào)的傳輸距離，提高了抗干擾能力，使系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)更趨簡單，測(cè)溫更加準(zhǔn)確可靠可．同時(shí)

5、也支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20并聯(lián)在總線結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布測(cè)溫［1］．而傳統(tǒng)的半導(dǎo)體溫度傳感器通常以負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(NTC)為溫度敏感元件，其輸出的模擬信號(hào)必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號(hào)后才能與單片機(jī)接口［3］．因此這種溫度控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，而且NTC負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻可靠性相對(duì)較差，測(cè)量的準(zhǔn)確性低，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后系統(tǒng)檢測(cè)的溫度精度更差．此外數(shù)字溫度傳感器DS18B20功耗甚微，可工作在3～5．5V的寬電壓，測(cè)量溫度范圍在是－55～+125℃，精度可達(dá)到0．0625℃，且其硬件上與單片機(jī)接口極其簡單，較之NTC具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)．煙霧檢測(cè)電路主要是由半

6、導(dǎo)體煙霧傳感器MQ－2組成．半導(dǎo)體煙霧傳感器MQ－2對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè)也很理想．當(dāng)半導(dǎo)體煙霧傳感器MQ－2在清潔空氣環(huán)境時(shí)其的電導(dǎo)率較低，隨著空氣環(huán)境可燃?xì)怏w濃度的增加，半導(dǎo)體煙霧傳感器MQ－2的電導(dǎo)率也隨著增大，利用半導(dǎo)體煙霧傳感器MQ－2這種特性可以很容易的將空氣環(huán)境可燃?xì)怏w濃度的變化轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的電壓輸出信號(hào)，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)．此外半導(dǎo)體煙霧傳感器MQ－2具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息，而且驅(qū)動(dòng)電路簡單，響應(yīng)時(shí)間短，長時(shí)間工作性能穩(wěn)定．http://www.gtjia.com當(dāng)消防報(bào)警器啟動(dòng)后，主

7、控制器不斷通過煙霧檢測(cè)電路檢測(cè)當(dāng)前工作環(huán)境下的煙霧濃度，通過溫度檢測(cè)電路檢測(cè)當(dāng)前工作環(huán)境下的溫度，然后與預(yù)定的工作環(huán)境下的煙霧濃度限值、工作環(huán)境下的溫度限值及其溫度變化的快慢進(jìn)行比較，如果工作環(huán)境下的煙霧濃度超過限值，那么主控制器則預(yù)測(cè)可能會(huì)有火災(zāi)險(xiǎn)情并且亮黃色報(bào)警指示燈;如果工作環(huán)境下的煙霧濃度超過限值，并且工作環(huán)境下的溫度變化快而且高，那么主控制器則可以判斷為已經(jīng)發(fā)生了火災(zāi)險(xiǎn)情，主控制器亮紅色報(bào)警指示燈，響蜂鳴器進(jìn)行聲音報(bào)警，同