智能火灾报警系统的设计和开发

方案的选择

（一）整体设计思路

本次设计是基于STC89C52的火灾报警器，能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能。该报警系统的最基本组成部分包括：信号采集模数转换模块、单片机控制电路、流风机电路、声光报警电路和比较器电路等部分。設计的火灾报警器具有显示报警状态，为适应工业生产场所对可燃性易爆烟雾安全性等要求。报警器以STC89C52单片机为控制核心，延时的工作方式，选用MQ-2半导体气体烟雾传感器，用来采集烟雾浓度信息，配合外围电路以构成火灾报警系统，从而达到自己设计的目的。

（二）设计方案的选择

1.烟雾检测传感器选型

烟雾传感器作为报警器中不可缺少的核心器件，它决定了所采集的烟雾浓度信号的准确性和可靠性，MQ-2烟雾传感器内部结构如图所示。现在的市面上有很多种烟雾探测传感器，有接触燃烧式传感器、半导体烟雾传感器、离子感烟传感器、光电式感烟传感器等等，在众多烟雾传感器的应用特性的对比之下，发现半导体烟雾传感器的优点更加突出。比如灵敏度高、响应快、体积小、结构简单等优良特性，而且还兼具使用方便、价格便宜等优点，并且在报警的过程中，不具有其他传感器所具备的缺陷，比如探头阻缓及中毒现象，而且在维护成本方面，也是比较低廉的，因而得到广泛应用。因此，本方案中的烟雾传感器采用选用MQ-2半导体气体烟雾传感器。 【1】

三、系统概述与硬件方案的设计

（一）系统总体框架

火灾报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器。该报警系统的最基本组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路等部分组成。

为适应工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的火灾报警器具有显示报警状态。烟雾检测报警器以STC89C52单片机为控制核心，选用MQ-2半导体气体烟雾传感器采集烟雾浓度信息，配合外围电路构成火灾报警系统。本设计包括硬件和软件设计两个部分。

从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：烟雾检测电路、STC89C52单片机主控部分、报警部分、数码输入输出部分。电路总体设计框图如图4所示：

处理器采用51系列单片机STC89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的烟雾检测探头将检测到的烟雾变换成电信号，送出模拟信号，给AD采集电路采集。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出火灾报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。【2】

（二）电源模块

由于本系统采用电池供电，考虑了如下几种方案为系统供电。

方案1：采用5V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，在报警器上使用极为不方便。因此放弃了此方案。

方案2：采用4节1.5 V干电池共4.5V做电源，经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。

综上所述采用方案2，电源模块原理图如图5所示，其中P1为电池接口，SW1为电源开关。

（三）单片机最小系统

单片机如果需要工作起来，构成为单片机最小系统的基本构成如图所示。单片机是智能火灾报警器的控制中心，单片机最小系统的合理设计是系统平稳运行的前提，所谓最小系统，就是能够保证单片机运行的最精简的硬件设计。【3】

单片机最小系统大致由三部分构成，第一部分包含单片机，第二部分包含复位电路，最后一部分由时钟电路构成，这三部分每一部分都有其独立功能，能够单独工作却又互相协作。

四、结束语

本篇设计对火灾报警系统做了明确的阐述，从选题背景与意义出发，拟定初步设计方案，确定设计思路来实现所制定的功能，虽然基本完成了该系统所要求实现的功能，但仍然存在着诸多不足之处，出于仿真的角度考虑，对单元电路的仿真设计与实际有一定的差别，仿真电路中主要针对的是功能的直观表现，简化了对单元电路的设计，本设计只是火灾报警器中一个比较典型的设计，设计功能还有欠缺，此设计方案也提供一种专业类的教程，在现实生产与操作中更能对现场一线工人进行技术指导，利于设备的维护与保养。我们也将继续在工作生产中进行专业的知识的实际应用与学习，并对后续的系统进行升级与完善。

【参考文献】

[1] Chen，S-J，Hovde，使用烟雾和气体传感器火灾探测，消防安全J.2007，42，507-515

[2] 刘迎春.传感器原理设计及应用，哈尔滨：哈尔滨工业大学出社.2001.89-100

[3] 余成波.传感器与自动检测技术[M].高等教育出版社.2004.34-25

推荐访问： 火灾 报警系统 智能 开发 设计

---