摘要：目前，隨著電子產(chǎn)品在人類(lèi)生活中的使用越來(lái)越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來(lái)越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須按照“隱患險(xiǎn)于明火，防患勝于救災(zāi)，責(zé)任重于泰山”的概念設(shè)計(jì)和完善火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會(huì)財(cái)富的損失。設(shè)計(jì)一款以STC89C52單片機(jī)作為報(bào)警器的核心控制器，用溫度傳感器DS18B20和煙霧傳感器MQ-2作為火災(zāi)探測(cè)器的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件部分采用模塊化結(jié)構(gòu)，軟件設(shè)計(jì)采用煙霧濃度分級(jí)制，并對(duì)溫度檢測(cè)范圍設(shè)限，且實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度和濃度。該系統(tǒng)實(shí)用、抗干擾性強(qiáng)；具有體積小、成本低的特點(diǎn)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患并報(bào)警，在現(xiàn)代智能建筑中也起著極其重要的安全保障作用。
　　關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)，單片機(jī)STC89C52，DS18B20傳感器，MQ-2傳感器
　　“火災(zāi)”，是指在空間或時(shí)間失去控制而燃燒所造成的災(zāi)害。隨著科技的發(fā)展，越來(lái)越多的隱患在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中產(chǎn)生。各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍的威脅人身安全和社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的主要災(zāi)害之一。對(duì)于火災(zāi)，相信大家都很熟悉，隨時(shí)都可以聽(tīng)到或者看到各種各樣的火災(zāi)，小則失去錢(qián)財(cái)，大則家破人亡�；馂�(zāi)的危害性越來(lái)越大。實(shí)踐證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，消防工作的重要性也應(yīng)該越來(lái)越突出。由此，火災(zāi)報(bào)警器在消防工作上的作用也就尤為突出了。
　　一、目的和意義
　　生活中因?yàn)橐恍┤巳狈�火�?zāi)安全的防范意識(shí)而引起火災(zāi)，火災(zāi)發(fā)生后不能在第一時(shí)間就知道情況，最后釀成事故，讓原本美滿幸福的家庭瞬間毀于一旦。因?yàn)榛馂?zāi)一旦發(fā)生在家庭，處理不當(dāng)沒(méi)有及時(shí)報(bào)警，就會(huì)造成人員的傷亡。對(duì)于廣大的居民，尤其是獨(dú)居的老人，無(wú)人看護(hù)的病人、幼小的兒童等弱勢(shì)群體在遇到火災(zāi)時(shí)，逃生能力不強(qiáng)，行動(dòng)不便，逃生所需時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)，對(duì)他們來(lái)說(shuō)火災(zāi)早期的報(bào)警，爭(zhēng)取了更多的逃生時(shí)間或者及時(shí)通知了救援人員，避免造成人員的傷亡，顯得更加重要。因此可見(jiàn)，讓人們學(xué)習(xí)火災(zāi)安全意識(shí)，了解家庭火災(zāi)的主要起因是一個(gè)非常迫切的工作。提前做好預(yù)防火災(zāi)的工作，能做到未雨綢繆。但是百密有一疏，再好的防預(yù)工作都不可能完全杜絕火災(zāi)發(fā)生，只有利用火災(zāi)報(bào)警器才能最大程度的減少因?yàn)榛馂?zāi)帶來(lái)的損失或火災(zāi)嚴(yán)重事故發(fā)生的概率。
　　二、硬件設(shè)計(jì)模塊設(shè)計(jì)
　　火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要用到的是煙霧報(bào)警器，煙霧報(bào)警器是能夠檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報(bào)警功能的儀器。該報(bào)警系統(tǒng)的最基本組成部分應(yīng)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)主控電路、溫度檢測(cè)模塊、煙霧檢測(cè)模塊、按鍵控制模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED指示燈模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、排氣扇驅(qū)動(dòng)模塊和灑水驅(qū)動(dòng)模塊等部分組成。
　　主要以STC89C52為主控單元；濃度的采集由MQ-2傳感器構(gòu)成；溫度的采集由DS18B20構(gòu)成；溫度和濃度值在數(shù)碼管上顯示。同時(shí)還添加了報(bào)警功能，通過(guò)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)溫度高于溫度設(shè)定值時(shí)，紅燈亮并且蜂鳴器間斷報(bào)警，當(dāng)煙霧濃度高于煙霧濃度設(shè)定值時(shí)，黃燈亮并且蜂鳴器間斷報(bào)警，當(dāng)溫度和濃度同時(shí)高于設(shè)定值時(shí)，紅燈閃爍并且蜂鳴器持續(xù)報(bào)警。本系統(tǒng)還可通過(guò)按鍵調(diào)整溫度和煙霧濃度的設(shè)定值。本設(shè)計(jì)通過(guò)DS18B20讀取溫度；通過(guò)MQ-2讀取煙霧濃度，再用A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。通過(guò)數(shù)碼管顯示溫度和煙霧濃度。循環(huán)檢測(cè)空氣中的溫度和煙霧濃度，判斷溫度和煙霧濃度是否超過(guò)設(shè)定值。通過(guò)實(shí)現(xiàn)一系列功能設(shè)定，實(shí)現(xiàn)顯示溫度和煙霧濃度等信息。按鍵可以設(shè)置溫度，煙霧的報(bào)警值，并且有相應(yīng)的報(bào)警功能。
　　1、主控單元模塊
　　單片機(jī)的選型在火災(zāi)報(bào)警器的設(shè)計(jì)中，單片機(jī)是其核心部件。它一方面要接收來(lái)自傳感器送來(lái)的溫度、煙霧的信號(hào)，另一方面要對(duì)這兩種信號(hào)分別進(jìn)行分析處理，以控制蜂鳴器報(bào)警電路進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作。本系統(tǒng)要求單片機(jī)具備較快的運(yùn)算速度，抗干擾能力強(qiáng)和低功耗的特點(diǎn)。根據(jù)多方面的比較，選用由宏晶科技公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心。
　　2、溫度檢測(cè)模塊
　　溫度檢測(cè)模塊主要采用溫度傳感器DS18B20測(cè)取溫度信息，然后使單片機(jī)與溫度傳感器進(jìn)行通訊，讀取溫度信息。
　　DS18B20采用電源供電的方式，此時(shí)DS18B20的1腳接地、2腳為信號(hào)線與單片機(jī)的P1.5相連、3腳來(lái)接電源。DS18B20溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境的溫度，把溫度值傳給單片機(jī)，使單片機(jī)根據(jù)環(huán)境的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行對(duì)比，如果只有環(huán)境的溫度超過(guò)設(shè)定值，則單片機(jī)給出相應(yīng)的反映，P1.7引腳為低電平，紅燈亮；蜂鳴器間斷報(bào)警。
　　3、煙霧檢測(cè)模塊
　　煙霧報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)選用MQ-2煙霧傳感器，MQ-2煙霧傳感器不僅具有探測(cè)范圍廣、高靈敏度、快速響應(yīng)恢復(fù)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，還能檢測(cè)火災(zāi)，檢測(cè)燃?xì)庑孤�，是一個(gè)可檢測(cè)多種可燃性氣體，應(yīng)用廣泛，成本低的傳感器。并且MQ-2煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在潔凈的空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫（SnO2）。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，本系統(tǒng)中MQ-2傳感器的4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號(hào)，被加到比較器LM393的2腳，R6與VCC構(gòu)成比較器的門(mén)檻電壓。
　　由于物理量和測(cè)量范圍的不同，傳感器的工作機(jī)理和結(jié)構(gòu)就不同。通常煙霧傳感器輸出的電信號(hào)是模擬信號(hào)。當(dāng)信號(hào)的數(shù)值符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級(jí)時(shí)，可以不用放大器放大；當(dāng)信號(hào)的數(shù)值不符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級(jí)時(shí)，就需要放大器放大。所以MQ-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器要想把采集到的煙霧濃度模擬信號(hào)傳送給單片機(jī)控制器就必須經(jīng)過(guò)將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為可以識(shí)別的電信號(hào)給單片機(jī)。
　　三、總結(jié)
　　本論文設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器由煙霧信號(hào)采集電路與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用MQ-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器。該傳感器是對(duì)以烷類(lèi)煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。它的靈敏度適中，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。
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　　指導(dǎo)老師：蔡蓉（1988-），女，湖南益陽(yáng)人，湖南人文科技學(xué)院，主要研究方向?yàn)殡娮有畔�獲取與處理。

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