基于单片机的火灾自动报警系统设计

李嘉琪 孙晔 何文轩 马宝军

摘  要：本设计采用烟雾传感器、温度传感器，利用单片机实现对烟雾和温度情况的实时监测，可设置烟雾和温度报警值，能对一定环境范围内的烟雾和温度的突变进行自动报警。同时，采用数码显示模块可以直观的显示环境范围内的实时气体浓度和温度。该火灾自动报警系统结构简单、灵敏度高、性能稳定、使用方便、价格低廉、寿命长，具有一定的实用价值。

关键词：单片机;火灾;报警;温度;烟雾

随着我国经济建设的高速发展，各种大型的厂房、商业建筑、高层建筑越来越多，对消防报警系统提出了更高的要求。为了及早发现并及时通报火灾情况，防止火灾影响扩大，减轻火灾危害，保护人身和财产安全，现代的各类建筑物，对火灾监控系统要求越来越高，火灾自动报警系统已成为建筑物必备的设施，因此，对火灾自动报警系统的设计显得尤为重要。

火灾自动报警系统在火灾发生的初期，可以将火灾最开始产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感烟、感温和感光等火灾探测器转变为电信号，并送到火灾报警控制器，发出报警信號，提醒人们注意火灾的发生并及时撤离。目前，国内的火灾自动报警系统智能化程度越来越高。对于大型商场、车站、机场、仓库、写字楼、宾馆等场所，普遍采用集中区域自动报警方式，其报警系统复杂、成本高，而对于居民住宅区、办公室、教学楼、实验楼、机房等小型防火单位，为了节约成本，采用更加简单、实用的火灾自动报警系统，基于此，研制一种简单、可靠、低廉的火灾自动报警系统是非常必要的。[1]

1 系统工作原理

本火灾自动报警系统，是以AT89C51单片机为控制核心，使用DS18B20温度传感器采集温度信息，使用MQ-2气体传感器采集气体信息。DS18B20采集的信息为数字信号，可以直接送至单片机进行处理。MQ-2气体传感器输出的信号较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，才能满足单片机对输入信号的要求。

单片机内部程序中要预先设定气体浓度和温度的过高报警临界值，正常监控情况下，单片机要随时判断所接收到的数据是否达到报警临界值，如果一旦到达报警值，则单片机控制LED灯和蜂鸣器报警，如果没有达到报警值，单片机就继续接收并处理新数据，工作过程中，若单片机直接接收到报警按键信号，则立即直接报警。单片机实时向数码显示模块输出显示信号，显示周围环境温度和气体数值。火灾自动报警系统结构框图，如图1所示。

1.1 温度采集模块设计

本系统的测温元件采用DS18B20数字温度传感器，该传感器耐磨耐碰，体积小，封装形式多样，使用方便，适用于各种狭小空间的数字测温和控制领域。使用该温度传感器，可以感测周围环境温度变化，并将数据传送给单片机进行处理，实现周围环境温度的实时监测。

1.2 气体采集模块设计

气体采集模块主要是检测环境中的烟雾等气体的浓度，并将其转换为数字信号传送至单片机主控芯片，该模块由信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电路等组成。信号采集电路一般由气体传感器和模拟放大电路组成，先将烟雾等气体信号转化为模拟的电信号，再通过模数转换电路将从烟雾所对应的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后，送入单片机控制系统。

2 系统调试

经试验，该报警系统预热五至八分钟后，即可稳定工作。通过对香烟和酒精进行测试，该系统对这两种物质反应灵敏，测试空间范围内空气质量为显示值50以下，当有香烟点燃时显示模块的显示值上升至60以上，并发出缓慢报警声音，提示人们有烟雾，此烟雾浓度较低，还不足以给人造成致命伤害，此时可以用排气扇进行排气换气。当测试酒精时，当其浓度超过安全值时，显示模块上的空气质量值马上超越100，并发出急促的声音，提醒人们注意检查可燃性气体是否泄漏，要注意开窗通风换气，以防出现明火。通过测试，反映出此系统灵敏度较高，工作可靠，可在火灾危险到来前最大限度地提醒人们注意，并及时消除火灾，减少灾害的发生。

3 结束语

该火灾自动报警系统，主要由单片机、烟雾采集模块、温度采集电路等组成，结构简单、应用广泛、性能可靠。可保障建筑物内的生产与生活安全，避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生，它是防火、防爆和安全生产所必备的设备，具有广阔的市场空间与发展前景。

参考文献

[1]张伯威.新型火灾报警控制系统的设计与实现[D].广东工业大学，2011.

[2]李景民.基于单片机火灾自动报警系统设计[J].中国高新技术企业，2011.

[3]李海娜，等.基于单片机的火灾报警系统的设计[J].电子世界，2014.

[4]陈辉.基于单片机的火灾自动报警系统的设计[J].科技风，2013.