基于51单片机防火系统的研究

2018-02-05赵素玲

科技视界 2017年34期

赵素玲

【摘要】随着现代科技的发展，市场上流行的防火装置的种类也是越来越多。这些装置确实可以起到一定的防火作用，但是它们也都有着一些这样或者那样的不足与缺点。首先就是它们的价格昂贵，普通家庭很难负担的起。其次它们的安装和使用大多比较复杂，难以掌握，而且功能固定单一。因此作者设计出一种新型的防火装置，利用单片机作为控制单元，利用热释电红外感应器进行温度的采集与检测，然后反馈给控制端。根据温度的变化给出报警，让火灾在第一时间得到控制。

【关键词】单片机；红外传感器；数据采集；报警

1 系统硬件设计

1.1 热释电红外传感器电路设计

红外技术在现代生活中应用越来越广泛，例如自动门、自动升降窗帘、自动空调控制系统等。本装置主要是利用红外技术进行温度的检测，随时对温度数据进行采集，然后反馈给控制中心从而发出预报示警。红外技术有以下几个优点：

（1）抗干扰能力强，测量不受周围其他因素影响，可以准确的测量出需要的温度；

（2）测量范围很大，能达到十几米甚至更远；

（3）反应灵敏，测量的时间短、迅速，可以最短时间的检测并反馈和报警；

（4）非接触性测量，只要在红外线覆盖范围内就可以准确的测量。

热释电红外传感器是基于热电效应原理的红外传感器。传感器安装在需要检测的区域，当感测区无人移动时，传感器周围的温度是恒定的，红外辐射反馈给电晶体的是恒定的温度，因此电晶体并不会发生任何的改变。反之，当感测区有人進行活动时，区域内的温度会瞬间发生改变，这个时候传感器内的电晶体也是会瞬间随着温度的上升而发生改变，形成一个明显的外电场。

放大电路就将输入微弱的信号进行放大，然后容易被检测到。LM358是一种功能强大的放大器，它的功耗小、性能强大、价格适中，所以在放大电路中我选用LM358芯片。

1.2 温度检测电路设计

本装置采用的是DS18B20温度传感器，DS18B20是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字直读方式。此传感器体积小、功耗小、功能强大，其引脚分布如图1所示：

DS18B20引脚功能说明如下：

（1）NC（1、2、6、7、8脚）：空引脚，悬空不使用；

（2）VDD（3脚）：可选电源脚，电源电压范围3～5.5V。当工作于寄生电源时，此引脚必须接地；

（3）DQ（4脚）：数据输入/输出脚。漏极开路，常态下高电平。

1.3 键盘电路设计

在键盘的选择上也是在独立键盘和矩阵键盘之间进行了仔细的筛选。独立键盘顾名思义就是每一个按钮都要连接一个I/O，这样对电路的复杂化与耗费材料还是影响蛮大的，另一种矩阵型就弥补了这一点。相比较独立式键盘，矩阵型键盘不但包括独立式键盘的优点，还有着许多它没有的其他功能，其电路图如图2所示：

另外还有显示电路的设计，我们在系统中选用的是利用七段数码管进行显示，采用的是共阴极接法，静态显示方式，这部分电路比较简单在此我们就不多介绍了。

2 系统原理图

本装置包括红外检测模块、传输模块、报警模块以及显示模块等几大部分。本系统采用的是AT89S51单片机，AT89S51是一种功能很强大的51单片机芯片，应用广泛在此就不多介绍了。系统基本原理如图3所示。由基本原理图可以看出，这个系统的设计还是非常简单的，而且包含的元器件少，并且元器件的价格便宜。