基于单片机的家用智能火灾报警器的设计

吴迎春 曾利霞

摘要：以单片机、烟雾传感器、温度传感器等器件为核心，设计并制作了一款家用智能火灾报警器。当环境中烟雾浓度或温度超过设定的报警值时，烟雾传感器把被测量转换为电量输入模数转换器，模数转换器将检测到的电信号转换为单片机可以识别的数字信号，单片机根据接收到的烟雾信号和温度信号做出判断，驱动声光报警电路和显示器件工作，发出声光报警信号并显示当前的烟雾值和温度值，由此实现对发生的火灾及时报警。与文献结果相比，该报警器体积小，成本低，便捷可靠，适合家庭使用。

Abstract： Based on MCU， smoke sensor， temperature sensor and other devices， a home intelligent fire alarm is designed and manufactured. When the smoke concentration or temperature in the environment exceeds the set alarm value， the smoke sensor converts the measured value into the electric quantity and input it into analog-to-digital converter， the analog-to-digital converter converts the detected electric signal into the digital signal that can be recognized by the single-chip microcomputer， then the single-chip microcomputer makes a judgment according to the received smoke signal and temperature signal， drives the sound light alarm circuit and display device to work， and sends out the sound light alarm， so as to realize the fire alarm in time. Compared with the results of literature， the alarm is small in size， low in cost， convenient and reliable， and suitable for home use.

关键词：单片机;烟雾传感器;温度传感器;火灾报警器

Key words： single chip microcomputer;gas sensor;temperature sensor;fire alarm

中图分类号：TP277;TP308                             文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2019）34-0138-02

0  引言

随着现代经济的高速发展，城市建筑不断增加，家庭火灾爆发的频率也大大增加。智能火灾报警器能实时监测环境参数，当环境温度和烟雾浓度达到设定值时，报警器能发出报警信号，使人们及时发现火情并采取灭火措施。这对保护居民的生命财产，降低火灾损失具有重要意义。

1  火灾报警系统的硬件设计

火灾报警系统由主控模块、烟雾探测模块、温度采集模块、声光报警模块、液晶显示模块、按键模块等组成[1]。图1所示为火灾报警系统的结构原理图。

①主控模块：主控模块是以STC89C52单片机作为控制核心。52单片机是STC公司生产的一种低功耗、高性能8位微控制器，采用了经典的MCS-51内核，具有许多传统的51单片机不具备的功能。

②烟雾探测模块：该模块由烟雾传感器MQ-2和模数转换器ADC0809组成，用于检测环境中的烟雾浓度值。烟雾传感器把探测到的烟雾值转换为电信号输入模数转换电路，模数转换电路将模拟电信号转换为数字信号输入单片机，单片机处理该信号并根据程序做出相应反应。MQ-2是一种可用于城市燃气、天然气、煤气等气体探测的气体传感器，对火灾现场发出的烟雾特别敏感，具有抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠等优点，广泛应用于烟雾气体和生活气体的探测。

③温度采集模块：温度采集模块的核心器件是DS18B20温度传感器。DS18B20测温范围为-55°C～+125°C，固有温度分辨率0.5，工作功率为3～5V/DC。DS18B20 是数字型传感器，测量到的环境温度信号可直接送入单片机，无需外接模数转换芯片[2]。

④声光报警模块：该模块由LED发光二极管、蜂鸣器等组成。当环境中的烟雾值和温度值均低于设定的报警值时，绿灯亮，蜂鸣器不响;当环境中的烟雾值或温度值高于设定的报警值时，黄灯亮，蜂鸣器响。

④液晶显示模块：选用液晶显示器LCD1602显示环境烟雾浓度和环境温度，其优点有：体积小、重量轻，功耗低，性价比高，不闪烁。LCD1602是由若干个5×7或5×11点阵字符位组成，而且每个点阵字符位都可以显示一个字符[3]。

⑤按键模块：按键电路包括3个按键S1、S2、S3，一端接地，另一端接单片机的I/O端口。温度和烟雾浓度的报警值可以通过按键进行设定。当使用单片机处理键盘时，会有键盘的去机械抖动过程。当查询到按键出现低电平时，会延迟10～200ms避免抖动，之后再读取I/O值。若读取值为1表明低电平小于10～200毫秒，视为干扰信号;当读取值为0时，表示按钮已经被按下并调出相应的处理程序。