基于单片机的火灾智能报警控制系统的设计

张江亚 王静 李焕娜

摘要：本设计利用STC89C52RC单片机和MQ-2电阻式半导体烟雾传感器设计出一种火灾智能报警控制系统，相对于普通火灾报警器，本设计系统性价比相对较高，使用时间长、智能化程度更高、总体构造简单、灵敏、稳定、且有较高实用的价值。

关键词：烟雾、报警器、STC89C52RC

一 前言

1.1火灾报警器的发展趋势

在上世纪九十年代的时候，火灾报警仪器的市场还是主要由外国的产品占据着，外国的产品的安全度高，耐用性好，并且技术高新。当时我国经济高速发展，对火灾报警器的需求很大。我国政府推出了相关的扶持政策，中国的企业也看到了市场的巨大需求，进行火灾报警器的研究，来提升我国火灾报警器的缺口。经过专家们几年的辛苦钻研，我国的火灾报警器的技术及质量渐渐追赶上来。

1.2火灾报警器的现状及特点

依靠中国多年的基本建设发展，火灾报警行业也得到了高速的发展，还拥有了同海外知名企业竞争的能力。从消防报警产品的科技成分上来讲，和国外产品相比较，国内产品的差异甚微，而且有很多指标也比国外产品好很多。但国内产品还有很多问题：相比较于国外消防报警仪器的快速稳定生产，国内的生产还处于起步阶段，需要不断的成长和更新;所以我们和国外的报警仪器在质量等方面有不少的不足的地方;且在我们正有规模化的大型企业和集团形成，便可以领到国内的企业们向海外市场发起冲击，并最后将拥有国外消防报警市场。

二 烟雾检测报警器的方案设计

2.1烟雾检测报警器设计思路

烟雾检测报警器是可查出空气中的烟雾含量，还能过报警的产品，产品的根本构成有：烟雾含量接收系统，单片机执行系统，模拟变化系统。目前烟雾信号采集仪器都是通过烟雾传感器，来把烟雾信号变化成虚拟的电信号。模数转换电路ADC1852通过烟雾检测系统发射的模拟信号改变为单片机能够认知的数字信号后传输给单片机。单片机将这个数据执行滤波处理，还将分析后的数据加以改变，区分这个特定数（又称火灾指数）是大还是相同，要是大于就会运行防火灾系统发出火灾响声，相同就处于合适状况。

2.2烟雾传感器的选型

本设计中采用的MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于185-295度，二氧化锡招来环境里氧气，导致氧分子附着上边，这时二氧化锡中正电子会变少，这时电阻会上升。如果火灾发生，那么晶粒间界处势垒会和烟雾含量成比例动作，势必导致电导率改变。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息。遇到可燃烟雾（如CH4等）时，原来吸附的氧脱附，而由可燃烟雾以正离子状态吸附在二氧化锡半导体表面;氧脱附放出电子，烟雾以正离子状态吸附也要放出电子，从而使二氧化锡半导体导带电子密度增加，电阻值下降。而当空气中没有烟雾时，二氧化锡半导体又会自 动恢复氧的负离子吸附，使电阻值升高到初始状态。这就是MQ-2型燃性烟雾传感器检测可燃烟雾的基本原理。

三 烟雾检测报警器整体设计方案

3.1烟雾检测报警器原理

STC89C52RC单片机是该报警器的关键元件，是否发生火灾则依靠 MQ-2传感器。传感器发出的电流信号，电流的幅度大小代表着烟雾的大小。该信号会扩大，在传到ADC0832.在这里边把信号进行转换，然后进行对比，当给出的信号在警报值之下，那么代表环境是没有发生火灾的，不会报警。如果给出的信号在警报值之上，那么代表环境是发生火灾的，就会报警。由于MQ-2传感器停滞后，再次使用后，它会对温度有要求，当温度达到一定程度以后该传感器才会收到烟雾的信息。所以我们首先要对触感器进行升温，时间为一百八十秒。

3.2單片机的选型

STC89C52RC它的特点有使用的电能少、较为绿色环保、运行操作较高。片内含8KB（可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM），器件采用CMOS工艺和ATMEL公司的高密度，非易失性存储器（NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-51兼容，片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储编程器来编程。

3.3 ADC0832模数转换电路

ADC0832是与微处理器完全兼容的，并且有8分辨率的D/A转换的集成芯片。这个D/A芯片价格便宜、接口容易、转换控制方便等优点，它的适用范围比较广泛，尤其在单片机系统中应用颇为甚多。

一般情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK提供时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲到来之前DI端必须是高电平，表示启动位。在第2、3个时钟脉冲到来之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。

3.4 状态指示灯及控制键电路

状态指示灯及控制键电路图如图3-5所示。单片机STC89C52RC的21脚（P2.0）、22脚（P2-1），控制输出的状态指示灯。如果未发生火灾那么绿色的指示会显示，如果发生火灾那么红色的指示会显示，会采取应急方式，如报警或者采取灭火方式。

四 烟雾检测报警器的软件设计

本系统的软件编程使用的是美国Keil Software公司出品的KeilC51，KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，KeilC51生成的目标代码效率非常之 高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能 体现高级语言的优势。

五 总结

本文使用了自动收取信号和模块序列，经过了透彻分析，了解中国及外国相像仪器的技术优势，正确的制出系统流程大纲。并对仪器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。

参考文献：

[1] 陈连生.可燃烟雾探测器及其设置安装要领.石油工程建设，1996.1

[2] 张保卫，尚家峰，赵金水.燃气报警器的分类与选择.山东消防，2003.8

[3] 彭军.传感器与检测技术.西安电子科技大学出版社，2003

[4] 李永生，杨莉玲.半导体气敏元件的选择性研究.传感器技术，2002-3

（作者单位：河北科技学院）