基于单片机的火灾预警系统设计

贾静 梁才丹

摘要：选用AT89C52单片机作为控制芯片，结合感温、感烟和CO气体传感器、CH4气体传感器等传感器，利用检测到的数据对火灾情况进行判断，一旦超出设定的阈值，系统将会触发声光报警。通过仿真测试，系统能够监测到温度、烟雾等因素，对火灾报警有预警和警报的作用。

关键词：火灾报警，实验室，单片机

1 引言

最早的火灾报警系统是由瑞士的西伯勒斯公司在十九世纪四十年代发明的，到了七十年代，火灾报警系统研究已经吸引大批量的公司加入。直到20世纪80年代初期，我国才出现第一个较为完善的火灾报警系统，即离子式的感烟火灾探测器，但是生产技术不成熟，产量低下，没有真正意义上的核心技术，多是对国外的报警器进行模仿，导致当时的推广较困难。经过多年的不懈努力，现今我国的火灾报警系统已经得到了突破性进展，甚至达到国际水平。但是应用场合大多在高级酒店、商务会所、厂房等地方，针对性的火灾报警系统缺乏。

化学实验室是一个结合了火源，易燃易爆气体，有毒有害气体的危险场所，一旦发生险情，将会对学生、老师、家庭、学校、社会境造成无法想象的影响，现有的火灾报警器结构相似，输入量较为单一，不适用于化学实验室。根据实际环境，确定检测信号，设计了一个专门针对化学实验室的火灾报警系统，对化学实验室的火灾及其他危险情况的防控起到及时且有效的作用。

2 硬件设计

系统的总体结构框图如图1所示，系统主要由烟雾探测传感器电路、易燃易爆气体传感器电路、单片机、火焰传感器电路、负载驱动电路、控制程序、火灾报警装置及电源等部分组成。火焰探测器会对当前的环境状态做出判断，即有无发生火灾两种状态，结果将送给单片机。火灾报警系统本地显示传感器采集的环境参数，当系统检测到有火焰，温度超高，烟雾和易燃易爆气体超标时，系统会根据不同的险情发出不同的声光报警，例如当检测到有火焰时会发出有节奏的嘀嘀嘀叫声，而出现易燃易爆气体在空气中的含量超标时蜂鸣器发声的则是急促的嘀嘀嘀叫声，除此之外，液晶显示屏也会显示不同的报警内容。系统通过结合多种传感器对当前环境进行全方位的检测，从而尽快尽早地发现危险情况。

系统使用的AT89C52单片机是一种功耗较低但性能较高的CMOS8位微控制器，具有8K在系列可编程Flash存储器，使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。LM016L液晶显示器作为显示模块。该显示屏会实时显示当前实验实训室内的室温、烟雾浓度、CO气体浓度、CH4气体浓度、H2气体浓度。

本系统的灯光报警模块有三种输入信号两种工作模式，其灯光报警有四种输入信号两种工作模式，第一种信号为系统有检测到火焰，单片机接受相关信号，触发声报警电路和光报警电路，在灯光报警模块输出为红色LED灯闪烁;第二种信号为系统有检测到空气中的烟雾含量超标，此时相应的信号将会被输入单片机，触发声光报警，此时在灯光报警模块输出为红色LED灯闪烁;第三种信号针对化学实验实训室低燃点物品所设计，黄色LED灯D1和绿色LED灯D2为状态显示灯，单片机会实时接收温度传感器DS18B20所检测到的室温，当当前室温为正常状态时，灯光报警模块输出为绿色LED灯常亮，当当前室温偏高时，灯光报警模块输出为黄色LED灯闪烁，当当前室温接近低燃点物品的最低温度时，触发声光报警，此时在灯光报警模块输出为红色LED灯闪烁。

3 软件设计

首先对程序進行初始化，包括A/D初始化、显示屏初始化、单片机初始化等等，然后读取各检测模块采集到的电压值，根据A/D转换得到的数据的读取，单片机进行判断，决定是否触发声光报警。

4 结果测试

通过仿真测试，改变可燃气体含量、室温等条件，系统灯光开始报警，显示屏发生改变。通过Proteus软件进行模拟电路构建并使用Keil软件进行编程，最终通过单片机来实现功能操作，实现火灾报警系统检测火焰、检测烟雾、检测易燃易爆气体和实时显示当前室温，并在对应状态下可触发声光等的基本功能。

5 结束语

通过对实验实训室火灾报警器的设计，能够实现预期的目标，对高校师生及财产安全提供保障。

参考文献

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