基于单片机的楼宇火灾智能报警系统设计

工业自基于单片机的楼宇火灾智能报警系统设计宋彦雄。蔡岱贤广东省汕头市高级技工学校。广东汕头515041的飞速发展，城市化进程的加快和人口的迅速增长，我国火灾发生的次数、频率、造成的损失都有不断上升在最短时问内发现火灾并控制灾情，使人民生命、财产损失降到最小就显得尤为重要。从我国目前火灾报警灾测控对实时性、准确性的要求，开发出低成本，高性价比方便使用和维护的智能型火灾关键饲单片机火灾测控系统智能探测器中图分类号TP2735文献标识码A文章编号100994922011OL一0045041火灾智能报警系统的概述本课题研究的主要内容是设计一套适合于一座八层八单元的多功能火灾智能报警装置该装置必须对64单元进行探测和报警，同时应显示相应的报警地点报警发出后确认事故处理完毕经复位后报警信号才能解除。报警信号必须采用声光同时报警。一般小型防火单位火灾报警系统比较简单现场火灾报警器通过对传感器火情信息的检测使用单片机对检测到的数据比较识别，实现对各楼层火灾的监测。当单片机系统监测到火情信息后，产生声光报警信号，并在四位八段数码管显示出相应的信息，包括显示第几楼的第几个房间，还可以智能检测出是温度传感器还是气敏传感器以及是火灾报警还是传感器损坏信息。消防控制中心根据接收到的报警信息采取相应的措施同时将相应的数据通过单片机串行口上传给主机。如图L所示本单片机控制的火灾智能报警系统的控制方案如下1该火灾智能报警系统以AT89C5L单片机为核心。2从各个房间的温度传感器和气体传感器的信号通过PGA102高速数控增益放大器，通过多路选择开关的选择以循环扫描的方式对各个监控点进行实时监测。3被选中的监控点，通过调理电路，使调理后的信号适合AD转换器的模拟输入要求，调理后电压符合ADC0809模拟输入的电压范围可以直接进行AD模数转换。4模数转换后的数字信号，通过光电隔离芯片被单片机采集到内部作为判断当前各个监控点实时状态的依据。5通过单片机对当前的各个监控点送来的数据进行判断并决定是否输进行声光报警。6如果出现火情，单片机还能在第一时间，显示发生火灾的楼层和房间为及时进行灭火和人员的疏散赢得时间。2火灾智能报警系统的硬件设计21火灾智能报警系统的集成温度传感器TMP36TMP36是美国模拟器件公司生产的一种低电源电压的监控对象隔离HO转换光耦隔离R_1转茯声光报警PGA102放大器PGA102放大器AD调理电路多路选择开关A单T8片9C机5卜数码显示单片机IL鳅亚小RS232主机图L基于单片机控制的火灾智能报警系统系统框图收稿日期20100812IL模拟集成温度传感器，它们统称为TMP3X系列，均属于电压输出式，其输出电压与摄氏温度成线性关系冈2所示为TMP36与高速数控增益放大器原理网。如表L所尔TMP36的输温度系数为10IIVCC，25C时候输M电压为075V。图2温度传感器TMP36与高速数控增益放大器PAGLO2原理表1相关指标注意温度报警数值80H的由来。由于温度传感器TMP36的测量范同为Y一40Y125，数值1代表5V25500196V，则调理后电压O2V对应的数值O2V5V255一10，而报警电压值35V对应的数值35V5V255179。设Y为测量值，V为L，对应的AD转换的数据，则Y125一4017910N一1040，Y一0976N一97640令Y75OC报警N75409760976L278278K128K80H。若数字量为OOH，则说明温度传感器已坏闱2中，与TMP36管脚5连接的转换开关，可以在涮试时候模拟温度传感器失效的情况，作为检验监测监测点与单片机通讯情况的依据。22火灾智能报警系统的陶瓷气敏传感器如同3所示，PGA102可用于连接不同系列的传感器。通过负载电阻RL上的电压变化可以直接测定传感器电阻的变化如果空气是洁净的，那么流经传感器和RL的电流是稳定的。如果那些对传感器来说是可感知的气体与传感器表面相接触时，随着气体浓度的增长，传感器的阻抗下降无论是由AC或DC电源供给VC和VH，RL上的压降变化是相同的。FIGARO公司生产的气敏传感器TGS800就是专门用于空气新鲜度监控的气敏传感器检测空气中的污染成分，并对诸如CO、H2等还原性气体敏感。从传感器处测得的信号经微处理器处理后输报警。23火灾智能报警系统的声光报警模块单片机火灾智能报警系统采用PM50系列智能语音芯片该芯片南专用的语音单片机和FLASHRAM存储器集合构成，它具有几秒到200秒的多段语音播放功能和单片机可编程的智能特性，可以方便地作为DIP28封装的标准集成电路来使用。24火灾智能报警系统与主机通讯模块单片机火灾智能报警系统与主机的通讯模块采用MAX232芯片。PC微机的COMEL接口电平为RS一232标准，若两台微机问通信，只需简单地直接连接TXD、RXD及GND三根线若微机与单片机通信，由于单片机UART为盯L电平，故需将RS一232电平与RRL电平转换，这里使用MAX232实现电平转换功能。转换完毕的串15信号TXD、RXD直接和单片机的串行口连接，以实现串行通汛如同4所示。25火灾智能报警系统的核心内核89C51单片机与外设连接图5为单片机与外设连接的原理图，本设计中还用到其它片如HCC4067BFL6路选1芯片；HCC4097BF8路选1片74LS373地址锁存器，74LS244缓冲器74LS138译码器原理比较简单，这里不再叙述。3火灾智能报警系统的软件设计31火灾智能报警系统的软件设计思想本设计软件流程图如图6所示。单片机以循环扫描方式，先选中128个传感器的地址对应的通道，然后再读取3陶瓷气敏传感器TGS800与高速数控增益放大器PGA102原理罔R1RLF46F一F工业自图4接线原理图数据与预定的数据进行比较，判断是报警或是错误信息|4。程序执行完一次，即扫描完两个传感器扫描的第一个传感器是温度TMP36，第二个为烟感，即每个房间的传感器偶地址为温感，奇地址为烟感。单片机先送出的八位地址数据累加器A中，低四位为表示第几个房间的数据，高四位为表示第几层的数据。数据在RAM中的存放参见表3。接着用A中的地址信息去选中温感的地址并启动模数转换然后转入比较子程序。若模数转换的数据为O0H则传感器已坏，将字符“的代码送内部RAM中的73H单元再转去显示程序并现声光报警提醒工作人员进行处理。若模数转换的数据大于等于8OH，则转入报警子程序，再转显示子程序，同时将内部RAM中的70H一73H单元的内容送显示芯片。接着扫描第二个片，即TGS80O气敏传感器，程序执行的步骤与扫描温度传感器的方法相同。不同的是比较的数据不同需将要比较的数据99H送人内部RAM中的74H单元表示烟感的数据06H即在显示管上显示为“L”的代码送到内部RAM中的72H单元显示错误或报警的数据相同。表2数据在RAM中的存放程序执行完一次，即已扫描完2个传感器，最后还要设置循环转移程序，这里有128个传感器，循环64次即可。因此，扫描完128个传感器，应清累加器A。使单片机从00H的地址重新开始扫描。32基于AT89C51控制的火灾智能报警系统的主程序的解析一一一送楼层数据到70H图5AT89C51与外设连接信号送P0口REPEATM0VDPTR，FLOORPUSHA；SWAPAANLAOFHM0VCADRAMOV70H，A；MOVDPTR，ROOM；一一送房间数到71HPOPA；PUSHAANLA，0FHM0VCADPTRAM0V7】HAM0V72H3FH一一读温感数据并判断是否报警读到的温度值进行比较L1JBP32，L1M0VXADPTRM0V74H80HACALLC0MPARE一一一一一送娴感数据到72HM0V72H06HM0VDPTR0000HP0PAINCAPUSHAM0VXDPTRAN0PN0PL2JBP32，L2；M0VXADPTRM0V74H99HACALLC0MPAREP0PAINCAM0VR140HDJNZR1REPEATAJMPSTART4结论本文所研究的火灾报警系统采用AT89C51作为系统控制单元，它通过同时对现场温度和烟雾信号的实时采集，判断是否有火灾发生，提高了系统预报的准确性亦可根据各地的平均气温自主地设置报警温度阈值，地域适应性能强。本设计采用PGA102高速数控增益放大器可以根据传感器走线的长短进行相应调节，保持采集信号发送的稳定可靠。同时该报警装置体积小，操作维护方便成本低廉，自动化程度较高，具有广阔的应用前景图6基于AT89C51的火灾智能报警系统的程序流程图参考文献1李玉峰，倪虹霞MCS一5】系列单片机原理与接口技术M北京人民邮电出版社，20042林德