火灾自动报警系统设计

时间：2024-05-04

张锴

辽宁锦州渤海大学工学院

火灾自动报警系统设计

张锴

辽宁锦州渤海大学工学院

根据单片机以及传感器的相关技术从而实现火灾自动报警系统。运用DSl8820数字温度传感器，能够把温度信号进行转变从而成为数字信号，最终把该信号发给单片机，设计的电路比较简单。另外系统中设置了温度报警值，通过其可以完成声光报警。本文检测烟雾部分选择了MQ-2型半导体烟雾传感器实现，该可燃气体的敏感元件的特点是高灵敏度、具有很强抗干扰能力，反应快，而且价格成本低，使用时间长。其中处理采集的数据中选择的是经常使用的AT89C51单片机。

温度传感器烟雾传感器单片机

1 引言

火灾初始阶段的时候火灾自动报警系统可以实现把燃烧过程中形成的热量以及烟雾等，通过火灾探测器从而产生电信号，并且把该电信号传给火灾报警控制器中，从而提示人们知道火灾发生情况。建筑消防安全的相关设计工程的使用以及安装情况对多种消防设施具有直接的影响关系。将火灾自动报警装置安装在居民住宅区以及公共场合中是十分有必要的。而且这种火灾自动报警装置在设计上需要足够的简洁，同时所投入的成本也比较低。所以，本文设计了的是基于单片机的火灾自动报警系统，元件包括了烟雾传感器以及温度传感器，并且可以实时监测烟雾和温度的变化情况，另外当周围环境的烟雾及温度发生改变的时候可以实现报警，从而实现火灾通报以及火灾发现的功能。

2 火灾自动报警系统概述

火灾自动报警系统中用到了探测器中的相关元件，其中包括了烟雾、火焰以及一些其他的敏感元件等，通过这些元件实现电信号的转换。通常情况，火灾自动报警系统的作用可以分为2种：联动控制以及探测警报，当部分的建筑物的需求中不包括联动控制的时候，探测报警器中的一些功能会被启动。其中的火灾自动报警系统是由控制中心、集中报警以及分区域报警系统组成。其中集中报警系统以及区域报警系统的使用场合是针对二级保护对象。而控制中心报警系统以及集中报警系统的使用场合是针对一级保护对象。中心报警系统的使用场合针对的是特级保护对象。火灾早期的自动报警系统中运用到了多线制，而且同时该自动控制系统的线数比较多。另外该控制器是单独连接其他的控制执行机构，而且该控制器的使用以及维护控制器的过程都是比较麻烦的。另外因为系统的故障率比较高，所以，控制器中要具备特地的端子箱。

3 整体方案

本文设计的系统的组成部分主要包括了火灾检测模块、A/ D转换模块、信号处理模块以及灭火装置模块等。其中的火灾检测模块中包括了烟雾检测以及温度检测等，而且该模块的温度传感器选择的型号是DSl8820，与此同时烟雾传感器的型号选择的是MQ-2烟雾传感器。A/D转换模块中选择的模数转换芯片型号是ADC0809。系统总体框架图如图1所示。

图2 系统总电路图

图1 系统总体框架图

声光报警模块的组成包括了光报警以及声音报警，其中的声音报警模块的组成包括了音响设备以及LM386运放器，而同时光报警模块的实现是借用了红色光LED闪烁。而灭火装置的组成部分组成部分包括了继电器联动开关，检测温度以及烟雾从而将启动报警的开关打开。

4 硬件设计

设计火灾报警器的过程中，核心的部分是单片机，传感器和烟雾、温度中的模拟信号的接收以及故障信号的检测等都是需要通过单片机实现。本文的单片机在性能方面需要满足运算速度高，而且烟雾浓度以及相关的温度的改变能够被检测人员检测到，同时处理的过程中要按照具体的情况而采取措施。AT89C51单片机在很多方面都有应用，而且上手起来比较容易实现，另外成本低，具有灵活编程的特性等，因此AT89C51单片机在火灾自动报警系统中有着很广泛的应用。AT89C5I单片机的内部RAM一共有128字节，该FLASH存储器的字节数是4个，I/0口线有32个，16位定时计数器一共有2个，另外采取的是全双工的串行通信口，电路设计中包括了的有时钟电路。系统总电路如图2所示。

4.1 温度采集模块DSl8820

本文通过运用到了DSl8820的数字温度传感器从而实现测温元件。同时这个测温元件应用到了美国公司的温度传感器芯片，该测温元件的特点是外形精简，应用起来比较方便，该元件在很多的控制领域以及数字温度领域中都具有很大的应用。探测环境的变化温度需要用到DSl8820，DSl8820作为数字温度传感器中的一种，同时单片机会对这些数据完成处理，最终达到检测周围环境的目的。DSl8820在进行数据的处理以及检测过程中主要依靠的是一个芯片，最终具备抗干扰力强的优势。该过程的工作周期是由数据处理以及温度检测组成的。

4.2 气体采集模块设计

本设计中选择了气敏传感的烟雾传感器，该烟雾传感器的电子密度比较小。接触烟雾的时候，当烟雾发生改变的时候，电导率也会发生改变，根据这个特点从而接收到烟雾的信息。而且作为气电变换器中烟雾传感器的一种，把空气中的可燃性气体含量经过A/D转换电路之后可以实现模拟量向数字量的转换，最终通过单片机实现数据的处理，最终实现报警控制的实现。由于MQ-2型半导体的特点，例如抗干扰性强，投入成本低，而且应用简洁，此外烟雾传感器的灵敏度比较高。基于这些特点，所以本文在设计中的信息采集中选择了MQ-2气体传感器。这个传感器起到了核心部分的作用。MQ-2传感器中的输出信号通常情况下很弱。

本文设计的系统选择了电阻型的烟雾传感器，所以电路中要串联参考电阻，接着通过放大电路。一般的运算放大器，价格比较便宜的就是LM324，而且LM324在应用的时候也比较简洁。因此在设计的时候的选择LM324作为放大电路。单片高增益四运算放大器选择的是LM324，LM324的工作场合是满足电压是双电源以及单电源。电源中的电流值比较小同时电流和电源直接不存在任何关系。温度补偿是需要偏流电阻的输入，从而实现数字电路和输出电平之间相互兼容。

4.3 消防联动部分

作为火灾自动报警消防系统如果需要具备完全的功能就要由自动报警系统以及自动消防系统组成。其中的自动报警系统作为自动消防系统的信号源，而自动消防系统是作为自动报警系统的执行单元，同时自动消防系统是自动报警系统的基础。自动报警系统主要涉及到的是探知火灾的原因以及产生报警，自动消防系统指的是防护火灾。自动报警系统与自动消防系统之间的关系是相辅相成，而且缺一不可。通过结合自动报警系统以及自动消防系统最终形成了自动报警消防系统。本设计的开关信号发出时通过单片机转发给继电器实现的，而且继电器在自动消防系统中充当的作用是开关。