火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中單片機(jī)的應(yīng)用

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摘要：火災(zāi)報(bào)警器在現(xiàn)代社會的應(yīng)用非常廣泛，是很常見的火災(zāi)預(yù)警裝置，它對我國的發(fā)展具有重要意義，有效的保護(hù)了我國人民及財(cái)產(chǎn)的安全。現(xiàn)在我國的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，現(xiàn)在的火災(zāi)預(yù)警裝置都采用了高科技的裝備，比如智能控制芯片，這就使得火災(zāi)預(yù)警裝置比過去的反應(yīng)更加靈敏。這對更好的發(fā)現(xiàn)災(zāi)情以及更好的控制災(zāi)情具有重要的意義。為了更好的研究火災(zāi)預(yù)警裝置相關(guān)問題，本文通過對以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了科學(xué)的探究和分析。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；聲光報(bào)警模塊

近幾年，各種火災(zāi)事件不斷發(fā)生，因火災(zāi)產(chǎn)生的傷亡率也在不斷的增加，這樣的情況不僅對傷亡人員及其家屬造成了很大的傷害，還嚴(yán)重危害了社會的秩序，同時(shí)還造成了很大的財(cái)產(chǎn)損失等，在這種情況下，設(shè)計(jì)出更加智能化的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有重要的作用。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)出的單片機(jī)智能報(bào)警器包括兩個(gè)部分：單片機(jī)以及聲光報(bào)警模塊。我們把單片機(jī)智能報(bào)警器的工作原理總結(jié)如下：如果有火災(zāi)發(fā)生，單片機(jī)智能報(bào)警器里面的煙霧傳感器就會利用每個(gè)智能節(jié)點(diǎn)獲得煙霧信號，然后再進(jìn)行二階濾波處理，然后通過單片機(jī)中的模數(shù)轉(zhuǎn)化器把處理好的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。再經(jīng)由無線傳輸?shù)姆绞絺鬟f到射頻模塊進(jìn)行發(fā)射，當(dāng)射頻模塊得到了信號就會將其傳給單片機(jī)，單片機(jī)具有自動對火災(zāi)判斷的功能，單片機(jī)自主判斷后利用聲光預(yù)警模塊做出火災(zāi)預(yù)警。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1AT89C51單片機(jī)

AT89C51是一種具有4K字節(jié)閃爍能夠編程可以擦除只讀存儲器的低電壓，性能較高CMOS8位微處理器，我們一般稱其單片機(jī)。這個(gè)器件選擇的是高新技術(shù)制造完成的，即ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)，并且可以和高標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。這種控制器可以把具有多功能的8位CPU和閃爍存儲器組裝在一個(gè)芯片里面，因此ATMEL的AT89C51屬于高效的微控制器，并且它可以給一些嵌入式控制系統(tǒng)帶來很多比較有價(jià)值的處理方法。

2.2轉(zhuǎn)換芯片

本文設(shè)計(jì)的單片機(jī)智能火災(zāi)報(bào)警器選用的是ADC0804數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片。這種芯片就是一個(gè)連續(xù)漸進(jìn)式的轉(zhuǎn)換器，不僅轉(zhuǎn)換和傳遞的速率較快，分辨率比較高，而且其生產(chǎn)的過程也非常簡單，并且生產(chǎn)成本較低，這些特點(diǎn)將有利于單片機(jī)智能火災(zāi)報(bào)警器的廣泛應(yīng)用。并且它不用另外設(shè)定地址總線和地址鎖存器，因?yàn)樗挥袛?shù)據(jù)總線，這一點(diǎn)從操作性上來說就簡單的多。

2.3聲光報(bào)警模塊

由于聲光報(bào)警電路里面蜂鳴器使用的電流比較大，這就導(dǎo)致蜂鳴器的驅(qū)動具有很大阻力，必須借助外在力量對電路進(jìn)行放大后，才能將蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動，這里主要是利用三極管來達(dá)到放大電路的目的。首先，對聲光報(bào)警系統(tǒng)的電路控制是由單片機(jī)的P1.0引腳來完成的，如果引腳的輸出低電平，三極管就被接通了，那么蜂鳴器的電流就形成了了回路，并且會做出報(bào)警的反映。如果P1.0引腳沒有發(fā)出低電平，那么三極管就不會被導(dǎo)通，也就不會出現(xiàn)聲音報(bào)警的情況。其次，單片機(jī)P2.0口對光束報(bào)警的控制原理，和聲音報(bào)警基本類似。只有P2.0口輸出低電平時(shí)，才會出現(xiàn)發(fā)光二極管的光束閃爍的情形，然后開始光報(bào)警，如果P2.0口沒有低電平輸出，發(fā)光二極管就不會出現(xiàn)光束閃爍的情況，也就沒有光報(bào)警的發(fā)生。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1開發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要選用KeilC51作為軟件編程系統(tǒng)，該系統(tǒng)屬于51系列，并且可以和單片機(jī)C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容。Keil軟件開發(fā)系統(tǒng)除了提供連接器、宏匯編的開發(fā)方案，還有庫管理和C編譯器的全部開發(fā)方案，利用UVision集成開發(fā)環(huán)境把以上各種方案來連接到一起，并且Keil軟件適應(yīng)能力比較強(qiáng)，無論是WinXP系統(tǒng)還是Win系列系統(tǒng)，它都可以順利的運(yùn)行，這也是其一大優(yōu)點(diǎn)。

3.2報(bào)警系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

程序流程圖里面存在的初始化有2個(gè)，一個(gè)是單片機(jī)本身的初始化，另一個(gè)是初始化是無線接收模塊的。系統(tǒng)的主程序其實(shí)就是信號的一次無線循環(huán)過程，實(shí)現(xiàn)流程是：（1）上電完成后，nRF24L01和單片機(jī)智能報(bào)警系統(tǒng)每個(gè)部分都實(shí)現(xiàn)自身的初始化；（2）利用終止信號傳輸?shù)姆椒▉磉_(dá)到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)對數(shù)據(jù)收集的目的。（3）數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，系統(tǒng)就會自主判斷周圍環(huán)境會不會發(fā)生火災(zāi)，如果沒有出現(xiàn)火災(zāi)，就會將信號采集返回去。如果出現(xiàn)火災(zāi)，就會進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。（一般以聲光報(bào)警形式報(bào)警）。（4）當(dāng)異常報(bào)警完成后（火災(zāi)結(jié)束或火災(zāi)所發(fā)出的煙霧信號無法使報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出煙霧報(bào)警信號時(shí)），系統(tǒng)恢復(fù)之前狀態(tài)，重新回到初始化階段。

4結(jié)論

本文主要對以單片機(jī)為基礎(chǔ)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，先對整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案做了簡要說明，之后開始對AT89C51單片機(jī)、聲光報(bào)警模塊以及ADC轉(zhuǎn)換芯片這些系統(tǒng)的硬件做了設(shè)計(jì)，而且還對系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境以及報(bào)警系統(tǒng)主程序做了充分的研究和設(shè)計(jì)。結(jié)果顯示，在各部分的配合下，以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)對于預(yù)防火災(zāi)方面具有良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]魯西坤,鞏銀苗,徐帥,侯凡博,姬鵬飛.基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測試,2018(Z1):7-9.

[2]包航,仲毅,蔡長安等.基于單片機(jī)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].福建電腦,2017,33(09):12+14.

作者：吳利剛 單位：山西大同大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院