基于单片机的智能火灾报警系统

郑振峰

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安710300）

1 火灾报警系统功能与工作原理

1.1 火灾报警系统功能

火灾报警系统通常情况下由火灾探测器、区域报警器以及集中报警器等设备按照一定的技术方式所构成。火灾探测器在设计应用时通过对火灾及时发出物理、化学现象，对温湿度和气体等信号进行检测，将所探测的火情信号通过本系统有效转化为火警电信号，并传给火灾报警控制器。区域报警器主要的功能是将所接收到的火警信号通过综合性的分析与技术处理，发出声光报警信号，通过这种方式给予消防控制中心的值班人员一定的警示作用，提升在屏幕中直观的呈现出发生火灾的房间号。火灾报警系统在具体应用中，通过向现场及时发射巡检信号实现现场温度、烟雾浓度等信息的检测，并将相关的信息向报警控制器进行反馈，控制器将所接收到的信号与内存汇总的正常整定值进行综合性的对比，进而明确此时是否有火灾事故发生。基于单片机的智能火灾报警系统主要的技术优势体现在，当现场烟雾或温度出现异常的情况，在实践应用中具有一定的实用性和价值性。

图1 AT89C51单片机

图2烟雾传感器实物图

1.2 系统工作原理介绍

基于单片机的智能火灾报警系统在设计与功能应用的过程中，采用单片机为整个控制系统的核心，以传感器为系统中的测温装置，并采取专业的技术方式有效实现系统需求。火灾报警系统功能模块包括控制模块、火灾探测模块、数据转换模块和报警模块四大主要的功能模块。本系统的设计能够实时采集室内外温度和烟雾，当所检测的温度或者烟雾浓度高于临界温度时自动报警。温度信号或烟雾浓度信号采集电路在整个功能操作的过程中，主要是将温度信号或烟雾浓度信号通过数字信号的形式精准传入到单片机中。单片机在此时则会对此数字信号进行滤波操作并对将处理完的数据信息结合实际情况综合性的分析，判断其是否超过先前设定的某个预设值，即本系统中的报警临界温度或临界烟雾浓度若大于预设值，则需要及时启动报警电路，此时会发出报警声并在屏幕中呈现出非正常的运作状态；反之则代表系统处于正常的运作状态。

2 各电路模块的设计

2.1 A/D转换电路

基于单片机的智能火灾报警系统通过气敏传感器检测的电压信号作为其模拟信号，无法在实践操作中直接被单片机进行识别，因此经过放大电路后对该信号进行A/D转换操作，将模拟信号采取专业的技术方式转化为数字信号并向单片机进行输入。A/D转换电路主要是利用8位8通道数模转换芯片ADC0809进行功能实现。系统中烟雾与温度传感器的输出端此时会接受到ADC0809的IN0和IN1。本于单片机的智能火灾报警系统的设计采用74LS373作为地址锁存器，当三态允许控制端OE为低电平时，输出端O0樼O7为正常逻辑状态，在这种情况下能够科学性地驱动负载或系统中的总线。

2.2 烟雾信号调理电路

滤波电路能实质性的作用是有效的抑制系统中的无用频率成分，滤除或者衰减无用频率信号能够达到足够小的状态。一阶滤波电路过渡带受一些因素的影响而比较宽，幅频特性的最大衰减频率通常只有－20dB/十倍频。为了确保滤波器的滤波特性在整个应用过程中能够接近理想的特性，就是在同频带内的特性曲线变得更加平缓，同频带外的特性曲线衰减在这种情况下更加陡峭，就必须适当增加网络级数。系统采用二阶滤波器电路按照专业性的方式进行技术应用。由于火灾通常是发生在早期，这就说明温度烟雾信号属于一种典型的缓变信号，因此本火灾报警系统通过二阶有源低通滤波器电路进行技术操作。将串联的两节RC低通网络直接和系统中的反向电压跟随器电路连接处理，构成烟雾与温度调理电路相结合的便捷性的二阶低通滤波器电路，以此达到调理烟无信号的实质性功效。

3 火灾情况的分析判断与报警程序的设计

本系统分别对温度和烟雾进行两次数据信息的采集与分析判断，每次信号采集后结合获取到的数据信息和先前系统中设定的阈值进行详细的对比分析，综合性地分析比较两次温度烟雾信号的采集情况，针对温度与烟雾寄存器变量及运作状态，系统性的判断火灾现场的具体情况。系统对现场情况进行报警判断后，间隔20s之后后再进行现场温度烟雾信号的采集与判断，每一次语音报警长达20s的时间，直到系统做出下一次判断结果为止。

4 结 语

基于单片机的智能火灾报警系统在设计与功能实现的过程中，采用AT89C51作为整个系统的控制单元，实时采集现场中的温度、烟雾信号等重要数据信息，以此为基础综合性地分析与判断此时是否发生火灾事故，通过这种方式能够有效提升系统预报的精准性和有效性。本系统最为显著的特征是，具有较高的安全可行性、系统的误报率比较低、便于操作者的应用其所投入的成本比较低。整个系统软件设计是以模块化程序设计法为核心，系统每一个功能模块实际上是采用子程序调用的方式高效实现的，确保系统程序结构的清晰性，同时为接下来的功能扩充提供一定的便捷条件，有利于系统的技术维护和各个阶段的功能应用。