多路传感器火灾报警系统的设计

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1、多路传感器火灾报警系统的设计　　摘要：火灾及时预警一直是全球各国非常重视的课题之一，各种火灾报警装置占据了很大的市场份额。本设计以LM041L为显示器，AT89C52单片机为控制核心，采用MQ-2气体式烟雾传感器及DS18B20温度传感器为探测核心制作的多路传感器火灾报警系统可实现报警限值的任意设置，多处检测数据的实时更新显示，火灾声光报警及报警点指示等功能。该系统是一种结构较简单、造价成本低、性能稳定的智能化火灾报警系统。　　关键词：火灾报警；AT89C52；LM041L；烟雾传感器；DS18B20　　中图分类号：TP277文献标识码：A文

2、章编号：2095-1302（2016）10-00-03　　0引言　　火灾是一种发生概率最高的灾害，它具有极大的危害性，会给人们的生命财产安全带来不可逆的损害，甚至剥夺人的生命。而现代社会房间密封性越来越好，各种用电设备或燃气设备使用的越来越多，这使得火灾发生的频率达到了前所未有的高度[1-4]。为了更好地预防和控制火灾的发生，各式火灾预警或报警装置层出不穷，本文以技术难度不高、造价成本低、系统使用方便、性能稳定为宗旨，设计了一套多路传感器火灾报警系统。　　1系统总体方案设计7　　该火灾报警系统由火灾探测器、A/D数据转换器、核心控制器、显示器

3、及报警电路等组成，系统框图如图1所示。为了及时准确地预警火灾的发生，环境探测使用两种元件进行，一是使用DS15B20温度传感器对温度进行采集，二是使用MQ-2型烟雾传感器对常见的多种可燃气体或烟雾进行探测，把气体浓度大小转换为电压，经A/D转换送入单片机。采集的数据通过LM041L实时显示，AT89C52是核心控制器，主要起到输入和输出之间的桥梁作用。当温度或烟雾浓度超过设定值时，AT89C52也会控制报警电路发出声光报警。　　2系统各模块设计　　2.1电源模块设计　　电源模块主要由整流电路、滤波电路、集成稳压电路等组成。电源模块如图2所示。

4、220V的交流电通过变压器TR1转变为14V交流电，经四个二极管D1D4（型号1N4007）桥式整流后将14V交流电压变成脉动的18V直流电压，再经滤波电容C1（1000μF）、C2（0.01μF）滤除纹波，输出的直流电压经集成稳压芯片7805稳压后得到+5V电压，电容C3（0.1μF）能改善负载的瞬态影响，从而为单片机提供稳定的+5V工作电压[5]。　　2.2单片机及其最小系统　　AT89C52作为控制核心，是一个高性能并且功耗较低的8位单片机，它有40个引脚，32个外部双向输入输出I/O口，内含2个外部中断，3个定时计数器，2个全双工串行

5、通信口，2个读写口线[6]。单片机要正常工作，除了要提供57V左右的电源外，还必须具备最小系统的结构，即晶振和复位电路，在这里我们仍采用经典的晶振和复位电路，其结构和参数不再缀述。单片机40个引脚的功能分配及电路连接见图3所示的系统仿真结构图。　　2.3温度传感器模块　　温度传感器采用DS18B20芯片，该器件无需外部元件，电压范围为3.0V至5.5V，可以和单片机使用同一个电源，测量温度范围为-55℃至+125℃、精度为±0.5℃。在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字[7]

6、，速度更快且直接输出数字温度信号。本系统采用12位分辨率。由于单片机引脚个数的限制，本系统只能最多同时测量3路温度和烟雾情况，所以使用了三块DS18B20芯片。DS18B20芯片引脚使用简单，只有三个引脚接入电路，电源线，地线，另外一个DQ引脚连接单片机，这里三个芯片的DQ引脚分别与单片机的P3.4、P3.5、P3.6端口相连。　　2.4烟雾传感器模块　　MQ-2烟雾传感器适用于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测，具有灵敏度高、响应快、稳定性好、寿命长、驱动电路简单等优点[8]。一般来说，MQ-2检测可燃气体与烟雾的范围为100～100

7、00ppm，其特点在于当烟雾存在时，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，输出的电压就越大，输出电压的范围为05V，若输出的电压足够大，则可不通过放大处理而直接经A/D转换与单片机相连，本文采用AD0832芯片完成A/D转换[9]。MQ-2的静态电压一般为0.3V1V，当有烟雾或可燃气体时就会超出这个范围，可将1V电压设置为阈值，若超出，则报警。7　　因proteus中不含MQ-2仿真模型，且MQ-2的工作特性与光敏电阻相仿，所以在仿真中使用一个光敏电阻代替MQ-2，再串联一个可调电阻共同接入+5V的电源。可调电阻有两个作用，一是调节MQ

8、-2的静态电压值，使其处于合适的范围，即对MQ-2进行校准；二是调节MQ-2的灵敏度。　　AD0832芯片工作时需要的CLK信号由单片机软件编程实现。　　2.5液晶