張江亞 王靜 李煥娜

摘要：本設(shè)計利用STC89C52RC單片機和MQ-2電阻式半導(dǎo)體煙霧傳感器設(shè)計出一種火災(zāi)智能報警控制系統(tǒng)，相對于普通火災(zāi)報警器，本設(shè)計系統(tǒng)性價比相對較高，使用時間長、智能化程度更高、總體構(gòu)造簡單、靈敏、穩(wěn)定、且有較高實用的價值。

關(guān)鍵詞：煙霧、報警器、STC89C52RC

一 前言

1.1火災(zāi)報警器的發(fā)展趨勢

在上世紀(jì)九十年代的時候，火災(zāi)報警儀器的市場還是主要由外國的產(chǎn)品占據(jù)著，外國的產(chǎn)品的安全度高，耐用性好，并且技術(shù)高新。當(dāng)時我國經(jīng)濟高速發(fā)展，對火災(zāi)報警器的需求很大。我國政府推出了相關(guān)的扶持政策，中國的企業(yè)也看到了市場的巨大需求，進(jìn)行火災(zāi)報警器的研究，來提升我國火災(zāi)報警器的缺口。經(jīng)過專家們幾年的辛苦鉆研，我國的火災(zāi)報警器的技術(shù)及質(zhì)量漸漸追趕上來。

1.2火災(zāi)報警器的現(xiàn)狀及特點

依靠中國多年的基本建設(shè)發(fā)展，火災(zāi)報警行業(yè)也得到了高速的發(fā)展，還擁有了同海外知名企業(yè)競爭的能力。從消防報警產(chǎn)品的科技成分上來講，和國外產(chǎn)品相比較，國內(nèi)產(chǎn)品的差異甚微，而且有很多指標(biāo)也比國外產(chǎn)品好很多。但國內(nèi)產(chǎn)品還有很多問題：相比較于國外消防報警儀器的快速穩(wěn)定生產(chǎn)，國內(nèi)的生產(chǎn)還處于起步階段，需要不斷的成長和更新;所以我們和國外的報警儀器在質(zhì)量等方面有不少的不足的地方;且在我們正有規(guī)模化的大型企業(yè)和集團形成，便可以領(lǐng)到國內(nèi)的企業(yè)們向海外市場發(fā)起沖擊，并最后將擁有國外消防報警市場。

二 煙霧檢測報警器的方案設(shè)計

2.1煙霧檢測報警器設(shè)計思路

煙霧檢測報警器是可查出空氣中的煙霧含量，還能過報警的產(chǎn)品，產(chǎn)品的根本構(gòu)成有：煙霧含量接收系統(tǒng)，單片機執(zhí)行系統(tǒng)，模擬變化系統(tǒng)。目前煙霧信號采集儀器都是通過煙霧傳感器，來把煙霧信號變化成虛擬的電信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC1852通過煙霧檢測系統(tǒng)發(fā)射的模擬信號改變?yōu)閱纹瑱C能夠認(rèn)知的數(shù)字信號后傳輸給單片機。單片機將這個數(shù)據(jù)執(zhí)行濾波處理，還將分析后的數(shù)據(jù)加以改變，區(qū)分這個特定數(shù)（又稱火災(zāi)指數(shù)）是大還是相同，要是大于就會運行防火災(zāi)系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)響聲，相同就處于合適狀況。

2.2煙霧傳感器的選型

本設(shè)計中采用的MQ-2型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，屬于表面離子式N型半導(dǎo)體。當(dāng)處于185-295度，二氧化錫招來環(huán)境里氧氣，導(dǎo)致氧分子附著上邊，這時二氧化錫中正電子會變少，這時電阻會上升。如果火災(zāi)發(fā)生，那么晶粒間界處勢壘會和煙霧含量成比例動作，勢必導(dǎo)致電導(dǎo)率改變。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的信息。遇到可燃煙霧（如CH4等）時，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以正離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導(dǎo)體表面;氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使二氧化錫半導(dǎo)體導(dǎo)帶電子密度增加，電阻值下降。而當(dāng)空氣中沒有煙霧時，二氧化錫半導(dǎo)體又會自 動恢復(fù)氧的負(fù)離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是MQ-2型燃性煙霧傳感器檢測可燃煙霧的基本原理。

三 煙霧檢測報警器整體設(shè)計方案

3.1煙霧檢測報警器原理

STC89C52RC單片機是該報警器的關(guān)鍵元件，是否發(fā)生火災(zāi)則依靠 MQ-2傳感器。傳感器發(fā)出的電流信號，電流的幅度大小代表著煙霧的大小。該信號會擴大，在傳到ADC0832.在這里邊把信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行對比，當(dāng)給出的信號在警報值之下，那么代表環(huán)境是沒有發(fā)生火災(zāi)的，不會報警。如果給出的信號在警報值之上，那么代表環(huán)境是發(fā)生火災(zāi)的，就會報警。由于MQ-2傳感器停滯后，再次使用后，它會對溫度有要求，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度以后該傳感器才會收到煙霧的信息。所以我們首先要對觸感器進(jìn)行升溫，時間為一百八十秒。

3.2單片機的選型

STC89C52RC它的特點有使用的電能少、較為綠色環(huán)保、運行操作較高。片內(nèi)含8KB（可經(jīng)受1000次擦寫周期）的FLASH可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM），器件采用CMOS工藝和ATMEL公司的高密度，非易失性存儲器（NURAM）技術(shù)制造，其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與MCS-51兼容，片內(nèi)的FLASH存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲編程器來編程。

3.3 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

ADC0832是與微處理器完全兼容的，并且有8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換的集成芯片。這個D/A芯片價格便宜、接口容易、轉(zhuǎn)換控制方便等優(yōu)點，它的適用范圍比較廣泛，尤其在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用頗為甚多。

一般情況下ADC0832與單片機的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK提供時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1個時鐘脈沖到來之前DI端必須是高電平，表示啟動位。在第2、3個時鐘脈沖到來之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。

3.4 狀態(tài)指示燈及控制鍵電路

狀態(tài)指示燈及控制鍵電路圖如圖3-5所示。單片機STC89C52RC的21腳（P2.0）、22腳（P2-1），控制輸出的狀態(tài)指示燈。如果未發(fā)生火災(zāi)那么綠色的指示會顯示，如果發(fā)生火災(zāi)那么紅色的指示會顯示，會采取應(yīng)急方式，如報警或者采取滅火方式。

四 煙霧檢測報警器的軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件編程使用的是美國Keil Software公司出品的KeilC51，KeilC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之 高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能 體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。

五 總結(jié)

本文使用了自動收取信號和模塊序列，經(jīng)過了透徹分析，了解中國及外國相像儀器的技術(shù)優(yōu)勢，正確的制出系統(tǒng)流程大綱。并對儀器的整體設(shè)計和各個組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計。

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（作者單位：河北科技學(xué)院）