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1系統方案設計

本文設計的智能火災報警系統，以STC89C51單片機為控制核心，以能夠識別多種氣體并且可以雙向檢測的MQ-2半導體氣體煙霧傳感器作為煙霧信號采集電路，數字溫度傳感器DS18B20作為溫度信號采集電路，實時將環境的煙霧和溫度信息傳遞給單片機，經LCD1602實時顯示，同時與預設的閾值比較、判斷是否報警，閾值范圍可通過按鍵自行設置。本設計主要包括信號采集模塊、A/D轉換模塊、主控模塊、手動控制模塊、顯示模塊和報警電路等。

2系統硬件設計

2.1信號采集和A/D轉換模塊

本設計周圍環境的溫度采用DALLAS公司生產的一線式數字溫度傳感器DS18B20進行測量，可直接將溫度轉化成串行數字信號給單片機處理；周圍環境的煙霧信號采用MQ-2煙霧傳感器進行測量，當遇到煙霧及可燃氣體時，煙霧以正離子狀態吸附放出電子，使煙霧傳感器電離子密度增加，電阻值下降。因此通過測量其輸出電壓就可以反映出煙霧的濃度，兩者近似為線性關系，且其模擬輸出端電壓范圍為0~5V。本設計將煙霧傳感器與4.7kΩ電阻串聯，將采集的電壓信號通過ADC0832芯片轉換成數字信號，再送單片機進行處理。

2.2手動控制模塊

本設計的煙霧和溫度報警閾值可以通過加、減按鍵根據使用環境自行調節，另外還設置有緊急報警按鍵以應對突發情況。

2.3主控模塊

本設計采用STC89C51單片機作為主控芯片，該芯片是一款高性能的CMOS8位微處理器，自帶4K可編程Flash存儲器，性價比高，滿足系統的設計需求。

2.4顯示及報警模塊

本設計周圍環境的溫度和煙霧采用LCD1602來實時顯示，另外閾值的設置也可通過LCD顯示。采用蜂鳴器作為聲音報警電路，因蜂鳴器的工作電流較大，單片機的I/O口不能直接驅動，因此本設計蜂鳴器前連接了一個NPN型三極管8550來放大電流。

3系統軟件設計

本設計軟件部分采用模塊化設計，通過Keil公司開發的uVision3編譯器用C51語言編寫，主要由主程序、按鍵掃描子程序、溫度和煙霧顯示及其比較判斷子程序和報警子程序等組成。

4結束語

本設計針對我國的普通家庭用戶，利用國外先進的傳感器技術，探索設計了一款低成本便攜式的智能火災報警系統。本系統以STC89C51單片機為控制核心，DS18B20為溫度采集模塊，MQ-2為煙霧采集模塊，將兩者信息傳給單片機處理并實時顯示，同時與兩者預設的閾值進行比較，判斷是否報警以示提醒，閾值可通過按鍵任意設置，另外還設有緊急報警按鍵以應對突發情況。實驗樣機測試表明，本設計實現了溫度和煙霧的實時顯示，超出閾值時會蜂鳴器報警，為人們的生命和財產安全提供了一層有力的保障，此外本設計還留有無線通信接口，為后續智能家居的物聯網實現做了必要的準備。

作者:邵婷婷高瑛元宏濤單位:延安大學物理與電子信息學院