基于51單片機(jī)防火系統(tǒng)的研究

趙素玲

【摘 要】隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，市場上流行的防火裝置的種類也是越來越多。這些裝置確實(shí)可以起到一定的防火作用，但是它們也都有著一些這樣或者那樣的不足與缺點(diǎn)。首先就是它們的價(jià)格昂貴，普通家庭很難負(fù)擔(dān)的起。其次它們的安裝和使用大多比較復(fù)雜，難以掌握，而且功能固定單一。因此作者設(shè)計(jì)出一種新型的防火裝置，利用單片機(jī)作為控制單元，利用熱釋電紅外感應(yīng)器進(jìn)行溫度的采集與檢測，然后反饋給控制端。根據(jù)溫度的變化給出報(bào)警，讓火災(zāi)在第一時(shí)間得到控制。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；紅外傳感器；數(shù)據(jù)采集；報(bào)警

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 熱釋電紅外傳感器電路設(shè)計(jì)

紅外技術(shù)在現(xiàn)代生活中應(yīng)用越來越廣泛，例如自動(dòng)門、自動(dòng)升降窗簾、自動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)等。本裝置主要是利用紅外技術(shù)進(jìn)行溫度的檢測，隨時(shí)對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后反饋給控制中心從而發(fā)出預(yù)報(bào)示警。紅外技術(shù)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）抗干擾能力強(qiáng)，測量不受周圍其他因素影響，可以準(zhǔn)確的測量出需要的溫度；

（2）測量范圍很大，能達(dá)到十幾米甚至更遠(yuǎn)；

（3）反應(yīng)靈敏，測量的時(shí)間短、迅速，可以最短時(shí)間的檢測并反饋和報(bào)警；

（4）非接觸性測量，只要在紅外線覆蓋范圍內(nèi)就可以準(zhǔn)確的測量。

熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應(yīng)原理的紅外傳感器。傳感器安裝在需要檢測的區(qū)域，當(dāng)感測區(qū)無人移動(dòng)時(shí)，傳感器周圍的溫度是恒定的，紅外輻射反饋給電晶體的是恒定的溫度，因此電晶體并不會(huì)發(fā)生任何的改變。反之，當(dāng)感測區(qū)有人進(jìn)行活動(dòng)時(shí)，區(qū)域內(nèi)的溫度會(huì)瞬間發(fā)生改變，這個(gè)時(shí)候傳感器內(nèi)的電晶體也是會(huì)瞬間隨著溫度的上升而發(fā)生改變，形成一個(gè)明顯的外電場。

放大電路就將輸入微弱的信號(hào)進(jìn)行放大，然后容易被檢測到。LM358是一種功能強(qiáng)大的放大器，它的功耗小、性能強(qiáng)大、價(jià)格適中，所以在放大電路中我選用LM358芯片。

1.2 溫度檢測電路設(shè)計(jì)

本裝置采用的是DS18B20溫度傳感器，DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字直讀方式。此傳感器體積小、功耗小、功能強(qiáng)大，其引腳分布如圖1所示：

DS18B20引腳功能說明如下：

（1）NC（1、2、6、7、8腳）：空引腳，懸空不使用；

（2）VDD（3腳）：可選電源腳，電源電壓范圍3～5.5V。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地；

（3）DQ（4腳）：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳。漏極開路，常態(tài)下高電平。

1.3 鍵盤電路設(shè)計(jì)

在鍵盤的選擇上也是在獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤之間進(jìn)行了仔細(xì)的篩選。獨(dú)立鍵盤顧名思義就是每一個(gè)按鈕都要連接一個(gè)I/O，這樣對電路的復(fù)雜化與耗費(fèi)材料還是影響蠻大的，另一種矩陣型就彌補(bǔ)了這一點(diǎn)。相比較獨(dú)立式鍵盤，矩陣型鍵盤不但包括獨(dú)立式鍵盤的優(yōu)點(diǎn)，還有著許多它沒有的其他功能，其電路圖如圖2所示：

另外還有顯示電路的設(shè)計(jì)，我們在系統(tǒng)中選用的是利用七段數(shù)碼管進(jìn)行顯示，采用的是共陰極接法，靜態(tài)顯示方式，這部分電路比較簡單在此我們就不多介紹了。

2 系統(tǒng)原理圖

本裝置包括紅外檢測模塊、傳輸模塊、報(bào)警模塊以及顯示模塊等幾大部分。本系統(tǒng)采用的是AT89S51單片機(jī)，AT89S51是一種功能很強(qiáng)大的51單片機(jī)芯片，應(yīng)用廣泛在此就不多介紹了。系統(tǒng)基本原理如圖3所示。由基本原理圖可以看出，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還是非常簡單的，而且包含的元器件少，并且元器件的價(jià)格便宜。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

由于篇幅有限在此我們就不給出裝置程序了，只給出流程圖。流程圖也比較簡單，但是確是我們這個(gè)裝置的靈魂。系統(tǒng)流程圖如圖4所示：

這個(gè)裝置的好處在于價(jià)格低廉、使用方便、環(huán)境適用性強(qiáng)，可以方便的安裝在需要的地方，大部分環(huán)境中都可以使用。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]李萍.AT89S51單片機(jī)原理、開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例，中國電力出版社，2008.endprint