基于單片機(jī)的車(chē)載智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)研究

劉興源

摘要：車(chē)載火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)是駕駛?cè)藛T行駛安全的重要保障，隨著車(chē)載電器的老化和漏油現(xiàn)象逐漸增多，汽車(chē)自燃事故也日漸受到重視。因此，本文介紹了基于車(chē)身環(huán)境考慮的單片機(jī)火災(zāi)探測(cè)的工作原理，分析了單片機(jī)及傳感器的選型和火災(zāi)預(yù)警所采用的控制方法，研究了基于單片機(jī)的車(chē)載智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);火災(zāi)預(yù)警;光電式煙感探測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU892 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）05-0019-02

0 引言

隨著私家車(chē)的保有量不斷增多，現(xiàn)役車(chē)輛的使用年限不斷增長(zhǎng)，車(chē)輛內(nèi)部的電器線路的老化程度也會(huì)不斷加重，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫環(huán)境，潤(rùn)滑油、液力傳動(dòng)液的可燃性，均可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)。電源系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)等的電氣線路絕緣層老化后，遇可燃物易引發(fā)火災(zāi)。鑒于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙中集中了眾多可燃因素，考慮智能火災(zāi)預(yù)警傳感器應(yīng)集中布置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部。

1 煙感傳感器的選型和火災(zāi)預(yù)警的監(jiān)測(cè)方式

本系統(tǒng)所采用的是光電式煙感探測(cè)，火災(zāi)初始階段產(chǎn)生煙霧，采用煙感符合預(yù)警系統(tǒng)所需要的提前時(shí)效性。光電式煙感傳感器原理由發(fā)光元件和光敏元件成對(duì)組成，發(fā)光元件發(fā)出的光由于隔板的阻擋無(wú)法照射到光敏元件上，當(dāng)有煙霧介入時(shí)，通過(guò)顆粒物對(duì)發(fā)光元件造成的光散射，使得一部分光照到光敏元件上，此時(shí)在光敏元件上的光強(qiáng)就發(fā)生了變化，流過(guò)光敏元件的電流也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生改變，所以通過(guò)檢測(cè)電流的變化即可檢測(cè)到是否有煙霧。

2 基于單片機(jī)的車(chē)載智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)研究

2.1 車(chē)載智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)

硬件系統(tǒng)由傳感器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電源等部分組成，其電路見(jiàn)圖1。中控系統(tǒng)選用的是MSP430F2002單片機(jī)，其具有低功耗、集成ADC、運(yùn)算速度快等優(yōu)勢(shì)。傳感部分主要由多個(gè)煙感傳感器組成，布置在汽車(chē)可能發(fā)生火災(zāi)的部位。煙霧探測(cè)部分由紅外光電二極管和接收三極管構(gòu)成，給LED1接了電阻R4以達(dá)到限流的目的，電阻R5作用是提供煙感信號(hào)輸出電壓。經(jīng)過(guò)C1電容濾波處理后的電壓信號(hào)由信號(hào)放大器（LM324）進(jìn)行信號(hào)放大，系統(tǒng)選用反相放大，放大倍數(shù)-50倍。放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)C2（0.01μF）的濾波處理，傳入到中控系統(tǒng)中進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)由燈光和聲音兩部分構(gòu)成。聲音預(yù)警部分由三極管（8550）的基極串入1kΩ電阻接入系統(tǒng)，集電極接蜂鳴器，由單片機(jī)控制聲音的發(fā)出與停止;燈光預(yù)警由LED發(fā)光二極管構(gòu)成。在系統(tǒng)判定有煙時(shí)，發(fā)出聲光預(yù)警。

汽車(chē)電源需要通過(guò)LM7805進(jìn)行穩(wěn)壓處理，處理成為5V的電壓后通過(guò)LM317控制端的變阻器調(diào)整至輸出電壓為最終了、可通入系統(tǒng)的電壓3.0V。考慮到誤判情況可能會(huì)出現(xiàn)，硬件系統(tǒng)中加入了手動(dòng)操作部分來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)誤判，可以通過(guò)重啟系統(tǒng)來(lái)關(guān)閉錯(cuò)誤預(yù)警。

2.2 車(chē)載智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖2所示。汽車(chē)啟動(dòng)，系統(tǒng)通電進(jìn)入初始化，設(shè)置中斷，設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)置定時(shí)器，打開(kāi)中斷，單片機(jī)進(jìn)入低功耗工作模式，定時(shí)器喚醒單片機(jī)退出低功耗模式。然后系統(tǒng)判斷煙感數(shù)字信號(hào)值是否超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值，若沒(méi)有則返回到進(jìn)入低功耗步驟;若超過(guò)則判為有效信號(hào)，并多次判斷，反復(fù)確認(rèn)信號(hào)是否準(zhǔn)確，最終由中控輸出聲光預(yù)警指令，由喇叭和燈光向車(chē)內(nèi)人員反饋有效的預(yù)警信息。如經(jīng)檢查并沒(méi)有出現(xiàn)火情或是故障處得到處理，則可通過(guò)手動(dòng)控制關(guān)閉處于預(yù)警狀態(tài)系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

由于近幾年汽車(chē)火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，使得汽車(chē)火災(zāi)預(yù)警逐漸受到重視。雖然國(guó)內(nèi)外在智能火災(zāi)預(yù)警方面已研究多年，但是針對(duì)私家車(chē)的智能火災(zāi)預(yù)警研究還是初始階段，所以針對(duì)汽車(chē)提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)全面的、低功耗的、智能的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)減少汽車(chē)火災(zāi)事故具有積極意義。

參考文獻(xiàn)

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