软件开发与应用信息与电脑China Computer&Communication2016年第18期基于单片机的高校学生寝室智能火灾报警系统的设计苏明霞 熊薇薇（武汉华夏理工学院，湖北 武汉 430223）摘 要：现代学生寝室居住密集，寝室无人是常见的现象，一旦发生火灾，后果不堪设想，设计一款适合在学生寝室使用的智能火灾报警器是十分必要的。笔者在分析学生寝室智能火灾系统设计要求的基础上，选择以ATS52为核心，确定控制系统所要求完成的主要任务，完成了总体方案的设计，并设计了前端检测电路，再根据系统需求完成了用户端报警器的设计，结果表明该系统可实现实时监测及远程报警，结构简单、易操作。关键词：单片机；智能火灾报警；温度传感器；烟雾传感器中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2016）18-094-02１ 背景分析控制芯片来完成温度和烟雾浓度数据采集，对数据进行判断随着社会经济、各类工业和科学技术的发展，易燃材料来决定是否发出报警信号，通过RS232与上位机进行实时增多，火灾的危险性日益增加，火灾次数、火灾造成的人员通讯，以及通过数码管显示室内温度，通过键盘设定拨号号伤亡和经济损失逐渐增多，火灾成了国内外普遍关注的问题。码，同时对温度烟雾浓度数据进行存储等一系列任务，选用对高校而言，现在高校学生寝室人员密集，一旦发生火灾，后ATS52能满足系统的需要，准确发出控制信号。果不堪设想。随着现代学习节奏的加快，寝室无人是常见的现象。这将导致失火时，由于得不到及时处理，给学生带来重大财产损失。因此，高校寝室管理当中，如何能够及时通知或处理寝室无人时发生的异常情况成了必须要解决的问题。针对这一难题，本文设计了一种适用于寝室无人时充当“小哨兵”的作用，在发生火灾时采取适当措施并发出报警的系统。本系统主要监测温度、烟雾、气体浓度等，当参数达到设定的参数的标准时进行声光报警和自动拨号119进行报警，并告知报警的具体位置、发生的时间。图１ 总体设计方框图２ 总体方案设计3.2 温度采集模块本系统作为一个完整的高校学生寝室智能化系统的子系在温度采集模块当中，采用抗干扰能力强的新型数字温统，主要工作是设计报警控制系统，具体包括主控模块、温度度传感器，新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精采集模块、气体浓度采集模块、报警显示模块四大模块。系统度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点，在的工作流程大致如下：温度采集模块、气体浓度采集模块采集实际应用中取得了良好的测温效果。到的温度和烟雾浓度大于设定值，主控模块驱动报警显示模因此，本系统温度采集模块采用DS18B20芯片。该芯块，发出报警信息，并自动拨号实现报警，并在LCD上显示片只有3个引脚，一个电源引脚，一个接地引脚，一个数据位置和时间，当无报警信息产生时，LCD实时显示当前的温度、引脚直接跟单片机相连，按照芯片内部格式进行数据转换后浓度等，同时主控模块通过串口与上位机实时通信。考虑到该主控模块即可读取正确的温度值，编程简单，精确度高。如系统的实际应用环境，总体设计方案方框图如图1所示。果多个点要测温度时，只需在该点放置该芯片，单片机在一个信号线上能准确读取来自各传感器的温度值。３ 硬件电路设计3.3 气体采集模块3.1 控制芯片气体采集模块，考虑到本设计是针对高校寝室，所以本本系统选用ATS52作为核心控制芯片。ATS52是设计决定采用MQ-2气敏传感器。该种传感器为一种常用的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。在本系统中需要半导体气体传感器，是一种适用于监测CO和烟雾的传感器。作者简介：苏明霞（1982-），女，湖北仙桃人，硕士，讲师。研究方向：无线传感器网络及嵌入式方向。— ９４ —2016年信息与电脑9下-正文.indd 942016/12/19 8:59:18信息与电脑2016年第18期China Computer&Communication软件开发与应用它是一种体电阻控制型的气敏器件，其阻值随被测气体的浓含自动拨号子程序、数据存储子程序、温度读取子程序。度（成分）而变化，引脚的电位计用于设置TTL电平输出端主程序主要实现系统的初始化功能（包括对ATS52的的阈值，当传感器感应到的烟雾浓度大于该阈值时，TTL输初始化设置，8255A和MT8888的初始化设置），并采集温度出低电平，平时为高电平，输出的低电平提供给单片机一个和烟雾浓度数据，调用存储子程序完成对数据的存储，必要时触发信号，使报警器报警，从而完成了对火灾发生时烟雾浓调用自动拨号子程序，发出报警信号，并与上位机实时通信。度的检测。具体的电路图如图2所示：自动拨号子程序自动拨号环节是本系统的重要环节，在获取火灾信号之后通过自动拨号系统将火灾信息迅速传递给相关人员（如119），以便迅速采取灭火措施。在本系统中自动拨号功能的设计以MT8888为核心，应将MT8888设定为DTMF模式，并使之工作于突发模式，突发和暂停时间各为51±1ms；数据存储子程序存储检测到得温度数据，以便调出温度数据进行检查，这对一个完整的火灾报警系统来说是十分必要的，在本系统中采用基于IIC总线的24C芯片作为系统的存储器；温度读取子程序主要完成实现DS1820的调用中断管理、测量温度值的计算及温度值的显示等功能。DS1820自动的分辨率可以通过编程进行选择。通过LED显示读取的温图２ 气体传感器电路度值，并允许中断的产生，修正温度值，实现及时的温度测量。3.4 用户端报警器设计５ 结 语在用户端报警器设计中，键盘主要用矩阵键盘来实现，智能火灾报警系统是一个集信号检测、传输、处理和控LCD液晶采用LCD1602显示器，通过LCD显示输入报警号制于一体的控制系统，代表了当前火灾报警系统的发展方向。码。采用6位数码管，在无警情时，显示由DS18B20测试的由于学生寝室居住人群密集，且寝室无人是常见的现象，一旦温度值。当温度超过设定的值时，要进行自动拨号报警。发生火灾，后果不堪设想。失火时，如果得不到及时处理，将自动拨号报警功能主要采用MT8888芯片来实现，给学生带来重大财产损失。设计一个报警装置，能够及时通知MT8888芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，或处理寝室无人时发生的异常情况，从而将损失减少到最低。能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，本文在分析学生寝室智能火灾系统设计要求的基础上，可与TTL电平兼容，并可方便地进行编程控制。其自动拨号以ATS52为核心，完成了对前端检测电路及用户端报警器报警电路如图3所示：的设计，并选择C语言作为编程语言，完成了相应的编程工作。该系统采用单片机作为控制核心，通过处理用户端传感器送出的信号，实现相应的报警功能。系统可实现实时监测显示及远程报警，结构简单、易操作。参考文献[1]张守和.单片机典型模块设计实例导航(第2版)[M].北京:人民邮电出版社,2008.[2]金发庆.传感器技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2004.图３ 自动拨号电路[3]王曙霞.单片机实验与实训指导[M].西安:西安电子在设计一个应用系统时，要考虑到实际环境的需要。当科技大学出版社,2007.没有任何警情时，希望电话外线是一直连在话机上的，系统[4]蒋佳佳,段发阶.智能火灾两级报警与联动控制系统与电话外线断开，只有当需要报警时系统才接上电话外线。的设计[J].传感技术学报,2010,23(4):373-376.如果有火灾发生或某些其他情况发生，单纯的自动拨号还是[5]X Wang,J Xiao,M Bao.Multi-sensor Fire Detection 会给用户带来经济损失。可以在火灾发生的情况下发出警铃，Algorithm for Ship Fire Alarm System Using Neural Fuzzy 让更多的人知道发生火灾，避免损失的扩大。Network[A]//International Conference on Signal Processing４ 软件设计[C].2000(3):1602-1605.软件程序设计部分主要包含主程序和子程序，子程序包[6]代新鹏,王书茂.MT8888在家庭安全自动报警系统中的应用[J].微计算机信息,2005,21(5):113-114.— ９５ —2016年信息与电脑9下-正文.indd 952016/12/19 8:59:18
