基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)，包括單片機、煙霧傳感器、模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LED顯示電路；所述煙霧傳感器與模數(shù)轉換模塊連接，所述模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LCD顯示電路分別與單片機連接；所述煙霧傳感器用于采集周圍環(huán)境的煙霧濃度，并將煙霧濃度數(shù)據(jù)經模數(shù)轉換后發(fā)送到單片機；所述溫度傳感器用于采集周圍環(huán)境的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機；所述按鍵電路用于改變火災報警的預設值；所述聲光報警器用于在煙霧濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)超過預設值時，發(fā)出報警；所述LED顯示電路用于顯示采集的數(shù)據(jù)。本實用新型具有一定的可靠性、智能化、穩(wěn)定性、方便、低廉等特點，具有一定的使用價值。
【專利說明】基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種報警系統(tǒng)，特別涉及一種火災自動報警系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]從原始社會開始，人類社會就懂得使用火來進行一系列的社會活動，到現(xiàn)在進入了文明社會，火也同樣也給我們帶來很大的便利。但是如果我們對火使用不當或者失去控制的時候，火就會給我們帶來意想不到的災害。據(jù)資料顯示，全球每天發(fā)生火災事故就有I萬多起，以致數(shù)百人喪生。而我國每年發(fā)生火災就有約4萬起，給人們帶來很大的傷害。
[0003]嚴峻事實告訴我們防火的重要性，人們的生活條件改善和社會經濟的提高，周圍火災隱患存在的也越來越多，引起火災的因素也越來越多，如果發(fā)生火災將會造成社會經濟的極大損失以及影響社會治安，威脅人們的生命安全，造成社會的不和諧和人們心靈的不安。殘酷的事實告訴人們防火和火災報警的重要性，人們認識到了實時的監(jiān)控、報警火災的重要，良好的火災自動報警系統(tǒng)也發(fā)揮的越來越重要的地位，它可以幫助人們減少不必要的損失。
[0004]信息時代的變革和人們研究科技水平的提高，這就出現(xiàn)了功能齊全的火災自動報警系統(tǒng)，而且還能帶有聯(lián)動設備功能的。我國火災自動報警技術的研究和使用以及系統(tǒng)的開發(fā)都比較晚，很多技術和規(guī)章制度體系還不成熟。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的就是提供一種基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)。
[0006]本實用新型的該目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)，包括單片機、煙霧傳感器、模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LED顯示電路；所述煙霧傳感器與模數(shù)轉換模塊連接，所述模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LCD顯示電路分別與單片機連接；所述煙霧傳感器用于采集周圍環(huán)境的煙霧濃度，并將煙霧濃度數(shù)據(jù)經模數(shù)轉換后發(fā)送到單片機；所述溫度傳感器用于采集周圍環(huán)境的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機；所述按鍵電路用于改變火災報警的預設值；所述聲光報警器用于在煙霧濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)超過預設值時，發(fā)出報警；所述LED顯示電路用于顯示采集的數(shù)據(jù)。
[0007]進一步，所述煙霧傳感器為MQ-5，所述模數(shù)轉換模塊為AD0832，所述煙霧傳感器的1、3、5管腳接電源，所述煙霧傳感器的管腳2、4之間接滑動變阻器，所述煙霧傳感器的管腳2、6接所述模數(shù)轉換模塊的CHO端，所述煙霧傳感器的管腳4接地。
[0008]進一步，所述模數(shù)轉換器的CS管腳接單片機的P2.7管腳，所述模數(shù)轉換模塊的CLK管腳接單片機的P2.5管腳，模數(shù)轉換模塊的DO、Dl管腳接單片機的P2.6管腳。
[0009]進一步，所述聲光報警器包括聲報警模塊和光報警模塊，所述聲報警模塊包括電阻R2、三極管Ql和蜂鳴器，所述電阻R2的一端接單片機的P2.0管腳，電阻R2的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極接電源，三極管的集電極經蜂鳴器接地；所述光報警模塊包括電阻R4和發(fā)光二極管D2，所述電阻R4的一端與單片機的P2.1管腳接連，電阻的另一端與發(fā)光二極管D2的陰極連接，發(fā)光二極管D2的陽極與電源連接。
[0010]進一步，所述的火災報警系統(tǒng)還包括GSM短信模塊，用于將報警信息發(fā)送到用戶。
[0011]由于采用了上述技術方案，本實用新型具有如下的優(yōu)點:
[0012]本實用新型是采用單片機為核心的控制單元，單片機的外圍電路連接不同的傳感器進行對火災的探測，如果發(fā)生火災，火災自動報警系統(tǒng)將發(fā)出聲光報警，并通過單片機控制GSM模塊發(fā)送短信給用戶。本實用新型具有一定的可靠性、智能化、穩(wěn)定性、方便、低廉等特點，具有一定的使用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]本實用新型的【專利附圖】

【附圖說明】如下。
[0014]圖1為火災自動報警系統(tǒng)的結構原理圖；
[0015]圖2為單片機最小系統(tǒng)的電路連接圖；
[0016]圖3為煙霧傳感器的連接圖；
[0017]圖4為溫度檢測模塊連接圖；
[0018]圖5為報警硬件電路圖；
[0019]圖6為TC35i模塊的連接圖；
[0020]圖7 TC35i模塊與單片機連接圖；
[0021 ]圖8為LED顯示電路圖；
[0022]圖9為按鍵電路連接圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0024]如圖1所示，基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)，包括單片機、煙霧傳感器、模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LED顯示電路；所述煙霧傳感器與模數(shù)轉換模塊連接，所述模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LCD顯示電路分別與單片機連接；所述煙霧傳感器用于采集周圍環(huán)境的煙霧濃度，并將煙霧濃度數(shù)據(jù)經模數(shù)轉換后發(fā)送到單片機；所述溫度傳感器用于采集周圍環(huán)境的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機；所述按鍵電路用于改變火災報警的預設值；所述聲光報警器用于在煙霧濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)超過預設值時，發(fā)出報警；所述LED顯示電路用于顯示采集的數(shù)據(jù)。
[0025]當系統(tǒng)中的傳感器檢測出有火情信號，如果檢測到的火情采樣值與按鍵設定的上限預設值進行比較，如果超過上限預設值，單片機分析處理后而發(fā)出聲光報警。還有LCD顯示當時環(huán)境的氣體濃度值和火警溫度的值以及它們的上限預設值，GSM模塊發(fā)送短信給用戶告知發(fā)生火災了。這樣就可以迅速撥打電話給消防隊組織滅火。
[0026]圖2為單片機最小系統(tǒng)電路連接圖。
[0027]AT89C51單片機有40個引腳，其中它有兩個存儲器是數(shù)字存儲器和程序存儲器，并且這兩個存儲器的訪問方式也是有內外之分。AT89C51的功能部件，是將串行通信接口和其它器件集合在一個芯片上，形成一個簡單的微型計算機，也就是一個微控制器。單片機最小系統(tǒng)電路是本系統(tǒng)進行工作的基礎單元，是進行控制本系統(tǒng)與其他外圍電路的基礎。其中包括單片機、晶振電路(時鐘電路)、復位電路三個部分，單片機是控制電路的核心。晶振電路由晶振Yl、電容CYl和電容CY2組成，復位電路由電阻容CRl、按鍵SI和電阻R3組成。
[0028]如圖3所示，所述煙霧傳感器為MQ-5，所述模數(shù)轉換模塊為AD0832，所述煙霧傳感器的1、3、5管腳接電源，所述煙霧傳感器的管腳2、4之間接滑動變阻器，所述煙霧傳感器的管腳2、6接所述模數(shù)轉換模塊的CHO端，所述煙霧傳感器的管腳4接地。
[0029]MQ-5傳感器屬于電阻型半導體氣敏傳感器，該傳感器對甲烷有比較強的敏感，而且對可燃氣體有比較寬的敏感范圍，響應速度快，穩(wěn)定性好，測量操作簡單，價格低廉，能選擇性地檢測某種特定性質的單一氣體，而對共存的其他氣體不響應。當煙霧傳感器遇到煙霧、氣體時它就會改變它原來的正常狀態(tài)，這時煙霧傳感器的電阻值會下降。當它沒有檢測到煙霧、氣體時就會變回正常狀態(tài)。
[0030]可燃氣體接觸半導體表面會被吸附，因為半導體吸附的負離子放出，這個時候可燃氣體以正離子方式向器件放出電子，形成正離子吸附。這時半導體的電子密度會增加，器件的阻值會下降。由于空氣中的含氧量為21%，因此氣體被氧化時的吸附量也是恒定的，器件阻值也就相對固定。如可燃氣體的體積分數(shù)(濃度)發(fā)生變化，其阻值也將變化。這就可以從器件阻值的變化得知吸附可燃氣體的體積分數(shù)(濃度)。當傳感器正常工作時，根據(jù)分壓原理，傳感器與滑動變阻器分壓，這時滑動變阻器的兩端有較小的電壓值，即保證傳感器隨時能檢測到火警信號，當通過檢測端檢測有氣體和煙霧時，這時滑動變阻器的阻值會發(fā)生變化，檢測產生的模擬信號，并通過6端口送給AD轉換器轉換成數(shù)字信號，之后送給單片機在進行分析處理。
[0031]圖4為溫度檢測模塊連接圖，在本實施例中，采用器件DS18B20作為溫度的檢測，由于這個溫度傳感器采用的是單總線協(xié)議，就不需要經過A/D轉換器轉換就可以直接連接到單片機進行控制。其中DQ為數(shù)據(jù)1/0，常態(tài)下為高電平。如果單片機接收到的溫度值大于系統(tǒng)溫度的上限預設值，則會進行聲光報警和將報警提醒信息發(fā)送給用戶。如果單片機接收到的溫度值不大于系統(tǒng)的上限預設值，則不發(fā)生聲光報警和報警提醒信息。檢測到的溫度值通過IXD1602顯示。
[0032]DS18B20的I/O端口(即端口 2)連接到單片機的Pl.3，端口 I連到接地端，端口 3連到電源端。溫度傳感器測溫原理，就是把溫度轉換成16位的有符號二進制，并存儲在存儲器上。再通過I/O把數(shù)據(jù)轉到單片機，單片機通過軟件編程的上下限溫度值寫入寄存器。這就可以將檢測到的溫度值與預設上限值進行比較了。根據(jù)上面分析，當DS18B20檢測到火警信號時，溫度檢測模塊就進行工作。反之停止工作。當數(shù)字溫度傳感器讀取被測溫度值經過單片機程序的分析處理。單片機才對其被測溫度值與上限預設值進行比較，如果大于上限預設值就發(fā)生報警，反之不發(fā)生報警。對于電阻R5主要用于加大溫度傳感器的驅動電流，彌補了單片機I/O的驅動功能的不足。
[0033]如圖5所示，所述聲光報警器包括聲報警模塊和光報警模塊，所述聲報警模塊包括電阻R2、三極管Ql和蜂鳴器，所述電阻R2的一端接單片機的P2.0管腳，電阻R2的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極接電源，三極管的集電極經蜂鳴器接地；所述光報警模塊包括電阻R4和發(fā)光二極管D2，所述電阻R4的一端與單片機的P2.1管腳接連，電阻的另一端與發(fā)光二極管D2的陰極連接，發(fā)光二極管D2的陽極與電源連接。
[0034]聲光報警器的具體工作過程為:當系統(tǒng)正常時，單片機通過電路控制Dl燈亮；當煙霧檢測值和溫度檢測值達到上限預設值時，D2燈閃爍。三極管Ql起到開關作用，當P2.0為高電平，三極管Ql導通，則蜂鳴器會發(fā)出蜂鳴聲；當P2.0為低電平，三極管Ql關閉，則蜂鳴器就會停止蜂鳴聲
[0035]作為對本實施例的進一步改進，所述的火災報警系統(tǒng)還包括GSM短信模塊，用于將報警信息發(fā)送到用戶。
[0036]圖6為TC35i模塊的連接圖；圖7 TC35i模塊與單片機連接圖。
[0037]TC35i模塊有40個引腳，它的引腳是通過一個ZIF連接器引出來。本實施例中，用于控制GSM模塊實現(xiàn)短信的發(fā)送，其方法是通過單片機編寫AT控制指令實現(xiàn)GSM報警短信的發(fā)送。單片機的兩個I/O 口(即P3.0和P3.1)連到TC35i模塊而實現(xiàn)GSM短信發(fā)送功能，其中AT指令是GSM模塊控制命令，由生產通訊廠家編制好了。當TC35i模塊中的LED (黃色)熄滅，說明TC35i處在關閉狀態(tài)；如果LED (黃色)亮600ms/滅600ms，說明SM卡沒插到TC35i模塊；如果LED (黃色)亮750ms/滅3s，說明TC35i處在待機狀態(tài)。
[0038]圖8為LED顯示電路圖，在本實施例中是采用液晶1602來顯示煙霧的濃度和溫度的大小，能實時監(jiān)視到當時環(huán)境的煙霧和溫度的安全情況，能提前掌握系統(tǒng)的安全系數(shù)、并提前做好應急方案預防火災的發(fā)生。本實施例中的PO 口用作通用I/O 口，內部沒有上拉電阻，是開漏的，不管它驅動多大，都沒有電源，它要驅動LCD顯示時就必須有電源驅動，否則亮不了，所以需要外接電源。接上電阻起到限流的作用。PO 口為輸入就要先置1，因為上拉場效應管一直截止，如不置1，下拉場效應管導通，這樣永遠只會讀O。寫I時下拉場效應管截止，才可正確讀入數(shù)據(jù)。
[0039]本實施例采用按鍵用于改變火災報警的預設值，能夠最大限度的保證安全?？梢愿鶕?jù)系統(tǒng)的不同指標要求和環(huán)境的變化情況而改變火災報警預設值。圖9中的按鍵S2為設置鍵，S3為報警參數(shù)預設值的加大鍵。S4為報警參數(shù)預設值的減小鍵。
[0040]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)，其特征在于:包括單片機、煙霧傳感器、模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LED顯示電路；所述煙霧傳感器與模數(shù)轉換模塊連接，所述模數(shù)轉換模塊、溫度傳感器、按鍵電路、聲光報警器和LCD顯示電路分別與單片機連接；所述煙霧傳感器用于采集周圍環(huán)境的煙霧濃度，并將煙霧濃度數(shù)據(jù)經模數(shù)轉換后發(fā)送到單片機；所述溫度傳感器用于采集周圍環(huán)境的溫度，并將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機；所述按鍵電路用于改變火災報警的預設值；所述聲光報警器用于在煙霧濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)超過預設值時，發(fā)出報警；所述LED顯示電路用于顯示采集的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)，其特征在于:所述煙霧傳感器為MQ-5，所述模數(shù)轉換模塊為AD0832，所述煙霧傳感器的1、3、5管腳接電源，所述煙霧傳感器的管腳2、4之間接滑動變阻器，所述煙霧傳感器的管腳2、6接所述模數(shù)轉換模塊的CHO端，所述煙霧傳感器的管腳4接地。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)，其特征在于:所述模數(shù)轉換器的CS管腳接單片機的P2.7管腳，所述模數(shù)轉換模塊的CLK管腳接單片機的P2.5管腳，模數(shù)轉換模塊的DO、Dl管腳接單片機的P2.6管腳。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng),其特征在于:所述聲光報警器包括聲報警模塊和光報警模塊，所述聲報警模塊包括電阻R2、三極管Ql和蜂鳴器，所述電阻R2的一端接單片機的P2.0管腳，電阻R2的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的發(fā)射極接電源，三極管的集電極經蜂鳴器接地；所述光報警模塊包括電阻R4和發(fā)光二極管D2，所述電阻R4的一端與單片機的P2.1管腳接連，電阻的另一端與發(fā)光二極管D2的陰極連接，發(fā)光二極管D2的陽極與電源連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于51單片機的火災自動報警系統(tǒng)，其特征在于:還包括GSM短信模塊，用于將報警信息發(fā)送到用戶。
【文檔編號】G08B17/00GK204066312SQ201420544425
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月22日 優(yōu)先權日:2014年9月22日
【發(fā)明者】劉文博, 王濤 申請人:西北民族大學, 劉文博, 王濤