基于单片机的消防火灾自动报警器设计与实现

2022-09-11

火灾自动报警系统, 作为智能建筑中的一个重要子系统, 其重要性是众所周知的。要在智能建筑中创造一个安全舒适的环境, 消防安全是其中的一个重要的方面。火灾自动报警系统, 作为火灾的先期预报、火灾的及时扑灭、保障人身和财产安全, 起到了不可替代的作用。

1 本课题研究的技术关键

(1) 火灾自动报警系统组成, 一般包括触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置和电源四部分。复杂系统还包括消防控制设备。

(2) 显示器件:采用数码管显示器作为显示器件。由于键盘和显示的LED以及数码管的数目较多, 因此CPU必须要外接扩展接口。这里选择键盘显示管理芯片8279管理键盘显示部分。

(3) 软件设计:在火警巡检的数据处理中, 有大量的数据要计算。同样, 在A/D转换过程也有大量的数据要求及时处理。所以采用高级语言无疑会在编程上更加容易和方便。本软件设计采用PL/M96语言。

2 火灾自动报警器系统的组成

火灾自动报警系统组成, 一般包括触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置和电源四部分。复杂系统还包括消防控制设备。

消防火灾自动报警器是一个单片机设计的大型综合系统, 所有设计要求是根据国家相关部门的消防火灾自动报警器规范而制定。同时, 因为消防火灾自动报警器工作环境比较差, 所以在进行设计时, 还要进行抗干扰和稳定性的考虑。

本文所设计的消防火灾自动报警器的功能包括火灾报警探测器巡检系统, 键盘操作, 几个LED以及数码管显示的火警故障显示系统。

3 硬件电路的设计

根据国家相关部门的消防火灾自动报警器规范, 需要在规定的时间内完成火灾报警探测器的巡检。另外, 由于需要对电源系统、总线系统的电压进行数据采集和分析, 因此对于CPU的速度有一定得要求。这里选择的单片机的型号为Intel 80C196KB。该单片机内部总线为16位, 并集成了A/D、高速I/O口、PWM、串行通信口、定时/计数器等接口电路。功能强大, 指令效率高, 速度快, 为提高开发消防火灾自动报警器的性能提供了保证。

利用80C196KB的多路A/D, 对模拟信号输入采用高速、高分辨率采样, 特别是对二次电压、电流瞬时值进行连续采样, 为实现检测电压变化提供了保证。利用80C196KB的多路高速I/O, 可以快速地接收输入信号, 并对信号进行数据处理。

单片机应用系统中使用的显示器件主要有笔段式发光二极管、液晶显示器, 本次采用数码管显示器作为显示器件。由于键盘和显示的LED以及数码管的数目较多, 因此CPU必须要外接扩展接口。这里选择键盘显示管理芯片8279管理键盘显示部分。

火警巡检系统设计总体方案是采用两总线的IC设计, 根据国家规定的标准, 总线的电压为24V。采用与火灾报警探测器所在用的地址码芯片系列作为传送和采集数据的工具。将CPU发出的并行数据通过地址译码芯片转变成一组串行数据, 通过两总线的高电位线传送到火灾报警器探测器, 然后将火灾报警探测器返回的串行数据通过地址译码芯片接收并传递到CPU进行分析。

4 软件设计流程图

在火警巡检的数据处理中, 有大量的数据要计算。同样, 在A/D转换过程也有大量的数据要求及时处理。所以采用高级语言无疑会在编程上更加容易和方便。本软件设计采用PL/M96语言。

根据具体任务的需要, 消防报警的任务是及时地采集到各传感器探测器的数据。所以软件总体的设计思想是以巡检程序为主, 程序始终在巡检程序的循环中进行。

在巡检循环中, 以发一组地址码, 并收回数据, 处理完数据为一个循环, 以发一个地址码, 并收回数据, 处理数据为一个周期, 这个周期的时间为几毫秒到几十毫秒。由于在这一周期里的主要时间是由编译码芯片占用, 所以CPU完全还有时间进行A/D转换的数据处理, 检测电源系统和总线系统的故障情况。

其中, 巡检程序是死循环, 只有中断才能进入别的子程序, 但完成中断以后, 还要回到巡检程序中 (见图1) 。

5 结语

本设计详细介绍了基于51单片机的消防火灾自动报警器的设计, 从硬件和软件方面来说, 基本实现了预期的功能。

本文所设计的消防火灾自动报警器的功能包括火灾报警探测器巡检系统, 键盘操作, 几个LED以及数码管显示的火警故障显示系统。参考以往的自动报警器的技术, 本设计快捷方便又简单, 成本也比较低, 适用于各个场合。通过理论分析和实际测试证明, 本论文提出的方案完全可行、合理, 并且同传统的自动报警器技术相比, 该方案具有减少器件、降低成本、增强灵活性, 以及功能可扩展和硬件可升级等众多优势, 这就使得该技术明显优于其他的自动报警技术, 是消防火灾自动报警器技术的一个主要发展方向。

摘要：本文介绍了基于单片机的消防火灾自动报警器的设计, 讨论了它从软件上实现的过程, 重点在硬件的设计上, 比如:按照要实现的功能选单片机及各个芯片, 还有这些芯片的连接。在文章的最后, 给出了巡检程序、A/D转换子程序、键盘显示程序及输入中断子程序的源程序。自动灭火器的单片机控制系统的出现可以有效的防止火灾的发生, 避免国家财产和人民的生命受到威胁。

关键词：单片机,键盘,数码管显示器,火灾自动报警器,巡检系统,中断