火災煙霧報警系統的設計

摘要：主要對火災報警控制器的理論做了深入的研究，使用單片機，選用煙霧傳感器、紅外傳感器等多個傳感器作為敏感元件，結合信息融合技術，全面闡述了研制火災報警控制器硬件部分和軟件部分的方法。采用protel99繪制電路圖并進行電路仿真，證明整個系統電路設計合理，性能安全可靠。
關鍵詞：火災報警系統；C8051F單片機；紅外傳感器

0 引言
隨著我國經濟的高速發展，人民生活水平大幅度提高，現代建筑不斷增多，各種生產、辦公以及居住場所火災大增，塑料制品和雙層玻璃的大量應用，使火場的外部救援困難重重。火災一旦發生，將對人的生命財產造成極大的危害。現代建筑具有智能化的時代特征，火災自動報警系統探測火災隱患，肩負安全防范重任，在現代智能建筑中起著極其重要的安全保障作用。因此，設計簡單實用的火災報警控制系統
有著防止和減少火災危害、保護人身安全和財產安全的重要意義。

1 系統的總體構架
火災煙霧報警系統的基本功能是通過監測周圍環境的紅外信號和煙霧濃度而進行火災報警，呼吁人們及時采取有效措施消滅火源，減少損失。
本系統的總體框圖如圖1所示，現對該圖進行簡要說明：

傳感器模塊主要由紅外探測器和煙霧探測器組成，主要負責采集周圍環境信息。信號處理部分將傳感器的輸出信號進行加工處理，再傳給中央控制單元，接收并處理火災報警信號，輸出報警信號等。

2 系統硬件電路的設計
2．1 中央處理器
本系統采用C8051F005作為CPU，它具有一個32 K字節FLASH存儲器并與8051兼容的微控制器內核。具有UART串行接口和具有5個捕捉／比較模塊的可編程計數器／定時器陣列及6個定時器陣列(PCA)模塊，此外還根據不同的需要集成了SMBus／I2C、SPI、USB、CAN、LIN等，以及RTC部件。還有4個通用的16位定時器和4字節寬的通用數字FD端口。C8051F005有2304字節的RAM，執行速度可達25MIPS。片內具有的VDD監視器、溫度傳感器和時鐘振蕩器的MCU是真正能獨立工作的片上系統。
2．2 傳感器模塊
根據設計本系統的實際情況，為了提高火災監控系統的功能和可靠性，保證自動滅火系統的動作的準確性，傳感器模塊由紅外傳感器和煙霧傳感器組成。
本系統采用熱釋電紅外傳感器，它的工作波長為4．35±0．15 um。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元，干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。
圖2是一個雙探測元的熱釋電紅外傳感器的結構示意圖。該傳感器將兩個極性相反，特性一致的探測元串接在一起，目的在于消除因環境溫度和本身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號可在內部相互抵消的原理，使傳感器起到補償作用，對于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅耳透鏡，將其聚焦后加至兩個探測元L。因此傳感器會輸出探測電壓。

HIS-07是離子感煙探測器電離室，室內安裝一個高性能低活度Am-241電離源。單源雙室結構，體積小，便于安裝在小型報警器中。在無煙或無燃燒物時，收集極除受電離電流統計漲落影響外，保持平衡電位。當煙進入電離室時對電離電流產生影響，易于進煙的外電離室受影響大于內電離室，電離電流下降，收集極重新充電直到新的平衡電位，這種電位變化可傳到C8051F005的檢測端，經內部邏輯電路處理后，啟動報警電路。