随着生活水平的提高,汽车已经成为了人们最常用的交通工具。由于故障或工作环境温度过高导致汽车自燃,因此需要设计一种小型、廉价、实用的火灾报警系统。
该系统通过传感器对现场温度、烟雾浓度进行检测,并快速重复检测和延时报警,以判断出是瞬间的异常,还是发生火灾,防止误判。若是发生火灾则启动声光报警,同时通过无线信号发射电路向驾驶员发送无线信号,而驾驶员通过无线接收电路接收报警信号。
1 硬件组成
此系统的硬件组成包括: 温度烟雾传感器、声光报警电路、单片机、无线信号发射和接收电路。温度烟雾传感器,将温度与烟雾浓度信号转化为电信号,经过放大、滤波等处理,输送到 A/D 转换电路,完成模拟信号到数字信号的转换,并与设定的参数值进行比较。声光报警电路与单片机组成报警模块,并由单片机控制实现故障报警、异常报警、火灾报警的功能( 如图 1) 。
1. 1 温度传感器
为了准确的进行火灾报警,方便住宅的应用,这里选择 AD590 单片集成两端感温电流源,其输出电流是以绝对零度( - 273 ℃) 为基准,每增加1 ℃,它会增加1 μA输出电流,但是 A/D 转换芯片 ADC0809要求输入 0 ~ +5 V电压信号,当电阻 R1和电位器R2的电阻之和为 10 kΩ 时,可将输出电流变成电压信号送入 AD0809 中,在输出端得到与绝对温度成正比的 10 mV 电压信号( 如图 2) 。
1. 2 烟雾传感器
火灾现场的中烟雾主要的成分是 CO2和 CO,因此选择 TGS202 气体传感器,TGS202 能检测包括CO2、CO、甲烷在内的多种气体,灵敏度高,稳定性好,常应用于火灾报警的气体检测。当检测到 CO2和 CO 时,传感器内阻减小,输出电压上升,当浓度上升到一定程度时,输出适当电压。A /D 转换电路我们选用 8 位逐 次 逼 近 式 A/D 转 换 器ADC0809 芯片。把温度传感器的输出接到 IN0 上,把烟雾传感器的 输 出 接 到 IN1 上。 由 于ADC0809 具有通道选择端 A、B、C,因此单片机 P0 口的地址信号在 ALE 作用下锁存在 74LS373中,它的低 3 位与通道选择端 A、B、C 连接,可作为通道编码。故ADC0809 输出线可与单片机直接连 接。ADC0809 选 通 条 件 是P2. 7 = 0,与写入信号 WR 共同作用。ALE 信号与 ST 信号连在一起,在 WR 信 号的前沿写入地址信号,在其后沿启动转换。ADC0809 的 EOC 端与到单片机的 P3. 3 引脚经反相器连接,当 A/D 转换结束后,EOC 变为高电平,产生中断。中断服务程序将转换后的数据送到制定的储存单元。
1. 3 报警模块
本报警器声音信号由语音芯片提供,通过给语音芯片 S1和 S2端送入不同的逻辑电平以获得不同信号,且只有当 P1. 3 为高电平时,语音芯片才会根据 S1和 S2端的逻辑电平发出报警。由 P1.5 ~P1.7 三个口分别控制绿色( 正常信号) 、黄色( 故障或异常信号) 、红色( 火灾信号) 3 个发光二极管,进行报警。当 P1. 5 ~ P1. 7 输出为低电平时,其所控制的发光二极管就会发光报警( 如图 3) 。
1. 4 通信模块
无线信号发射电路的设计以MICRF102为核心。MICRF102 采用 SOP( M) - 8 封装,由发射偏置控制,RF 功率放大器,合成器 ( 由基准振荡器、相位检波器、分频器、带通滤波器、压控振荡器构成) ,无线调谐控制和变容二极管等电路组成,是一个“数据输入- 无线输出”的无线发射器。