基于单片机的烟雾报警系统的设计与实现

摘要:使用MQ－2 型半导体可燃气体烟雾传感器来监测烟雾浓度，通过STC89C52 单片机处理信号并传递到声光报警电路，达到预警及报警的效果。单片机和烟雾传感器是设计的重点模块，决定了整个报警器的灵敏度和实用价值。设计的报警系统主要由烟雾信号采集部分、信号处理方法部分、单片机控制部分、声光报警部分等组成。
关键词:报警器; 单片机; 传感器

设计一款家庭烟雾火灾报警器可以实时监测烟雾浓度，能够及早发现火灾隐患，在烟雾浓度达到预警系数时，又可以通过单片机对信号迅速处理进行声光报警，避免事态进一步扩大，确保财产安全。

1 结构设计

烟雾火灾报警器是通过设置初始值，检测环境中的烟雾浓度是否达到最初设定值来实现警示报警功能的仪器。该报警器使用的运行模式是延时性的，烟雾检测报警器选用MQ－2 半导体气体烟雾传感器监测搜集环境中可燃气体浓度信息，用STC89C52 单片机作为核心器件，传送并分析信息，结合硬件电路形成火灾报警系统。通过硬件设计，利用软件实现。

1． 1 烟雾检测传感器

监测信号和控制整个报警系统最初是通过烟雾报警器来实现。烟雾传感器的主要作用是信号采集。监测和报警作用的实现是利用环境中的可燃气体类型和含量等“情报”通过烟雾传感器转换为电信号，按照这些电信号强弱能够获得与环境中的待测气体相关“情报”。在整个报警器系统中，烟雾传感器是不可缺少的核心器件。

1． 2 MQ－2 半导体气体烟雾传感器

MQ－2 半导体传感器是一种N 型半导体气敏元件。主要清理环境中电导率比较低的金属氧化物，主要是以二氧化锡( SnO2) 为主。待测空气中的烟雾气体浓度增加，传感器的电导率就增大。空气中的气体浓度发生变化，对应的电导率随之变化后就可以通过该设计的简单电路转换为电信号。
MQ－2 半导体气体烟雾传感器可用于对易燃可燃性气体检测，例如甲烷、正丁烷、氢气等。其性价比高，简易便携易安装操作，加热电压在5V 左右，回路电压最大24V，负载电阴2KΩ，使用时的响应时间小于十秒，恢复时间在三十秒以内，元件功耗比较低，不到1W。使用寿命在两年左右，检测范围在50—10000ppm，综合以上技术指标，所以比较适用于家庭可燃烟雾检测。
烟雾传感器输出的是模拟信号，模拟信号的数值与模数转换器的输入等级有一定关系，当不相符合时，信号就可以不用放大器放大; 反之，该模拟信号就需要放大器放大。MQ－2 半导体气体烟雾传感器就是将模拟信号转变为可以识别的电信号，该过程是通过A/D 转换器实现的。但是因为气敏元件在通电时内阻很小，只有经过一段时间才能恢复到稳定状态，所以该传感器在使用前需要开机预热几分钟。

2 系统的硬件电路

(1) 时钟电路与复位电路
复位电路是确定单片机工作起始状态，启动单片机。单片机接通电源产生复位信号。复位电路包含上电自动复位和外部按键手动复位，笔者采用外部手动按键复位电路。时钟电路为单片机核心，控制着单片机工作效率，时钟电路就是振荡电路，产生正弦波信号，控制单片机执行速度。笔者采用时钟电路和复位电路
(2) 采集电路
烟雾检测采用MQ－2 传感器。利用ADC0832 采集得到烟雾浓度电压值，设定烟雾强度报警值。
(3) 报警电路
三极管基极串连一个电阻，并与单片机端口连接完成蜂鸣器电路。
(4) 温度传感器
温度传感器是智能温度传感器。它包含光刻ＲOM、温度传感器、温度报警触发器、配置寄存器。配置寄存器中数据用来数字转换分辨率，温度传感器将寄存器中分辨率换为相应精度数值，用于温度传感器工作当中。