使用單片機實現(xiàn)報警器的設計說明

一種基于MQK氣體傳感器和PIC單片機的氣體泄漏報警系統(tǒng)設計的。這個該報警器的設計方法簡單、可靠、高效，文中給出了主要的軟硬件設計方案。

報警器結構特點與原理

該報警器以MQK系列氣體傳感器和PIC16F73 單片機為核心，構成真正單芯片的高性能氣體泄漏報警器（圖1）。 該報警器的特點： 1） 使用MQK 系列氣體傳感器。該傳感器獲得過國家級新產品證書，具有靈敏度高、響應恢復速度快、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。 2） 以PIC16F73 單片機為報警器的核心，實現(xiàn)傳感器檢測、電源控制、溫度補償、聲光報警、信號傳送等功能。 外圍電路簡單、可靠，整機小巧，性價比高。 3） 利用PIC16F73 的PWM 功能、熱敏電阻和開關三極管等共同組成開關電源，給氣體傳感器提供加熱功率，實現(xiàn)隨外界溫度變化自動改變氣體傳感器的加熱電壓，達到給氣體傳感器提供溫度補償?shù)哪康?/p>

PIC16F73 單片機簡介

PIC系列單片機硬件系統(tǒng)設計簡潔，指令系統(tǒng)設計精練。它有以下優(yōu)點： 1） 哈佛總線結構.PIC 系列單片機內部總線結構不同于普通單片機的馮·諾依曼結構，它采用的是哈佛結構。這就意味著，在PIC 系列單片機的內部，數(shù)據(jù)總線和地址總線是分離的，并且采用不同的寬度。這樣可以實現(xiàn)指令提取的“流水作業(yè)”，可以實現(xiàn)指令的單字節(jié)化、單周期化，提高指令的執(zhí)行速度。 2） 精簡指令系統(tǒng).PIC 系列單片機指令系統(tǒng)采用精簡指令集RISC（Reduced Instruction Set Collection）技術，不僅便于記憶和學習，而且絕大部分的指令都是單字節(jié)、單周期指令，有利于提高指令運行速度.PIC16F73單片機采用13位指令系統(tǒng)，使用4K×14位可反復擦寫的FLASH存儲器。

單片機的語音數(shù)字聯(lián)網火災報警器

2．3 聲光報警模塊

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聲光報警電路在單片機P1口的控制下，可以根據(jù)不同情況（火災、異常、故障）發(fā)出不同的聲光報警信號。聲音信號由專用語音芯片提供。通過給語音芯片的S1和S2端輸入不同的邏輯電平（00，01，10，11），便可以獲得4種不同的聲音信號。由單片機的P1．0和P1．1控制。另外該芯片還需要一個選通信號，由P1．3提供。只有當該信號為高電平時，芯片才會根據(jù)S1和S2端的控制信號發(fā)出不同的報警聲，否則不會發(fā)聲報警。 字串7由P1口的P1．4～P1．7分別控制4個發(fā)光二極管，予以光報警，如圖6所示。P1．4～P1．7控制的燈依次為綠色（正常信號燈）、黃色（故障信號燈）、紅色（異常信號燈）和紅色（火災信號燈）。當這些輸出端輸出低電平時，對應的信號燈便會發(fā)光報警。

當報警器監(jiān)測到火災信息后，除了在火災現(xiàn)場產生聲光報警信號外，還需要將火災信息按事先預留的電話號碼自動撥號通知單位有關人員，并迅速上報消防指揮中心，為此，系統(tǒng)設計了單片機與Modem通訊模塊，該模塊由單片機、GM16C550串行端口擴展芯片和RS232電平轉換電路組成。限于篇幅，對通訊模塊的硬件電路及編程不做詳細論述。

3 報警器監(jiān)控程序設計

監(jiān)控程序流程圖如圖7所示。系統(tǒng)復位后，首先要進行初始化，包括對各個控制用寄存器的初始化、設置中斷服務程序的入口地址、設置堆棧等。

為了便于系統(tǒng)維護和功能擴充，采用了模塊化程序設計方法，系統(tǒng)各個模塊的具體功能都是通過子程序調用實現(xiàn)的。本系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、火災判斷與報警子程序以及Modem通訊子程序等。

3．1 數(shù)據(jù)采集子程序 字串6

數(shù)據(jù)采集部分的程序設計包括：驅動ADC0809的IN0和IN1進行A/D轉換，分別由子程序ADC1（溫度轉換）和ADC2（煙霧濃度轉換）完成；單片機接收轉換好的數(shù)據(jù)，存入指定內存單元，由INT1中斷服務程序完成。每次驅動A/D轉換后等待外部中斷1，中斷到來說明A/D轉換已經完成，通過中斷服務程序讀取轉換得到的數(shù)據(jù)。

3．2 火災判斷與報警程序

為了降低誤報率，系統(tǒng)采用了多次采集、多次判斷的方法。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場情況進行判斷：00H表示正常、01H表示異常、02H表示火災；然后綜合多次判斷結果做出最終的火情判斷。數(shù)據(jù)在內部RAM存儲單元中的存放情況如表1所示。具體判斷方法如下： 字串3

（1）對溫度和煙霧進行了兩次數(shù)據(jù)采集與判斷

溫度≥100℃，溫度異常，置標志位為1，否則為0；煙霧（CO，CO2）濃度≥0．06％，煙霧濃度異常，置標志位為1，否則為0。 字串6

（2）根據(jù)溫度和煙霧的異常標志位判斷現(xiàn)場情況

2個標志位均為0，表示情況正常，給53H或56H單元送00H；2個中僅有1個為1，表示情況異常，送01H；2個均為1，表示有火災發(fā)生，送02H。 字串8

（3）綜合兩次情況做最后判斷，并予以報警

若53H和56H中數(shù)據(jù)不相同，說明是誤報，調故障報警子程序；否則按該單元中的數(shù)據(jù)調相應的報警子程序。

00H為情況正常，返回。

01H為情況異常，調異常報警子程序。

02H為現(xiàn)場有火災，調火災報警子程序，并向消防中心報告火情。