第２３卷 第１４期 电子设计工程 ２０１５年７月 Ｖｏｌ。２３ Ｎｏ．１４ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉ Ｊｕ１．２０１５ 基才ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的火灾语音报警器的设计与实现 蔡晓艳．胡朝阳 （黄河科技学院河南郑州４５００６３） 摘要：该系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为报警器的核・心控制器。用温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０和烟雾传感器ＭＱ一２分别对环 境进行温度和烟雾的数据采集，并将采集的数据传送给单片机，单片机对采集数据进行取样报警。本系统具有体积 小、成本低、操作简单的特点。 关键词：单片机ＳＴＣ８９Ｃ５２；烟雾传感器；温度传感器；语音报警 中圈分类号：ＴＮ一９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—６２３６（２０１５）ｌ４—００６７－０３ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｒｅ ｖｏｉｃｅ ａｌａｒｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ＳＴＣ８９Ｃ５２ ＣＡＩ Ｘｉａｏ・ｙａｎ，ＨＵ Ｚｈａｏ—ｙａｎｇ （胁嘶Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍａｓｔｅｒ ＳＴＣ８９Ｃ５２ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄａｔａ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｌａｒｍ ｔａｒｇｅｔ ｉｓ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｍｏｋｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｄａｔｅ ｆｏｒ ｓａｍｐｌｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｌｉｃｅ，ｃａｌｌｉｎｇ ａ ＤＳ１８Ｂ２０ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ ＭＱ－２ ｓｍｏｋｅ ｓｅｎｓｏｒ８ ｒａｅ ｓａｍｐｌｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｍｏｋｅ，ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｖｏｌｕｍｅ，ｌｏｗ ｃｏｓｔ， ｓｉｍｐｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＣＭ ＳＴＣ８９Ｃ５２；ｓｍｏｋｅ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｅｎｓｏｒ；ｖｏｉｃｅ ａｌａｒｍ 随着电子产品在人类生活中的使用越来越广泛。现代建 ：：竺：：＝＝Ｉ 筑的不断增加。火灾隐患也随之增加。为了避免火灾以及减 巫 匾卜压亘 少火灾给我们造成的损失，我们必须按照“隐患险于明火。防 ■ 五＝ ８９Ｃ５２ ！兰 ２ Ｉ 患胜于救灾。责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报 隔百 一 警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富 的损失。 图１系统结构图 因此。我们运用ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为报警器的核心控 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ 制器。选用ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器对环境温度进行检测，选用 ２系统硬件设计 ＭＱ一２烟雾传感器对烟雾信息进行检测，设计出了能及时发 ２．１单片机的选型 现火灾隐患并报警的报警设备。在现代智能建筑中起着极其 在火灾报警器的设计中．单片机是其核心部件［１］。它 重要的安全保障作用。 一方面要接收来自传感器送来的温度、烟雾的信号，另一 １系统整体设计 方面要对这两种信号分别进行分析处理。以控制语音报警 电路进行相应动作。本系统要求单片机具备较快的运算速 该系统将ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为主控芯片，ＤＳ１８Ｂ２０温 度，抗干扰能力强和低功耗的特点。根据多方面的比较， 度传感器对温度进行采集。ＭＱ一２烟雾传感器对烟雾信息进 选用由宏晶科技公司生产的ｓＴＣ８９Ｃ５２单片机作为控制系 行采集。并将采集到的烟雾浓度信息转化为模拟电信号，通 统的核心。ＳＴＣ８９Ｃ５２是一种低功耗、高性能的ＣＭＯＳ ８位 过电压比较器将模拟信号转换成单片机可识别的数字信号 微控制器。ＳＴＣ８９Ｃ５２使用经典的ＭＣＳ一５１内核，并在其基 后送人单片机，然后单片机对温度传感器和烟雾传感器采集 础上做了很多改进。指令代码完全兼容８０５１单片机，无需 到的信号进行处理，并对处理后的数据进行分析，使语音芯 片做出相应的报警。 专用编程器或专用仿真器．可直接使用串口下载。相比传 统的５１单片机。８９Ｃ５２综合性能更高。其主要参数为［２１：时 系统结构如图１所示。 钟频率最高可达８０ ＭＨｚ。内置８ ｋＢ的ｆｌｓａｈ。５１２Ｂ的ＲＡＭ 收稿日期：２０１４—１Ｊ一１９ 稿件编号：２０１４１１１４９ 基金项目：郑州市重点实验室（电子信息技术实验室）项目（郑教高【２０１３】ｌ０９号）；黄河科技学院教改项目（ＪＧ２０１４０１４） 作者简介：蔡晓艳（１９７８一），女，河南温县人，讲师。研究方向：电子信息技术。 －６７—－ 《电子设计工程）２０１５年第１４期 和２ＫＢ的ＥＥＰＲＯＭ；３个１６ ｂｉｔ定时器／计数器；一个６向 对应的输出信号。本设计中ＭＱ－２传感器的４脚输出随烟雾 量二级中断结构。 浓度变化的直流信号，被加到比较器１．５ｆ３９３的２脚，Ｒ６与 ２．２温度采集模块电路的设计 ＶＣＣ构成比较器的门槛电压。当烟雾浓度较高输出电压高于 本系统选用ＤＳ１８Ｂ２０数字式温度传感器。它可通过编程 门槛电压时，比较器输出低电平，此时ＬＥＤ亮报警；当浓度降 方式实现９—１２位的数字温度直读；温度范围为一５５－１２５℃， 低传感器的输出电压低于门槛电压时。比较器翻转输出高电 最高１２位分辨率，在一１０℃一８５℃时，精度可达０．５￣Ｃ，可设置 平，ＬＥＤ熄灭。调节Ｒ６，可以调节比较器的门槛电压，从而调 超限温度报警；现场温度直接以“一线总线”的数字方式传 节报警输出的灵敏度。烟雾报警模块电路如图３所示。 输．大大提高了系统的抗干扰性 。本系统温度采集电路如 图２所示。将ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器的单总线ＤＱ接在 ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的Ｐ３．７端口上．通过ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机对 ＤＳ１８Ｂ２０的读写操作，从而实现单片机对数据的存储和读取 的处理。 Ｖｃｃ ＧＮＤ 。 申 Ｑ慨 图２温度采集模块 Ｆｉｇ．２ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｕｌｅ ２．３烟雾报警模块设计 ４ 烟雾报警模块 烟雾报警模块的设计选用ＭＱ一２烟雾传感器。ＭＱ一２烟雾 Ｓｍｏｋｅ ａｌａｎｎｍｏｄｕｌｅ 传感器不仅具有探测范围广、高灵敏度、快速响应恢复、驱动 语 音 电路简单、寿命长等优点，还能检测火灾，检测燃气泄露，是一 由ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机Ｐ１．报 ２。Ｐｌ＿３。Ｐ３．Ｏ分别控制烟雾、温 个可检测多种可燃性气体。应用广泛，成本低的传感器。并且 ㈨ 度、烟雾与温度报警。ｗｒ５８８Ｄ采用一线串口模式，当温度过 ＭＱ一２烟雾传感器所使用的气敏材料是在洁净的空气中电导 高超过警戒温度时Ｐ１Ｆ路 ．２引脚电平拉低．触发语音ｗ＇ｒ５８８Ｄ芯 率较低的二氧化锡（Ｓｎ０２）ｍ。当传感器所处环境中存在可燃气 片发出“温度过高请注意检查”声音。同理当可燃性气体浓度 体时。传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。 超过限定值时，将Ｐ１－３置为低电平，ＷＴ５８８Ｄ语音芯片发生 使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相 报警。语音报警电路如图４所示。 图４语音报警电路 Ｆｉｇ．４ Ｖｏｉｃｅ ａｌａｒｍ ｃｉｒｃｕｉｔ －６８－