图1  火灾发生过程

2。2 火灾报警系统的类型

火灾报警系统的划分是以所用传感器的种类为标准，因此可以大致划分为四类：

(1)感温型火灾报警系统

当火灾发生时，燃烧物大面积燃烧释放出丰富的热能，使得周围环境的温度很快的升高。感温型火灾报警器就是以温度为参考变量，将温度的变化程度转化为电信号送入单片机进行处理，从而进一步到达判断预警。

(2)感烟型火灾报警系统

火灾发生的早期现象就是会产生非常多的烟雾。而感烟型火灾报警系统就是通过烟雾传感器对飘浮空中的烟雾颗粒浓度进行检测，不同浓度的烟雾对应不同的电信号，以此来触发报警器的报警工作。文献综述

(3)感光型火灾报警系统

当燃烧物燃烧时并出现明火时，会向周围产生大量的紫外线或红外线辐射。感光型火灾报警系统通过检测周围环境的光辐射来判断预警的，可以选择红外线或者紫外线接受判断。

(4)复合型火灾报警系统

如果报警系统响应温度、烟雾和光辐射的2个或2个以上的参数，则是复合型火灾报警系统。现在出现的复合式火灾报警系统有包括对温度和烟雾同时感应型、对烟雾和光同时感应型以及对烟雾和光同时感应型等多种形式。

图2  系统电路结构框图

2。3 系统的总体方案设计

火灾报警系统一般由两大模块组成，分别是检测模块和警告报警模块。检测模块负责监测火灾发生时周围环境的物理化学变化，例如周围环境的温度，易燃气体的浓度，红外辐射的强度变化，以及烟雾浓度[4]。通过A/D转换芯片将传感器发出的电信号转化为数字信号，并送入微处理器中。微处理器对接收到的数据进行处理分析后决定是否报警，其中报警阈值可以提前设定。当报警信号发出后，报警模块开始工作，包括声光报警以及现场的具体紧急情况。方案的原理及电路框图如图2所示。

3。 硬件选择和电路设计

3。1 单片机的选型

自动火灾报警系统的关键硬件之一便是单片机。单片机的性能决定着整个报警系统的稳定性，它不单单作为承载传感器信号的载体，同时也作为系统的大脑对这些数据信号进行处理分析。对接受到的信号数据分析后将会对其他硬件产生相应的指令，来指导各部分硬件的正常工作，在同一时刻，它还将会检测是否有键闭合。微处理器在进行整个工作流程中，特别是对采集到的信号的处理，较为复杂的便是测量出浓度后将其送入数码管显示。如此一来便对单片机的运算速度有较高的要求，一方面能够迅速的检测到火灾并报警，另一方面可以使巡查人员精准地了解现场烟雾浓度情况，以便工作人员做出最正确的决定。同时，也要考虑它的价格以便做普及应用。考虑系统方案的设计，选用AT89S52单片机为控制中心器件。

AT89S52是一功耗低，性能高的8位微处理器。具有256 Byte的RAM、8K Byte Flash存储空间，并且可以扩展64K字节的外部存储。时钟频率可以根据运行速率和能耗的需要在0-33M之间调动[5]。单片机里面有4个输入输出控制端、3个可编程的计时器/定时器、8个中断源、设置低功耗模式、WDT和断电保护，正常工作电压是4~5。5V。随着半导体工艺技术的逐渐发展，单片机的能耗也越来越低。AT89S52的引脚图如图3所示。

3。2 模数转换芯片

模数转换器有多种类型。若以内部开关路数分类，有只有唯一一路开关和含多重路数开关类型的。按位数则有8，12，16位类型的，其中分辨率越高其位数就会多一点，造价也不菲。从设计方面考虑，本设计选用ADC0832模数转换器。ADC0832是8位的A/D转换器，其最高分辨为256，适用大部分模拟信号的转换要求，并且仅有15mw的能耗，转换器的电压输入的可调控在0~5V之间[6]。在250KHZ的运行频率下，进行信号转换仅需要32μS。为增加数据进行转换时的准确性，芯片通过两个数据的输出对数据进行校对，并且也加快了芯片的转换速率。为使更方便的进行多设备连接和处理器控制，芯片加入了独立使能输入功能。ADC0832的引脚图如图4所示。