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摘要：随着当今社会科学技术飞速发展，人们都在感受着高科技带来的便利与益处，同时人们对高科技服务于生活的要求和质量也越来越高。我国经济的快速发展，城市人口也迅速增加，社会财富不断聚集，因此对建筑的安全防护系统要求也越来越高，人们只有寄希望于更安全、更可靠的安全防范措施。火灾监控系统采用MCS-51单片机作为控制核心，外围由蜂鸣器控制电路、温度传感器、烟雾传感器、ADC0809转换器、复位电路、振荡电路等组成。
关键词：建筑安全；单片机；火灾监控
1. 系统方案设计
1.1 火灾报警系统
“水火无情”，火灾的发生次数居各种灾害之首，且火灾的发生是随机的，往往给人们的生命财产带来严重威胁。要减少火灾造成的损失，实现对火情的早期，快速，正确无误的预报预是最重要的。只有早期发现火情，早期扑灭，生命与财产的损失才可能降到最低。目前用于火灾探测报警的传感器主要有感烟传感器、温度传感器、火焰传感器和气体传感器等。
2. 系统的重要组成元件
2.1 设备组成
MCS-51单片机、ADC0809转换器、温度传感器、烟雾传感器、蜂鸣器、LED指示灯
2.2 CPU选择
该系统采用了8051单片机系统，之所以采用单片机系统是由于成本较低，功能完全可以满足，发展也比较成熟且完善，而DSP、ARM系统虽然科技含量高于8051单片机系统，但是其价格昂贵并且发展尚未成熟。因此，根据我们学的知识和市面上的应用，经过比较我们选择了技术成熟、价格便宜、设计简单、使用方便的单片机平台。
2.3 A/D转换器选择
用于模/数转换的集成芯片种类很多，按其转换原理可分为计数比较型、逐次逼近型、双积分型等等。不同A/D转换器芯片在速度、精度和价格上均有差别，其分辨率也有8位、10位、12位及16位等多种。由于逐次逼近法A/D转换器在精度、速度和价格上都适中，8位的分辨率也可以满足一般的应用要求，所以我选择ADC0809转换器。
2.4 温度传感器选择
传感器采用铂电阻Pt100，因为铂热电阻在氧化性介质中，甚至在高温下，其物理、化学性能稳定，电阻率大，精确度高，能耐较高的温度，当铂丝温度上升时，电阻也随之上升。因此，国际温标IPTS-68规定，在-259.34~630.74℃温度范围内，以铂热电阻温度计作为基准器。
2.5 烟雾传感器选择
火灾中气体烟雾主要是CO2和CO。TGS202气体传感器能探测CO2、CO、甲烷、煤气灯多种气体，他灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。
3. 硬件电路设计
3.1 硬件的总体设计
通过传感器将被测信号转变成与之对应的电阻值，再通过测量电路将其转换成电压值，输入到A/D转换器转换为数字量后送入单片机，进行计算、信息处理和系统控制等。
3.2 MCS-51单片机简介
MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，其内核是8051CPU，CPU的内部集成有运算器和控制器，运算器完成运算操作（包括数据运算、逻辑运算），控制器完成取指令，对指令译码以及执行指令。
中断源即能产生中断的条件，MCS-51中共有5个中断源。
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图2 蜂鸣器电路图
CPU响应中断后会自动保存当前程序计数器的数据，然后自动执行规定地址的指令，这个规定地址成为中断向量，也称为中断入口地址。
由于每个中断地址仅间隔8个字节，不可能放下一般的中断处理程序，因此一般在中断向量处放置一条转移指令，转到中断处理程序。CPU执行中断处理时如果执行到RETI指令，则自动将保存的程序计数器的数据送回程序计数器中，CPU返回调用指令的下一条指令，中断处理程序执行完毕。
3.3 各部分电路原理
3.3.1 蜂鸣器电路
见图2。
当P2.7口输出高电平时，放大器导通，蜂鸣器开路，电流信号放大，蜂鸣器发出响声。
当P2.7口输出低电平时，放大器截止，蜂鸣器断路，蜂鸣器不发出声响。
3.3.2状态指示灯电路
见图3。
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图3 状态指示灯电路
单片机MCS-51的P2.0、P2.1、P2.2控制输出的状态指示灯。
P2.0输出高电平时，绿灯亮表示正常状态，环境中没有火灾危险；
P2.1输出高电平时，黄灯亮表示温度或者烟雾浓度有一项超出限值出现异常；
P2.2输出高电平时，红灯亮表示环境中烟雾浓度、温度均超过报警限值，提醒用户尽快采取相应措施。
3.3.3烟雾传感器
见图4
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图4 TGS202烟雾传感器
当TGS202探测到CO2和CO时，传感器的内阻变小，VA端迅速上升。选择适当的电阻阻值是的当气体浓度达到一定程度时，VA端获得适当的电压。
4. 软件设计
4.1 系统程序
ORG 0100H
TMPH EQU 烟雾限定值 ；烟雾限定值
TMPL EQU 温度限定值 ；温度限定值
START: CLR 绿灯接口 ；使绿灯导通
MOV A ,P1 ；取现场烟雾浓度值
CJNE A ,TMPH,NEXT1 ；与烟雾限定值比较
SJMP START ；A=TMPH，则返回
NEXT1:JNC TINC ；（Cy）=0，表明（A）>TMPH
；转温度比较子程序
TINC:MOV B ,P1 ；取现场温度值
CJNE B ,TMPL,NEXT3 ；与温度限定值比较
SJMP NEXT2 ；A=TMPL，执行NEXT2
NEXT2:SETB 绿灯接口 ；使绿灯截止
CLR黄灯接口 ；使黄灯导通
ACALL DLMS ；延时
SETB 黄灯接口 ；使黄灯截止
ACALL DLMS ；延时
LJMP NEXT2 ；循环
NEXT3:JNC TDEC ；（Cy）=0，表明（A）>TMPL
；转报警子程序
TDEC:SETB 绿灯接口 ；使绿灯截止
CLR红灯接口 ；使红灯导通
CLR 蜂鸣器接口 ；使蜂鸣器电路导通
ACALL DLMS ；延时
SETB 红灯接口 ；使红灯截止
SETB 蜂鸣器接口 ；是蜂鸣器电路截止
ACALL DLMS ；延时
LJMP NEXT3 ；循环
DLMS:MOV R0,#200
DLOOP:MOV R1,#250 ；改变R0或R1的数值可以改变声
音的长短
DJNZ R1，$
DJNZ R0，DLOOP
RET
END ；结束
结论
该系统采用最简单的电路、最便宜的电路芯片实现了完善的功能，具有很强的实用性，充分发挥了智能火灾监控系统的优越性。由于实践经验等方面的不足，系统在硬件和软件方面还存在一些缺陷，所以仍需要加以改进和完善。
参考文献
[1]徐爱华，单片机应用技术教程[M]，北京，机械工业出版社，2012.
[2]秦曾煌，电子技术[M]，北京，高等教育出版社，2010.
[3]徐宝林，焦兴国，丁宏军，胡世超，周修华，袁乃忠，丁文达，罗崇嵩，骆传武，李涛，冯修远，沈纹，火灾自动报警系统设计规范GB50116，1998.