数控技术 基于单片机的汽车火灾报警系统 孑Ｌ庆奎 （山东电子职业技术学院山东济南章丘２５０２００） 摘要：本论文针对日渐增多的汽车火灾和由此造成的人员及财产损失，阐述了对汽车火灾进行实时监测和实现极早期报警的现实意义，并 提出了基于单片机控制的汽车火灾报警系统设计方案，系统包括软硬件设计两个方面，其中硬件部分包括传感器的选择与布置、调理电路、Ａ／ Ｄ转换电路、报警模块、火灾区域显示电路等五个部分。 关键词：汽车火灾成因单片机报警系统 中图分类号：ＴＰ２７７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—９４１６（２０１２）０６—００２９—０２ 汽车工业在中国迅速发展，作为一种现代化交通运输工具汽车 发挥着越来越重要的作用，由于汽车上各种电子控制系统不断增加 以及可燃性装饰材料的使用，加之维护缺失使用不当等多种原因导 致汽车发生火灾的危险陛急剧增加。近年来，全国各类汽车火灾事 故频发，汽车火灾带来的危害和造成的人员及财产的损失也逐渐变 得不可小觑，教训十分惨痛。为了有效地预防和遏制汽车火灾的发 生，笔者对汽车火灾的成因及其预防作初步探讨。 控制下对传感器信号进行分时采集，当检测到有火灾发生时，单片 机控制预警系统工作，黄灯闪烁并发出普通警报声；当火焰探测器 检测到有火焰发生时说明火焰已经存在，虽然此时还没有出现热散 发，但火灾已成事实，因此单片机控制报警系统工作，红灯闪烁并发 ＶＣＣ １、系统总体方案设计 ’ 对汽车上容易发生自燃的发动机机舱和轮胎等重点部位进行 实时监测，在发动机机舱采用烟雾探测器和火焰探测器进行综合监 测，当有火灾发生时，在阴燃阶段烟雾探测器就能检测到火灾警情， 其感应出的电信号经滤波放大后输送到Ａ／１）转换电路，在单片机的 塑墨 墨Ｈ塑里皇堕 丽 — 》 转 换 锁 存 器 单片机Ｈ及扩展ｌ 声光报警电路 火灾区域指示 电路Ｈ图１系统组成框图 ● ： ７ Ｄ７ ＾ＤＤ＾ 图４火灾区域显示电路 ＾ＤＤ丑 ＾工五 ＾ＤＤｃ ２８譬ｇ器 一驾 ＿—ＷＲ —— ａ＾ ＤｖＣｌ一Ｏ暇霉ｍ０Ｈ ９ ＾ＬＥ ＩＮＩ Ｐ２ ７ — ｊ Ｌ一 ＳＺｍ面 ———一ｒ ＩＮＴＩ Ｌ ０Ｅ 琳７ 图２ ＡＤＣ０８０９与单片机的连接电路 （ａ）声膏报警电路 （ｂ）光报警电路 图３声光报警电路 图５主程序流程图 数控技术 出紧急报警声。在轮胎位置同样也布置烟雾探测器和火焰探测器， 换。ＡＤＣ０８０９转换期间，ＥＯＣ＝０ｌＥＯＣ经反相器连接至单片机的中 对轮胎部位引发的火灾进行实时监测，传感器信号同样由单片机分 断１，转换结束时，ＥＯＣ＝ｌ，产生中断，ＣＰＵ使ＯＥ变为高电平打开三 时采集、处理并判断是否有火灾发生，及时作出正确判断，并控制预 态门输出锁存器，终端服务程序取出转换结果送到指定的存储单 兀。 警系统或报警系统的工作。系统组成框图如图１所示。 ２．４报警模块 ２、硬件设计 报警模块包括声、光报警两部分电路，如图３所示。当系统判断 ２．１传感器的选择及布置 有火情时，由Ｐ１．ｏＨ出１ＫＨｚ的方波信号（其中高电平５００ ｓ，低电 有研究表明汽车火灾初始起火点多发生在发动机机舱、乘员厢 平５００ ｓ），维持１秒，然后输出２ＫＨｚ的方波信号，也维持１秒，两种 和轮胎等部位，因此应重点对这些部位进行监测。由于发动机机舱 不同频率的方波信号驱动三极管的导通与截止，从而使小喇叭发出 温度较高、冷车热车温差变化范围也很大，且在汽车行驶过程中轮 紧急“嘀嗒”警报声；若系统判断火灾处于预警状态，则将两种频率 胎部位温度易受空气流动的影响，因此汽车火灾报警系统传感器的 的方波信号都延长到３秒，从而生成普通警报声。光报警电路如图ｂ 选用及布置会因车辆类型的不同而有所差异，对于轿车和货车，只 所示，由Ｐ１．１～Ｐ１．３分别控制绿（正常）、黄（预警）、红（火灾）３个发 在发动机机舱、轮胎等部位布置烟雾探测器和火焰探测器；对于客 车而言除在发动机机舱、轮胎等部位布置烟雾探测器和火焰探测器 光二极管，进行报警。当Ｐ１．１～Ｐ１．３输出为低电平时，其所控制的 发光二极管就会发光报警。 之外，还应在乘客厢底部布置温度传感器及在车厢顶部布置烟雾探 ２．５火灾区域显示电路 测器；对于同轴多轮胎的车辆可以考虑选用线型传感器，考虑到车 由一个７段码数码管驱动芯片７４Ｉ，，，９４７和一位数码管组成，通过 辆行驶中空气对火焰及烟雾的影响，轮胎上部传感器的定位应在轮 ７４ＬＳ４７解码将报警通道编号在数码管上显示出来，从而指明发生 胎正上方偏后一定角度。 ２．２调理电路 火灾的具体位置。 通道号由ＰＯＤ送出，火灾区域显示电路仅在系统报警时工作， 传感器输出信号均选择电压信号，由于信号幅度非常微弱，必 为了防止在非报警时段数码管异常工作，数码管驱动芯片７４ＬＳ４７ 须对其进行放大滤波等处理，这里采用高性能集成运放ＬＭ３２４，该 及数码管的供电电源ＶＣＣ均受常开继电器的控制，只有当警报发 芯片可同时对四路信号进行处理，两片ＬＭ３２４可构成八路传感器信 生时，系统使Ｐ０．４置０，ＰＮＰ型三极管导通，继电器吸合，接通火灾区 号调理电路。 ２．３Ａ／Ｄ转换电路 域显示电路的供电。 转换电路采用逐次逼近型８位Ａ／Ｄ转换芯片ＡＤＣ０８０９转换器， ３、软件设计 该芯片有８个模拟信道输入端ＩＮ０￣ＩＮ７，最多可接两片ＬＭ３２４，即８路 系统程序流程图如图５所示。 传感器的输出信号。 作者简介 路地址输入端ＡＤＤＡ、ＡＤＤＢ、ＡＤＤＣ在ＡＬＥ端的作用下将三 位路地址信号送入地址锁存器并在ＡＬＥ低电平时锁存，经译码器得 孔庆奎，男，１ ９６ ７年６月生人，现任山东电子职业技术学院 到地址并输出，以选择相应的模拟输入信道。 自动化工程系汽车教研室主任，副教授，长期从事汽车专业课 系统原理图如图２所示，ＡＤＣ０８０９芯片的ＡＬＥ高电平时，ＣＰＵ 的教学及相关研究工作。 送出的路地址选择信号ＡＤＤＡ、ＡＤＤＢ和ＡＤＤＣ存入锁存器ｌＡＬＥ 注 低电平时，路地址被锁存，经过译码器选择模拟输入通道。ＳＴＡＲＴ 本论文得到山东省高等学校优秀教师国内访问学者经费资助。 脉冲的上升沿使ＡＤＣ０８０９复位，下降沿则启动Ａ／Ｄ转换器开始转 ……上接第２８页 况也是这样的过程，这种仿真模拟还能显示出工件加工完后的真实 Ｎ３９ ＧＯＯ Ｘｌ８．。 形状。使得加工程序的正确性，操作员在短时间内就能直观快速得 Ｎ４０ Ｚ２．； 到验证，在刀具选用上，加工参数的选择上，也可以作为备用。 Ｎ４１ Ｘ２２． ３．２切削加工的应用方式 靴 戡广 Ｎ４２ Ｇ０１ Ｚ０ ＦＯ．３Ｉ 选择为切削操作方式，粗、精加工的刀尖坐标、换刀数据，这一 加工软件就能生成。系统编译生成的加工数据，利用通讯软件发送 ～ Ｎ４３ Ｘ２０．Ｚ一１．： 术一用 Ｎ４４ ＧＯ０ Ｚ２．。 到车床数控系统，在机床数控面板上操作运行，进行切削加工。利用 始 Ｎ４５ Ｘ１５０．Ｚ２００．Ｔ０６００。 光学，对刀、设置加工原点和刀号、刀偏值等常规操作。 Ｎ４６ ＧＯＯ Ｘ５２．Ｚ一７０．￥５００ Ｔ０３０３。 结果实践，这款加工软件在数控车床上加工母线为双曲函数， Ｎ４７ Ｇ０１ Ｘ０ Ｆ０．１５ 指数函数等多种复杂形状的超声变幅杆等工件，取得效果显著。 Ｎ４８ ＧＯ０ Ｘ５５．ｔ 综上所述，为提高插补准确性和对不同曲线的适应性，以等弦 Ｎ４９ Ｘ１５０．Ｚ２００． 长划分曲线、以平均曲率半径作为插补圆半径等方法，编制了相应 Ｎ５０ Ｍ０９。 的加工程序生成软件。有较强的通用性，对在普通数控车床上加工 Ｎ５１ Ｍ３０。 母线为非圆曲线的工件尤其适用。 ３、加工程序生成软件的应用 参考文献 按照被加工工件图纸要求，将母线曲线函数、尺寸参数，输入源 ［１］仲高艳．Ｃ６１６数控改装［Ｊ］．机械工程师．１９９９（５）． 程序，选择应用功能，实现的应用操作如下： ［２］王润孝．机床数控原理与系统ＩＭ］．２０００． ３．１动画模拟仿真加工过程 Ｅ３１陈万利．机械设备改装ＦＭ］．１ ９９７． 加工过程模拟仿真与显示子程序，在程序中已经设计了。以动 ［４］余英良．机床数控改造设计与实例ＦＭ］Ａ９９８． 画形式模拟出加工的全过程，需要输入工件的母线方程、输入尺寸 ［５］顾维邦．金属切削机床［Ｍ１．１ ９９１． 参数，操作方式选择模拟仿真，然后运行该子程序即可。实际加工状
