一种烟雾火灾预警保护装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种烟雾火灾预警保护装置，包括单片机、电源保护模块以及与所述单片机相接的存储器，所述单片机的输入端接有烟雾浓度检测模块、红外线检测模块、温度检测模块和按键输入电路，所述单片机的输出端接有液晶显示电路、语音报警电路、除烟模块、灭火模块和用于记录火灾数据的上位机所述烟雾浓度检测模块包括烟雾传感器和与所述烟雾传感器的输出端相接的第一比较器，所述红外线检测模块包括红外接收二极管和与所述红外接收二极管相接的第二比较器，所述第一比较器的输出端和第二比较器的输出端均与单片机的输入端相接。本实用新型电路简单、设计合理，实现了断电以后系统在蓄电池的供电下继续无差别工作的功能，使用效果好。
【专利说明】
-种烟雾火灾预譬保护装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种报警装置，尤其是设及一种烟雾火灾预警保护装置。
【背景技术】
[0002] 随着现代社会的飞速发展，用电量的增加，火灾发生的频率越来越高。火灾对于人 类的生产生活造成巨大的危害，轻则使人们的物质财产安全遭受损失，重则危及人们的人 身安全，对火灾的防范越来越被人们所重视，近年来国家消防法已颁布和实施了相关的法 律法规，工程建设中对火灾的防范被提高到法律的高度。对消防系统要求贯彻的"预防为 主，防消结合"的原则又标志着火灾自动报警系统将扮演更加重要的角色。火灾报警装置的 出现，为火灾做出有效的报警，便于人们及早发现事故隐患，减少人员的伤亡和财产的损 失，是防止火灾最重要的手段之一，火灾报警装置被广泛应用在大学、大型社区、大型医院、 制造厂房和军事基地等。对于火灾自动报警装置的可靠性还处在提高阶段，为了确保报警 装置能够可靠工作，不至于因故障掉电或市电停电的情况下停止工作，需要一种具有掉电 保护功能的烟雾火灾报警保护装置，保证断电W后系统在蓄电池的供电下继续无差别工 作，提高了报警装置的安全性与可靠性。
[0003] 而且现有技术中，火灾报警装置所用到的传感器种类少，检测信号单一，不能很全 面的检测火灾信息，容易造成误报漏报现象，可靠程度较低;现有技术中的报警装置也并没 有针对不同的火灾灾情分级报警，容易造成火灾现场人群恐慌紧张，不利于现场疏散救援。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种烟雾 火灾预警保护装置，其电路简单、设计合理，解决了系统容易出现的欠电压问题，实现了断 电W后系统在蓄电池的供电下继续无差别工作的功能，提高了报警装置的安全性与可靠 性，使用效果好。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种烟雾火灾预警保护装 置，其特征在于:包括单片机、电源保护模块W及与所述单片机相接的存储器，所述电源保 护模块包括与单片机输入端相接的掉电保护电路和与所述掉电保护电路输入端相接的电 池模块，所述单片机的输入端接有烟雾浓度检测模块、红外线检测模块、溫度检测模块和按 键输入电路，所述单片机的输出端接有液晶显示电路、语音报警电路、除烟模块、灭火模块 和用于与上位机相接的串行接口电路，所述烟雾浓度检测模块包括烟雾传感器和与所述烟 雾传感器的输出端相接的第一比较器，所述红外线检测模块包括红外接收二极管和与所述 红外接收二极管相接的第二比较器，所述第一比较器的输出端和第二比较器的输出端均与 单片机的输入端相接；
[0006] 所述单片机为单片机STC12C5A60S2;所述电池模块为备用电源E;所述掉电保护电 路包括忍片化431、继电器K和比较器U3,所述比较器U3的同相输入端与滑动电阻R31的滑动 端相接，所述滑动电阻R31的一个固定端接5V电源，滑动电阻R31的另一个固定端接地，所述 比较器U3的反相输入端分两路，一路与忍片化431的RE巧I脚相接，另一路与电阻R32的一端 相接;所述忍片化431的K引脚分两路，一路与电阻R32的另一端相接，另一路与电阻R26的一 端相接，所述电阻R26的另一端分两路，一路与滑动电阻R31和5V电源的连接端相接，另一路 与继电器K的常闭触点相接;所述比较器U3的输出端经电阻R33与Ξ极管Q5的基极相接，所 述Ξ极管Q5发射极分两路，一路与二极管D8的阴极相接，另一路与Ξ极管Q4的基极相接，所 述二极管D8的阳极经电阻R27与继电器K的常开触点相接，所述继电器K的拨动端分两路， 一路经电容C16接地，另一路与二极管D7的阴极相接，所述二极管D7的阳极与单片机 STC12C5A60S2的VCC引脚相接，所述继电器K的第2引脚与Ξ极管Q4的发射极相接，所述继电 器K的第1引脚分Ξ路，一路与备用电池 E的正极相接，另一路与比较器U3的第1引脚相接，第 Ξ路与电阻R27和继电器K的常开触点的连接端相接。
[0007] 上述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述烟雾传感器包括忍片MQ-2。
[0008] 上述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于：所述第一比较器包括型号为 LM393的比较器U1，所述比较器U1的同相输入端经电阻R1与忍片MQ-2的第4引脚和第6引脚 的连接端相接，所述比较器U1的输出端分两路，一路与单片机STC12C5A60S2的P1.0引脚相 接，另一路经电阻R8与比较器的第2引脚相接。
[0009] 上述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述红外接收二极管包括红外 接收二极管2CU2A。
[0010] 上述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于：所述第二比较器包括型号为 LM393的比较器U2,所述比较器U2的同相输入端与红外接收二极管2CU2A的阴极相接，比较 器U2的反相输入端与滑动电阻R22的滑动端相接，比较器U2的输出端分两路，一路与单片机 STC12C5A60S2的P1.3引脚相接，另一路与二极管D2的阴极相接;所述二极管D2的阳极经电 阻R15与比较器U2的第8引脚和5V电源的连接端相接。上述的一种烟雾火灾预警保护装置， 其特征在于:所述溫度检测模块包括溫度传感器DS18B20,所述溫度传感器DS18B20的第2引 脚和所述单片机STC12C5A60S2的P2.5引脚相接。
[0011] 上述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述语音报警电路包括语音忍 片ISD1420,所述忍片ISD1420的A4引脚、A5引脚、A6引脚和A7引脚分别与单片机 STC12C5A60S2的P1.4引脚、P1.5引脚、P1.6引脚和P1.7引脚相接；所述忍片ISD1420的 瓦乃子引脚分两路，一路与电阻R14的一端相接，另一路与按键S5的一端相接;所述忍片 ISD1420的瓦乃玄引脚分Ξ路，一路与单片机STC12C5A60S2的P1.1引脚相接，另一路与电 阻R13的一端相接，第Ξ路与按键S6的一端相接;所述忍片ISD1420的REC引脚分Ξ路，一路 与电阻R12的一端相接，另一路与电容巧的一端相接，第Ξ路与按键S8的一端相接;所述忍 片ISD1420的SP+引脚与扬声器speaker的一端相接，所述忍片ISD1420的SP-引脚与扬声器 speaker的另一端相接，所述忍片ISD1420的MIC REF引脚经电容C8与麦克风mic的一端相 接;所述忍片ISD1420的MIC引脚经电容C14与麦克风mic的另一端相接。
[0012] 上述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述除烟模块包括风扇M2，所述 风扇M2的正接线端+分两路，一路与Ξ极管Q3的集电极相接，另一路与手动开关S1的一端相 接;所述Ξ极管Q3的基极经电阻R29和单片机STC12C5A60S2的P2.3引脚相接，所述Ξ极管Q3 的发射极分两路，一路与5V电源相接，另一路接手动开关S1的另一端。
[0013] 上述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述灭火模块包括水累驱动电 机Ml，所述水累驱动电机Ml的一端分两路，一路与Ξ极管Q1的集电极相接，另一路与手动开 关S2的一端相接;所述Ξ极管Q1的基极经电阻R4和单片机STC12C5A60S2的P1.2引脚相接， 所述Ξ极管Q1的发射极分两路，一路与5V电源相接，另一路接手动开关S2的另一端。
[0014] 本实用新型与现有技术相比具有W下优点：
[0015] 1、本实用新型电路简单、设计合理、接线方便且使用操作简便。
[0016] 2、本实用新型所采用的掉电保护电路电路简单、设计合理且使用效果好，解决了 系统容易出现的欠电压问题，实现了断电W后系统在蓄电池的供电下继续无差别工作的功 能，提高了报警装置的安全性与可靠性。
[0017] 3、本实用新型实现早期火灾探测、火灾自动报警和消防联动控制，将多套自动化 系统相结合，检测全面，可靠性高，使用效果好。
[0018] 4、本实用新型采用语音报警电路代替普通的蜂鸣器进行报警，根据火灾发生的不 同阶段采取不同的语音报警方式，W便用户采取不同的措施，提高安全性。
[0019] 综上所述，本实用新型电路简单、设计合理，解决了系统容易出现的欠电压问题， 实现了断电W后系统在蓄电池的供电下继续无差别工作的功能，提高了报警装置的安全性 与可靠性，使用效果好，便于推广使用。
[0020] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型的电路框图。
[0022] 图2为本实用新型的单片机电路图。
[0023] 图3为本实用新型的掉电保护电路电路图。
[0024] 图4为本实用新型的烟雾浓度检测模块电路图。
[0025] 图5为本实用新型的红外线检测模块电路图。
[0026] 图6为本实用新型的溫度检测模块电路图。
[0027] 图7为本实用新型的语音报警电路电路图。
[0028] 图8为本实用新型的除烟模块电路图。
[0029] 图9为本实用新型的灭火模块电路图。
[0030] 附图标记说明：
[0031] 1-烟雾浓度检测模块；2-红外线检测模块；3-溫度检测模块；
[0032] 4-按键输入电路； 5-单片机； 6-液晶显示电路；
[0033] 7-语音报警电路； 8-除烟模块； 9-灭火模块；
[0034] 10-串行接口电路； 11-电池模块； 12-掉电保护电路；
[003引13-存储器.
【具体实施方式】
[0036]如图1所示，本实用新型的一种烟雾火灾预警保护装置，包括单片机5、电源保护模 块W及与所述单片机5相接的存储器13,所述电源保护模块包括与单片机5输入端相接的掉 电保护电路12和与所述掉电保护电路12输入端相接的电池模块11，所述单片机5的输入端 接有烟雾浓度检测模块1、红外线检测模块2、溫度检测模块3和按键输入电路4,所述单片机 5的输出端接有液晶显示电路6、语音报警电路7、除烟模块8、灭火模块9和用于与上位机相 接的串行接口电路10,所述烟雾浓度检测模块1包括烟雾传感器和与所述烟雾传感器的输 出端相接的第一比较器，所述红外线检测模块2包括红外接收二极管和与所述红外接收二 极管相接的第二比较器，所述第一比较器的输出端和第二比较器的输出端均与单片机5的 输入端相接；
[0037] 如图2和图3所示，所述单片机5为单片机STC12C5A60S2;所述电池模块11为备用电 源E;所述掉电保护电路12包括忍片化431、继电器K和比较器U3,所述比较器U3的同相输入 端与滑动电阻R31的滑动端相接，所述滑动电阻R31的一个固定端接5V电源，滑动电阻R31的 另一个固定端接地，所述比较器U3的反相输入端分两路，一路与忍片化431的R邸引脚相接， 另一路与电阻R32的一端相接;所述忍片化431的K引脚分两路，一路与电阻R32的另一端相 接，另一路与电阻R26的一端相接，所述电阻R26的另一端分两路，一路与滑动电阻R31和5V 电源的连接端相接，另一路与继电器K的常闭触点相接;所述比较器U3的输出端经电阻R33 与Ξ极管Q5的基极相接，所述Ξ极管Q5发射极分两路，一路与二极管D8的阴极相接，另一路 与Ξ极管Q4的基极相接，所述二极管D8的阳极经电阻R27与继电器K的常开触点相接，所述 继电器K的拨动端分两路，一路经电容C16接地，另一路与二极管D7的阴极相接，所述二极管 D7的阳极与单片机STC12C5A60S2的VCC引脚相接，所述继电器K的第2引脚与Ξ极管Q4的发 射极相接，所述继电器K的第1引脚分Ξ路，一路与备用电池 E的正极相接，另一路与比较器 U3的第1引脚相接，第Ξ路与电阻R27和继电器K的常开触点的连接端相接。
[0038] 实际使用中，当系统掉电时，比较器U3同相输入端得到的分压减小，当其小于忍片 TL431的RE巧侧输出的2.5V基准电压时，比较器U3输出低电平，此时二极管D8导通，指示系 统掉电，同时低电平信号传输至继电器K的线圈，触发继电器K工作，继电器K的拨动端切换 到常开触点，启动备用电源E供电。
[0039] 如图4所示，本实施例中，所述烟雾传感器包括忍片MQ-2;所述第一比较器包括型 号为LM393的比较器U1，所述比较器U1的同相输入端经电阻R1与忍片MQ-2的第4引脚和第6 弓侧的连接端相接，所述比较器U1的输出端分两路，一路与单片机STC12C5A60S2的P1.0引 脚相接，另一路经电阻R8与比较器的第2引脚相接。所述第一比较器包括型号为LM393的比 较器U1，所述比较器U1的同相输入端经电阻R1与烟雾传感器相接，所述比较器U1的输出端 分两路，一路与单片机STC12C5A60S2的P1.0引脚相接，另一路经电阻R8与比较器的第2引脚 相接。
[0040] 如图5所示，本实施例中，所述红外接收二极管包括红外接收二极管2CU2A;所述第 二比较器包括型号为LM393的比较器U2,所述比较器U2的同相输入端与红外接收二极管 2CU2A的阴极相接，比较器U2的反相输入端与滑动电阻R22的滑动端相接，比较器U2的输出 端分两路，一路与单片机STC12C5A60S2的P1.3引脚相接，另一路与二极管D2的阴极相接;所 述二极管D2的阳极经电阻R15与比较器U2的第8引脚和5V电源的连接端相接。
[0041] 如图6所示，本实施例中，所述溫度检测模块3包括溫度传感器DS18B20,所述溫度 传感器DS18B20的第巧I脚和所述单片机STC12C5A60S2的P2.5引脚相接。
[0042] 如图7所示，本实施例中，所述语音报警电路7包括语音忍片ISD1420,所述忍片 ISD1420的A4引脚、A5引脚、A6引脚和A7引脚分别与单片机STC12C5A60S2的P1.4引脚、P1.5 引脚、P1.6引脚和P1.7引脚相接;所述忍片ISD1420的瓦乃壬引脚分两路，一路与电阻R14 的一端相接，另一路与按键S5的一端相接;所述忍片ISD1420的瓦乃去引脚分Ξ路，一路与 单片机STC12C5A60S2的Ρ1.1引脚相接，另一路与电阻R13的一端相接，第Ξ路与按键S6的一 端相接;所述忍片ISD1420的REC引脚分Ξ路，一路与电阻R12的一端相接，另一路与电容巧 的一端相接，第Ξ路与按键S8的一端相接;所述忍片ISD1420的SP+引脚与扬声器speaker的 一端相接，所述忍片ISD1420的SP-引脚与扬声器speaker的另一端相接，所述忍片ISD1420 的MIC REF引脚经电容C8与麦克风mic的一端相接;所述忍片ISD1420的MIC引脚经电容C14 与麦克风mic的另一端相接。
[0043] 实际使用中，当烟雾浓度检测模块1的忍片MQ-2检测到烟雾浓度大于阔值，语音报 警电路7输出存储器13中存储的"一级黄色预警语音信号"，此时单片机5的P2.3引脚发出信 号使得除烟模块8动作，启动风扇M2进行排烟，当烟雾浓度低于阔值时自动停止。
[0044] 实际使用中，溫度检测模块3的溫度传感器DS18B20检测到溫度大于阔值时，语音 报警电路7输出存储器13中存储的"二级澄色预警语音信号"，此时单片机5的P2.3引脚发出 信号使得除烟模块8动作，启动风扇M2进行排烟，当烟雾浓度和溫度均低于阔值时自动停 止。
[0045] 实际使用中，当红外线检测模块2的红外接收二极管2CU2A检测到红外线信号大于 阔值时，语音报警电路7输出存储器13中存储的"Ξ级红色预警语音信号"，此时单片机5的 P1.2引脚发出信号使得灭火模块9动作，水累驱动电机Ml启动，水累喷水进行灭火，当检测 到红外线信号低于阔值时，水累关闭，除烟模块8开始动作，启动风扇M2进行排烟，当烟雾浓 度和溫度均低于阔值时，除烟模块8自动停止。
[0046] 如图8所示，本实施例中，所述除烟模块8包括风扇M2,所述风扇M2的正接线端+分 两路，一路与Ξ极管Q3的集电极相接，另一路与手动开关S1的一端相接;所述Ξ极管Q3的基 极经电阻R29和单片机STC12C5A60S2的P2.3引脚相接，所述Ξ极管Q3的发射极分两路，一路 与5V电源相接，另一路接手动开关S1的另一端。
[0047] 如图9所示，本实施例中，所述灭火模块9包括水累驱动电机M1，所述水累驱动电机 Ml的一端分两路，一路与Ξ极管Q1的集电极相接，另一路与手动开关S2的一端相接;所述Ξ 极管Q1的基极经电阻R4和单片机STC12C5A60S2的P1.2引脚相接，所述Ξ极管Q1的发射极分 两路，一路与5V电源相接，另一路接手动开关S2的另一端。
[0〇4引 W上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本 实用新型技术实质对W上实施例所作的任何简单修改、变更W及等效结构变化，均仍属于 本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:包括单片机(5)、电源保护模块以及与所 述单片机(5)相接的用于存储语音报警信息的存储器（13)，所述电源保护模块包括与单片 机(5)输入端相接的掉电保护电路(12)和与所述掉电保护电路(12)输入端相接的电池模块 (11)，所述单片机(5)的输入端接有烟雾浓度检测模块（1)、红外线检测模块(2)、温度检测 模块(3)和按键输入电路(4)，所述单片机(5)的输出端接有液晶显示电路(6)、语音报警电 路(7)、除烟模块(8)、灭火模块(9)和用于与上位机相接的串行接口电路（10);所述烟雾浓 度检测模块（1)包括烟雾传感器和与所述烟雾传感器输出端相接的第一比较器，所述红外 线检测模块(2)包括红外接收二极管和与所述红外接收二极管相接的第二比较器，所述第 一比较器的输出端和第二比较器的输出端均与单片机(5)的输入端相接； 所述单片机(5)为单片机STC12C5A60S2;所述电池模块（I 1)为备用电源E;所述掉电保 护电路（12)包括芯片TL431、继电器K和比较器U3,所述比较器U3的同相输入端与滑动电阻 R31的滑动端相接，所述滑动电阻R31的一个固定端接5V电源，滑动电阻R31的另一个固定端 接地，所述比较器U3的反相输入端分两路，一路与芯片TL431的REF引脚相接，另一路与电阻 R32的一端相接;所述芯片TL431的K引脚分两路，一路与电阻R32的另一端相接，另一路与电 阻R26的一端相接，所述电阻R26的另一端分两路，一路与滑动电阻R31和5V电源的连接端相 接，另一路与继电器K的常闭触点相接;所述比较器U3的输出端经电阻R3 3与三极管Q5的基 极相接，所述三极管Q5发射极分两路，一路与二极管D8的阴极相接，另一路与三极管Q4的基 极相接，所述二极管D8的阳极经电阻R27与继电器K的常开触点相接，所述继电器K的拨动端 分两路，一路经电容C16接地，另一路与二极管D7的阴极相接，所述二极管D7的阳极与单片 机STC12C5A60S2的VCC引脚相接，所述继电器K的第2引脚与三极管Q4的发射极相接，所述 继电器K的第1引脚分三路，一路与备用电池E的正极相接，另一路与比较器U3的第1引脚相 接，第三路与电阻R27和继电器K的常开触点的连接端相接。2. 按照权利要求1所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述烟雾传感器包 括芯片MQ-2。3. 按照权利要求2所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述第一比较器包 括型号为LM393的比较器Ul，所述比较器Ul的同相输入端经电阻Rl与芯片MQ-2的第4引脚和 第6引脚的连接端相接，所述比较器Ul的输出端分两路，一路与单片机STC12C5A60S2的P1.0 弓丨脚相接，另一路经电阻R8与比较器的第2引脚相接。4. 按照权利要求1所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述红外接收二极 管包括红外接收二极管2⑶2A。5. 按照权利要求4所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述第二比较器包 括型号为LM393的比较器U2,所述比较器U2的同相输入端与红外接收二极管2⑶2A的阴极相 接，比较器U2的反相输入端与滑动电阻R22的滑动端相接，比较器U2的输出端分两路，一路 与单片机STC12C5A60S2的？1.3引脚相接，另一路与二极管02的阴极相接;所述二极管02的 阳极经电阻R15与比较器U2的第8引脚和5V电源的连接端相接。6. 按照权利要求1所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述温度检测模块 (3)包括温度传感器DSl 8B20,所述温度传感器DSl 8B20的第2引脚和所述单片机 STC12C5A60S2 的 P2.5 引脚相接。7. 按照权利要求1所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述语音报警电路 (7)包括语音芯片ISD1420,所述芯片ISD1420的A4引脚、A5引脚、A6引脚和A7引脚分别与单 片机STC12C5A60S2的？1.4引脚、？1.5引脚、？1.6引脚和？1.7引脚相接;所述芯片1301420的 引脚分两路，一路与电阻RH的一端相接，另一路与按键S5的一端相接;所述芯片 ISD1420的引脚分三路，一路与单片机STC12C5A60S2的Ρ1.1引脚相接，另一路与电 阻R13的一端相接，第三路与按键S6的一端相接;所述芯片ISD1420的REC引脚分三路，一路 与电阻R12的一端相接，另一路与电容C5的一端相接，第三路与按键S8的一端相接;所述芯 片ISD1420的SP+引脚与扬声器speaker的一端相接，所述芯片ISD1420的SP-引脚与扬声器 speaker的另一端相接，所述芯片ISD1420的MIC REF引脚经电容C8与麦克风mic的一端相 接;所述芯片ISD1420的MIC引脚经电容C14与麦克风mic的另一端相接。8. 按照权利要求1所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述除烟模块(8) 包括风扇M2,所述风扇M2的正接线端+分两路，一路与三极管Q3的集电极相接，另一路与手 动开关Sl的一端相接;所述三极管Q3的基极经电阻R29和单片机STC12C5A60S2的P2.3引脚 相接，所述三极管Q3的发射极分两路，一路与5V电源相接，另一路接手动开关Sl的另一端。9. 按照权利要求1所述的一种烟雾火灾预警保护装置，其特征在于:所述灭火模块(9) 包括水栗驱动电机Ml，所述水栗驱动电机Ml的一端分两路，一路与三极管Ql的集电极相接， 另一路与手动开关S2的一端相接;所述三极管Ql的基极经电阻R4和单片机STC12C5A60S2的 Pl.2引脚相接，所述三极管Ql的发射极分两路，一路与5V电源相接，另一路接手动开关S2的 另一端。
【文档编号】G08B17/10GK205451370SQ201521132728
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】王亮, 郭鑫颖, 汪梅, 贺虎成
【申请人】西安科技大学