基于单片机的实验室安全智能报警系统

实验室为学校及研究机构的重要工作地点，其中存放着大量危险品和贵重的实验器械，实验室的安全管理是对师生生命安全以及学校财产安全的重要保障。据此本设计为一款实验室安全智能报警系统，用于防范实验室失窃、火灾等意外事故的发生。它在以前的报警器的基础上进行了很大的改进，使用红外、温度、烟雾三个传感器，全方面地保证实验室安全，不仅如此，它使用单片机作为信号处理器，这样有利于与计算机进行连接，方便编程与数据存储，可以将整个学校的所有实验室联网管理。
一、基本原理
1.系统基本原理
系统基于STC89C52RC单片机控制，采用C语言编写程序，由3个传感器：烟雾传感器、红外传感器和温度传感器接收信号，由蜂鸣器输出报警信号，LCD显示输出实时温度和预设温度。本系统在系统软件控制下工作，HC－SR501人体红外感应模块接受人体红外辐射源的信号将所探测到的信号进行放大、滤波，并从这些信号中提取出信息触动感应开关电子模块，将结果反馈给主控单片机STC89C52。DS18B20温度采集器采集温度信号传送给可编程数字温度计，对这些信号进行处理，若温度高于警示温度，则将信号反馈给主控单片机STC89C52。
烟雾报警器主要对甲烷和液化气可燃气体进行监测，当MQ－2烟雾气敏传感器采集到危险气体，就会将信号反馈给主控单片机STC89C52。系统组成框图如图1所示。 在主控单片机内部，会通过软件对收到的信号进行统计、平均、识别、判决等环节，及时触动报警模块，将控制信号放大完成报警动作。当报警持续一段时间后，可以自动解除，也可以通过按键模块，手动解除，然后在LCD显示模块显示报警次数和报警原因。
2.热释电传感器的基本原理
使用HC－SR501人体红外感应传感器，该传感器是基于红外线技术的自动控制模块，当人进入感应范围则输出高电平，当人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。同时该传感器有温度补偿功能，在夏天温度较高时，有效探测距离稍变短，以保证传感器的工作性能。该传感器灵敏度高，抗干扰性高，可靠性强，可以起到很好的防盗作用。
3.温度传感器的基本原理
采用DS18B20温度传感器，低温度系数晶振产生固定频率的脉冲信号发送给计数器1，高温度系数晶产生的信号作为计数器2的脉冲输入。测温范围－55℃～＋125℃，测温误差1℃。该传感器有独特的单线接口方式，和单片机连接时仅需一条线，即可实现双向连接。该传感器价格优惠、响应快，在使用中不需要外围原件，且支持多点组网功能，最多可并联八个实现多点监测，在实验室这种大型区域，可以及时监测温度变化，提高安全保障。 4.烟雾传感器的基本原理
使用RA6－1烟雾传感器，其输出的信号为数字信号，可自行调节灵敏度，因而信号不必再处理，可以直接送到主控单元。气体检测单元主要可以对甲烷和液化可燃气体进行检测，可以避免实验室火灾和实验人员中毒的情况发生。该检测单元采用MQ－2烟雾传感器，对烟雾敏感性高，使用寿命长，工作稳定，响应迅速，可以很好地保证实验室的安全。 二、系统软件
本系统有三种不同的报警方式，分别为红外报警、高温报警和烟雾报警。当传感器检测到异常时就会产生报警信号并将信号发送给单片机的检测单元，温度和烟雾也是如此。每个检测单元分别对应不同的传感器，互不影响，检测单元将信号发送给主控单元，主控单元向单片机请求中断，单片机响应中断后，启动报警指令，根据不同的报警类别显示报警原因。
三、系统测试
测试共进行三次，分别对红外报警、温度报警和烟雾报警功能进行测试。测试表明报警正常，报警原因显示正常。
如4图进行了对于温度的测试，在产品中加入了温度修改按键，通过两个按键可以对于报警温度进行设定，测试时室内温度为18℃，将温度阈值设定在20℃，此时蜂鸣器未报警。随后将温度设定在17℃，蜂鸣器报警。
在第二次实验时进行对红外报警器的测试，将报警器附近放上木板隔离，蜂鸣器未报警。随后将手放置于红外传感器前，蜂鸣器正常报警。
最后进行了对于烟雾传感器的测试，将燃着的木条放置于烟雾传感器前，蜂鸣器报警。
综上，本项目产品三个传感器均正常工作。 四、结束语
本报警系统以STC89C52单片机为核心，热释电传感器、温度传感器和烟雾传感器为辅，主要解决了实验室的安全保卫问题，从外物入侵、火灾防范和有毒气体泄露三个方面保障实验室的财产安全和实验人员的人身安全，在学校、研究所等场所有很高的应用价值。

---

其他技术文章链接：
加强中职学生对弱电与强电认识
好氧堆肥实验装置使用说明
传感器实验台温度控制仪表操作说明
太阳能光伏发电综合实训系统使用说明
电动机技术工作原理及运行维护
电机与拖动实验实训报告
光机电一体化实训设备实验室介绍
机械设计实验室
齿轮范成仪使用说明书
家用电器之电子消毒柜实验指导书
臭氧氧化脱色实验说明书
萃取精馏教学实验指导书
二氧化碳PVT关系测定实验指导书
空气绝热指数测定装置实验指导书
填料吸收实验装置使用指导书
超滤、纳滤、反渗透多功能膜分离实验装置说明
孔口管嘴实验仪说明书
热电偶制作校验仪说明书
好氧堆肥实验装置实验说明书
沿程阻力系数测定装置说明书
文丘里除尘器性能实验指导书
制冷压缩机性能测试实训装置指导书
化工传热实验装置使用说明书
数据采集板式静电除尘器指导书
《台虎钳》实测绘图组合训练装置
自由对流横管管外放热系数测试装置使用说明书
流体力学综合实验装置使用说明书
《典型零件》实测绘图训练装置
制冷制热工作原理及实验目的
挖掘机液压模拟训练平台操作说明
中温法向辐射率测量仪实验装置的介绍及使用说明
传感器实验台的特点及维护
热电偶校验仪使用说明
热电阻校验装置使用说明
做燃料电池教具实验要注意什么
电机及电气技术实验的基本要求及安全操作规程
交流及直流电源实验操作说明
传感器实验台温度控制仪表操作说明
冲击水浴除尘器实验装置使用说明
变压器耦合推挽功率放大器实验说明
平面磨床面板器件布局图及电路实训单元故障现象
定时兼报警记录仪的使用方法
浅谈职高《电子线路》教学中学生能力的培养
试析自动化专业实验实训室建设与实践教学体系改革
浅析创新电工电子实训教学模式提高学生自主操作能力
谈《维修电工》工学结合一体化教学
电气自动化技术专业生产性实训模式创新
浅谈电工学实验在中专专业课教学中的作用
化工电气自动化专业实训室建设探讨
浅谈液压系统污染物的防与治
关于《液压与气动技术》课程教学探索
试析“新能源导论与创新实践”教学体会与实践
浅谈电力局办公自动化系统的开发模型
两电极电化学CO传感器的研制
传感器教学中学生创新素质的培养
中职实训基地建设的探索与实践
基于ＰＬＣ多台空调机组的自动控制设计
浅谈析基于FMS的机电一体化教学培训系统开发
电工电子实验技能正确使用的认识
改善机电一体化传动管控教学改革
浅谈电工电子设备中的各种“地”作用
光机电一体化设备中变频器怎么判断故障
中职学生实验中对二极管电路认识
电工电子实训中常见问题总结
工程机械实训室建设的实习报告
中职学生为什么要学电工电子吗
在电工电子实训中几种二极管的测试技巧
关于中职机电一体化专业技能体系的构建
关于中职机电一体化专业学生技能实训探索
电工电子实验中对输入电阻和输出电阻的认识
中职学生如何上好机电一体化课程
浅谈PLC可编程序控制器在电气设备中作用
中职机电一体化设备组装与调试竞赛规程
浅谈中职机电一体化实习（实训）教学考核规范与标准
浅谈中职教师汽车专业技能标准的差异及对策
浅谈煤矿自动化机电技术探索
浅谈中职汽车一般常见故障的诊断方法
中职对机电一体化计算机基础探索
机电一体化技能竞赛促进教学质量的提高
浅谈中职汽车电气设备构造与维修课程实践教学探索
对机电一体化设备安装中几个要点认识
对新型传感器提升电动机性能并降低功耗作用
讲解光机电一体化具体内容包括
浅谈机电一体化技术专业如何适应应用性本科教育
探索中职学校汽车修理专业如何适实践作业
让高职学生了解热电偶现场使用的注意事项
浅谈教学电梯安装实训教学的分析
浅析电梯电气故障原因及解决措施
探索现代电力电子技术应用状况
高职汽车技术服务与营销专业实践教学改革新探
汽车维修职业教育中故障诊断思维方法的培养
浅谈智能楼宇闭路电视监控系统方案
浅谈PLC可编程实训课教学探索
燃料电池发电教学实验平台
PLC可编程控制技术综合实训装置(西门子1200)
家用电器综合实训室设备
光机电一体化实训设备实验室介绍
电机及电气技术实训装置
基础电工电子实验室设备
定制热管换热器实验台
物联网射频识别综合应用实验箱
初级维修电工实验台