煙霧報(bào)警器課程設(shè)計(jì)

1、 成績(jī)?cè)u(píng)定_ 檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 煙霧報(bào)警器 院 系： 電子工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程技術(shù) 姓 名： 瘋狂的大驢子 年 級(jí)： xxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxx 2014年12月 目 錄1. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求32. 設(shè)計(jì)目的33. 設(shè)計(jì)方案44. 設(shè)計(jì)框圖55. 工作原理56. 設(shè)計(jì)總結(jié)7參考文獻(xiàn)91. 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）在此設(shè)計(jì)中采用了較為冷門的STC系列單片機(jī)，熟悉STC系列芯片如何控制外圍電路。（2）了解MQ-2煙霧傳感器的工作原理，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊來完成數(shù)據(jù)的采集。（3）將采集后的煙霧濃度模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)存儲(chǔ)、處理。（4）設(shè)置鍵盤模塊，以便可以

2、在不同要求下更改濃度閥值。（5）當(dāng)所測(cè)的煙霧濃度超標(biāo)時(shí)，紅色LED燈閃爍報(bào)警，蜂鳴器報(bào)警。 (6 ) 完成電子元器件的焊接和相關(guān)調(diào)試工作。 (7 ) 功能完全調(diào)試成功后，撰寫相關(guān)實(shí)訓(xùn)報(bào)告。 （8）在學(xué)完了電子設(shè)計(jì)與制作課程的基本理論，基本知識(shí)后，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)、拓寬知識(shí)面，系統(tǒng)地進(jìn)行電子電路的工程實(shí)踐訓(xùn)練，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)工程師的基本技能，提高分析問題和解決問題的能力。 （9） 熟悉集成電路的引腳安排，掌握各芯片的邏輯功能及使用方法了解面包板結(jié)構(gòu)及其接線方法，了解其的組成及工作原理 （10）培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力。 （11）培養(yǎng)書寫綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

3、報(bào)告的能力2. 設(shè)計(jì)目的煙霧報(bào)警器就是通過檢測(cè)煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧感應(yīng)器內(nèi)部采用例子是煙霧傳感，是一種技術(shù)陷阱，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)，選用溫度傳感器MQ-2，利用多傳感信息融合技術(shù)科用于小型環(huán)境的簡(jiǎn)單煙霧報(bào)警。 為了能切實(shí)保障人們的生命安全及財(cái)產(chǎn)安全不受火災(zāi)的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)出一種能夠在火災(zāi)剛剛發(fā)生時(shí)或者有可燃?xì)怏w堆積引起的火災(zāi)隱患或人員安全時(shí)就能報(bào)警，并且自動(dòng)打開噴水閥滅火的裝置，就能極大地減少不良后果的發(fā)生。做到防患于未然，使人們及早得知火情，將火災(zāi)撲滅在萌芽狀態(tài)。3. 設(shè)計(jì)方案 方

4、案一： 以LM324集成電路核心構(gòu)成的報(bào)警電路。整個(gè)電路分為電源、檢測(cè)、定時(shí)報(bào)警輸出三部分。電路結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。其核心元件是煙霧傳感器和LM324集成電路。電源部分是由變壓器、電橋、CW7805集成電路、CW7805集成電路幾部分構(gòu)成的。電路檢測(cè)部分是由煙霧傳感器和一個(gè)電位器組成，報(bào)警電路是由LM324集成塊、三極管及揚(yáng)聲器組成。在此方案中煙感元件采用HQ-2氣敏管，在電路加點(diǎn)的瞬間，氣敏管可能會(huì)導(dǎo)通一下，但如果長(zhǎng)時(shí)間擱置時(shí)再使用時(shí)，沒有遇到煙霧時(shí)電阻也可能會(huì)變小，所以需要預(yù)熱10分鐘的初始穩(wěn)定時(shí)間后才能正常工作。因此，此電路的穩(wěn)定性不是很高，靈敏度不是很高，很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤報(bào)警動(dòng)作。使用的范圍有

5、一定的局限性。 優(yōu)點(diǎn)：電路原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：穩(wěn)定性太差 靈敏度也不高 難以確定實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。 方案二： MQ-2煙霧傳感器，在可燃?xì)怏w或煙霧中MQ-2煙霧傳感器的電阻會(huì)有相應(yīng)的變化。MQ-2 氣敏元件由微型AL2O3 陶瓷管、SnO2 敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有只針狀管腳，其中個(gè)用于信號(hào)取出，個(gè)用于提供加熱電流。  優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，性能穩(wěn)定，對(duì)煙霧固體小顆粒靈敏度高，價(jià)格較低。而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。  缺點(diǎn)：管腳較多有6個(gè)，需要電流提前加熱功能才

6、更好。   綜上所述，我們選擇方案二為最佳方案。4. 設(shè)計(jì)框圖根據(jù)設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)出如下框圖：圖4.1 煙霧報(bào)警器框圖5. 工作原理本論文中的煙霧報(bào)警器以C51單片機(jī)為控制核心，采用MQ-2型式半導(dǎo)體傳感器采集煙霧信息。首先，傳感器送來的煙霧濃度對(duì)應(yīng)的微小的電壓信號(hào)經(jīng)過放大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號(hào)送入C51單片機(jī)，然后在C51單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，濃度的比較，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成為對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制濃度值，最后，將實(shí)際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出預(yù)制濃度閥值，當(dāng)濃度處于正常狀態(tài)綠燈常亮，當(dāng)煙霧濃度超出設(shè)定的限定閥值時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警，紅燈亮，另外

7、由于煙霧傳感器需要在加熱的狀態(tài)工作，溫度越高，反應(yīng)越快，相應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間越快，為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確的，穩(wěn)定的工作，報(bào)警器需要向煙霧傳感器持續(xù)穩(wěn)定的輸出一個(gè)5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時(shí)，進(jìn)行故障檢測(cè)，當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時(shí)，進(jìn)行故障報(bào)警，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。圖5.1原理圖左半部分圖5.2原理圖右半部分6. 設(shè)計(jì)總結(jié)煙霧檢測(cè)報(bào)警器可保證生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火，防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。本論文在對(duì)煙霧傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)

8、，合理的確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)儀器的整體設(shè)計(jì)和各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。本論文設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器由煙霧信號(hào)采集電路與單片機(jī)控制電路兩大部分組成，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，使用環(huán)境，成本等因素，選用MQ-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器。該傳感器是對(duì)以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。它的靈敏度適中，具有相應(yīng)與恢復(fù)特性良好。長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性，重視性，不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。在系統(tǒng)單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)上，采用了高性能，高整合度的C51單片機(jī)作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智能化，使儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，反應(yīng)越快，響應(yīng)

9、時(shí)間和回復(fù)時(shí)間就越快，為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確的，穩(wěn)定的工作，報(bào)警器需要向煙霧傳感器持續(xù)穩(wěn)定的輸出一個(gè)5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時(shí)，進(jìn)行故障檢測(cè)，當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時(shí)，進(jìn)行故障報(bào)警，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。煙霧報(bào)警器能在比較寬的溫度范圍工作，可將煙霧濃度顯示用LCD顯示，當(dāng)煙霧的濃度達(dá)到設(shè)定的濃度時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警，還具有故障自診斷能力快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警功能，報(bào)警器還可以與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)傳輸煙霧濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)，由上位機(jī)記錄保存，也可以利用上位機(jī)完成實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制等功能。在本論文研制的報(bào)警器的基礎(chǔ)上，可再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U(kuò)展，使可燃性煙

10、霧報(bào)警器的功能更加完善，安全性能更高，使用更加方便等，為了能夠進(jìn)一步提高安全性，可以在自動(dòng)聲光報(bào)警的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)煙霧，管道關(guān)閉等功能。在本次制作傳感器的過程中，感覺自己收獲頗多。首先，發(fā)現(xiàn)自己原來在專業(yè)知識(shí)方面上的欠缺，大部分只知道概念，在實(shí)際中不能靈活運(yùn)用，所以我通過自己查找資料認(rèn)識(shí)了一種用途非常廣泛的傳感器，即熱釋電紅外傳感器，對(duì)其原理、應(yīng)用領(lǐng)域都有了一定的了解。在煙霧報(bào)警電路中，我學(xué)到了不少的知識(shí)，深知專業(yè)知識(shí)要與實(shí)際相結(jié)合才會(huì)有收獲，相信通過本次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其過程會(huì)對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。參考文獻(xiàn)1 李群芳單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用（2005.3）2 徐興存，曾琪琳微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)（2005.7）3 丁元杰單片微機(jī)原理及應(yīng)用（2006.3）4 劉文濤單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)實(shí)例（2005.9）5 宋彩利，孫友倉單片機(jī)原理與C