煙霧報警器課程設計

1、 成績評定_ 檢測與轉換技術課程設計 題 目： 煙霧報警器 院 系： 電子工程學院 專 業(yè)： 電子信息工程技術 姓 名： 瘋狂的大驢子 年 級： xxxxxxx 指導教師： xxxxx 2014年12月 目 錄1. 設計任務與要求32. 設計目的33. 設計方案44. 設計框圖55. 工作原理56. 設計總結7參考文獻91. 設計任務與要求（1）在此設計中采用了較為冷門的STC系列單片機，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，設計數(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進行A/D轉換后送至單片機存儲、處理。（4）設置鍵盤模塊，以便可以

2、在不同要求下更改濃度閥值。（5）當所測的煙霧濃度超標時，紅色LED燈閃爍報警，蜂鳴器報警。 (6 ) 完成電子元器件的焊接和相關調試工作。 (7 ) 功能完全調試成功后，撰寫相關實訓報告。 （8）在學完了電子設計與制作課程的基本理論，基本知識后，能夠綜合運用所學理論知識、拓寬知識面，系統(tǒng)地進行電子電路的工程實踐訓練，鍛煉動手能力，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構及其接線方法，了解其的組成及工作原理 （10）培養(yǎng)獨立思考、獨立準備資料、獨立設計規(guī)定功能的數(shù)字系統(tǒng)的能力。 （11）培養(yǎng)書寫綜合設計實驗

3、報告的能力2. 設計目的煙霧報警器就是通過檢測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的，煙霧感應器內部采用例子是煙霧傳感，是一種技術陷阱，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統(tǒng)中，性能遠優(yōu)于氣敏電阻類的火災報警器。本系統(tǒng)采用AT89C51單片機，選用溫度傳感器MQ-2，利用多傳感信息融合技術科用于小型環(huán)境的簡單煙霧報警。 為了能切實保障人們的生命安全及財產(chǎn)安全不受火災的影響，我們設計出一種能夠在火災剛剛發(fā)生時或者有可燃氣體堆積引起的火災隱患或人員安全時就能報警，并且自動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，將火災撲滅在萌芽狀態(tài)。3. 設計方案 方

4、案一： 以LM324集成電路核心構成的報警電路。整個電路分為電源、檢測、定時報警輸出三部分。電路結構較為簡單。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集成電路幾部分構成的。電路檢測部分是由煙霧傳感器和一個電位器組成，報警電路是由LM324集成塊、三極管及揚聲器組成。在此方案中煙感元件采用HQ-2氣敏管，在電路加點的瞬間，氣敏管可能會導通一下，但如果長時間擱置時再使用時，沒有遇到煙霧時電阻也可能會變小，所以需要預熱10分鐘的初始穩(wěn)定時間后才能正常工作。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)錯誤報警動作。使用的范圍有

5、一定的局限性。 優(yōu)點：電路原理結構簡單。 缺點：穩(wěn)定性太差 靈敏度也不高 難以確定實驗的準確性。 方案二： MQ-2煙霧傳感器，在可燃氣體或煙霧中MQ-2煙霧傳感器的電阻會有相應的變化。MQ-2 氣敏元件由微型AL2O3 陶瓷管、SnO2 敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，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，其中個用于信號取出，個用于提供加熱電流。  優(yōu)點：靈敏度高，性能穩(wěn)定，對煙霧固體小顆粒靈敏度高，價格較低。而且驅動電路簡單。  缺點：管腳較多有6個，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. 設計框圖根據(jù)設計原理設計出如下框圖：圖4.1 煙霧報警器框圖5. 工作原理本論文中的煙霧報警器以C51單片機為控制核心，采用MQ-2型式半導體傳感器采集煙霧信息。首先，傳感器送來的煙霧濃度對應的微小的電壓信號經(jīng)過放大，轉化成較大的電壓信號送入C51單片機，然后在C51單片機內進行AD轉換，濃度的比較，對數(shù)據(jù)進行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉化成為對應的十進制濃度值，最后，將實際可燃性氣體濃度送入液晶，并判斷濃度值是否超出預制濃度閥值，當濃度處于正常狀態(tài)綠燈常亮，當煙霧濃度超出設定的限定閥值時，蜂鳴器發(fā)聲報警，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，反應越快，相應時間和恢復時間越快，為提高響應時間，保證傳感器準確的，穩(wěn)定的工作，報警器需要向煙霧傳感器持續(xù)穩(wěn)定的輸出一個5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時，進行故障檢測，當傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時，進行故障報警，發(fā)出聲光報警信號。圖5.1原理圖左半部分圖5.2原理圖右半部分6. 設計總結煙霧檢測報警器可保證生產(chǎn)與生活的安全，避免火災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，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。本論文在對煙霧傳感器和報警技術進行深入研究的基礎上，全面比較國內外同類產(chǎn)品的技術特點

8、，合理的確定系統(tǒng)的設計方案，并對儀器的整體設計和各個組成部分進行了詳細的分析和設計。本論文設計的煙霧報警器由煙霧信號采集電路與單片機控制電路兩大部分組成，根據(jù)設計要求，使用環(huán)境，成本等因素，選用MQ-2型半導體電阻式煙霧傳感器。該傳感器是對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體敏感器件。它的靈敏度適中，具有相應與恢復特性良好。長期工作穩(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。在系統(tǒng)單片機控制電路的設計上，采用了高性能，高整合度的C51單片機作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內外設，實現(xiàn)了儀器的小型化和智能化，使儀器具有結構簡單，性能穩(wěn)定，反應越快，響應

9、時間和回復時間就越快，為提高響應時間，保證傳感器準確的，穩(wěn)定的工作，報警器需要向煙霧傳感器持續(xù)穩(wěn)定的輸出一個5V的電壓。為了保證其可靠性，在輸出5V的電壓的同時，進行故障檢測，當傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時，進行故障報警，發(fā)出聲光報警信號。煙霧報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，當煙霧的濃度達到設定的濃度時，發(fā)出聲光報警，還具有故障自診斷能力快速重復檢測和延時報警功能，報警器還可以與上位機進行通信，實時傳輸煙霧濃度檢測數(shù)據(jù)，由上位機記錄保存，也可以利用上位機完成實現(xiàn)遠程實時檢測和控制等功能。在本論文研制的報警器的基礎上，可再做適當?shù)墓δ軘U展，使可燃性煙

10、霧報警器的功能更加完善，安全性能更高，使用更加方便等，為了能夠進一步提高安全性，可以在自動聲光報警的基礎上，實現(xiàn)帶動煙霧，管道關閉等功能。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)知識方面上的欠缺，大部分只知道概念，在實際中不能靈活運用，所以我通過自己查找資料認識了一種用途非常廣泛的傳感器，即熱釋電紅外傳感器，對其原理、應用領域都有了一定的了解。在煙霧報警電路中，我學到了不少的知識，深知專業(yè)知識要與實際相結合才會有收獲，相信通過本次的實驗設計，其過程會對以后的工作和學習產(chǎn)生積極的影響。參考文獻1 李群芳單片機原理、接口及應用（2005.3）2 徐興存，曾琪琳微型計算機接口技術（2005.7）3 丁元杰單片微機原理及應用（2006.3）4 劉文濤單片機應用開發(fā)實例（2005.9）5 宋彩利，孫友倉單片機原理與C