基于單片機(jī)的煙霧警報(bào)器的設(shè)計(jì)畢設(shè)論文(文件)
【正文】 差比較大。保證報(bào)警器檢測(cè)煙霧濃度的準(zhǔn)確性，減小誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)的可能。但是標(biāo)定時(shí)輸出曲線往往不是一條理想的直線，所以要對(duì)標(biāo)定曲線進(jìn)行線性化處理，用一條擬合直線近似代替輸出曲線，線性化是智能儀表的典型功能之一。在誤差許可范圍內(nèi)，根據(jù)標(biāo)定曲線形狀，以及單片機(jī)處理能力，把曲線分成若干小段，對(duì)每小段分別線性化。 報(bào)警子程序流程圖 鍵盤處理子程序?qū)嶒?yàn)檢定及誤差分析 本論文設(shè)計(jì)的煙霧檢測(cè)報(bào)警器選用“LEL”作為煙霧的測(cè)量單位及衡量標(biāo)準(zhǔn)，下面介紹關(guān)于LEL的相關(guān)概念。煙霧的濃度過低或過高時(shí)是沒有危險(xiǎn)的，只有與空氣混合形成混合氣或更確切地說遇到氧氣形成一定比例的混合氣才會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。因此，在進(jìn)行爆炸測(cè)量時(shí)，報(bào)警濃度一般設(shè)定在爆炸下限的25%LEL以下。 在測(cè)量?jī)x器的實(shí)際使用中，造成誤差的來(lái)源很多，通常是多種誤差源綜合作用的結(jié)果。 硬件誤差主要來(lái)自以下四個(gè)方面：(1)傳感器非線性誤差，本系統(tǒng)選用MQ2型半導(dǎo)體陶瓷式煙霧傳感器，煙霧濃度與輸出電壓存在一定的非線性，使用折線插值方法進(jìn)行線性化處理。另外所選的阻容器件都是經(jīng)過精確測(cè)量后再焊接上去的，并經(jīng)過仔細(xì)調(diào)試以獲得最佳性能。對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說，空氣中的成分對(duì)系統(tǒng)的探頭和單片機(jī)及其外圍電路影響很小，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)不用進(jìn)行補(bǔ)償。在電路板布線時(shí)，注意抗干擾設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用MQ2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，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機(jī)干擾，不但最大限度地排除現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾，降低煙霧報(bào)警器誤報(bào)概率，而且易于在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)。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)斷等功能。 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(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，合理地確定系統(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)。但是溫濕度的影響相對(duì)于系統(tǒng)5%LEL的精度要求，可以忽略不計(jì)。本系統(tǒng)選用ACDC電源模塊，將220V電轉(zhuǎn)化為5V直流電，分別給模擬電路和數(shù)字電路供電。運(yùn)放誤差是造成前置放大誤差的主要原因，運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓，輸入失調(diào)電流是影響電路精度的重要因素。軟件誤差主要來(lái)自以下兩個(gè)方面：(1)A/D轉(zhuǎn)換量化誤差STC12C5410AD單片機(jī)的內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器為12 bit。甲烷在空氣濃度為9%11%時(shí)遇明火爆炸,高于11%或低于9%都不爆炸。 爆炸極限是爆炸下限、爆炸上限的總稱，可燃煙霧在空氣中的濃度只有在爆炸下限、爆炸上限之間才會(huì)發(fā)生爆炸?？扇紵熿F在空氣中遇明火種爆炸的最低濃度，稱為爆炸下限，簡(jiǎn)稱LEL。為防止誤報(bào)，在程序設(shè)計(jì)上，對(duì)煙霧濃度進(jìn)行快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警，以區(qū)別出是管道中煙霧的泄漏，還是由于暫短打開閥門產(chǎn)生的可燃煙霧的微量散失，防止誤報(bào)。 本論文報(bào)警器使用的MQ2型傳感器的電阻是隨著煙霧濃的升高而降低的，因此輸入單片機(jī)的電壓也是隨之降低的。即調(diào)用A/D連續(xù)進(jìn)行10次采樣，去掉其中的最大值和最小值，計(jì)算其余8個(gè)值的平均值，將這個(gè)平均值送入寄存器。為此，可采取中位值平均濾波法，先對(duì)N個(gè)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，去掉其中的最大值和最小值，然后計(jì)算余下的N–2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。接下來(lái)定時(shí)器0中斷允許位置1，打開定時(shí)器0，關(guān)閉蜂鳴器，開啟綠燈，設(shè)置報(bào)警限初值。給傳感器預(yù)熱后，程序開始執(zhí)行初始化子程序，這部分實(shí)現(xiàn)的功能包括各種I/O口輸入輸出狀態(tài)的設(shè)定、寄存器初始化、中斷使能等。 STC12C5410AD單片機(jī)對(duì)傳感器檢測(cè)的煙霧濃度信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、平均值法濾波、線性化處理后，將濃度值與報(bào)警限設(shè)定值相比較，判斷是否報(bào)警。 。 當(dāng)用戶將源程序經(jīng)語(yǔ)法檢查無(wú)誤并生成代碼時(shí)，就可以將程序代碼下載到Flash芯片中，而用戶的系統(tǒng)可以是在線狀態(tài)。Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，另外重要的一點(diǎn)，Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。當(dāng)傳感器正常連接時(shí)，電阻和傳感器分壓，此時(shí)電阻兩端有微弱的電壓，；如果傳感器電源連接不正常，則會(huì)產(chǎn)生斷路，檢測(cè)到電阻兩端電壓為0。紅燈閃亮表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超過報(bào)警限值，提醒用戶盡快作相應(yīng)安全措施。 狀態(tài)指示燈電路圖 。 聲音報(bào)警電路圖 報(bào)警器濃度顯示采用共陽(yáng)數(shù)碼管。 。(2)電壓放大倍數(shù)，即輸出電壓與輸入電壓的幅值成正比，且相位相同，所以此電路實(shí)現(xiàn)了同相比例放大。 前置放大電路圖，從傳感器的上端出來(lái)的信號(hào)Vi經(jīng)過運(yùn)算放大器的同相輸入端，但是為保證引入的是負(fù)反饋，輸出電壓Vo通過電阻R4接到反相輸入端，同時(shí)，反相輸入端通過電阻R3接到參考電壓Vref。 傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱，需要經(jīng)過前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。上電復(fù)位后P1口是弱上拉型的I/O口，可以通過軟件設(shè)置將
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