【正文】 大，轉(zhuǎn)化成較大的電壓信號送入 STC12C5410AD 單片機(jī)；然后，在 STC12C5410AD 單片機(jī)內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換、濃度比較，對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理，將數(shù)字化電壓信號轉(zhuǎn)化成為對應(yīng)的十進(jìn)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報警限，當(dāng)濃度處于正常狀態(tài)綠 燈長亮，當(dāng)煙霧濃度超出設(shè)定的限定值時，發(fā)出聲音報警并伴隨紅燈閃亮。當(dāng)傳感器加熱絲或電纜線和傳感器斷線或接觸不良時，進(jìn)行故障報警，發(fā)出聲光報警信號。 報警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、濃度顯示、時間顯示、狀態(tài)顯示、聲音及閃爍報警、按鍵輸入、故障自檢等功能。 (2)煙霧報警功能 當(dāng)煙霧濃度連續(xù) 20 秒取值都在報警限值之上，蜂鳴器開始報警，且聲音越來越急促，并且伴隨紅燈閃爍。它一方面要接收來自傳感 器送來的煙霧濃度對應(yīng)的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對 兩種信號分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路進(jìn)行相應(yīng)動作；與此同時查詢是否 有鍵按下的請求。 （一）單片機(jī)的選型 1．單片機(jī)的選擇 畢業(yè)論文 7 單片機(jī)是煙霧檢測報警器的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的煙霧濃度的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對兩種信號分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作；同時，查詢是否有鍵按下的命令。 8051 單片機(jī)雖然應(yīng)用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，但是速度慢，功耗大，適合民用，商用，不適合工業(yè)用途。而 STC 單片機(jī)程序嵌套包括中斷最多不能超過 8層。而且 STC12 系列下屬的STC12C54xxAD 系 列單片機(jī)是低功耗 Flash 單片機(jī)，它的 高效尋址方式、大容量 Flash、 EEPROM、 A/D 轉(zhuǎn)換、硬件乘法器、硬件脈寬調(diào)制器 (PWM)等功能特點， 較好的實現(xiàn)了強(qiáng)大的功能與超低功耗的結(jié)合。 STC12C5410AD單片機(jī)的管 腳結(jié)構(gòu)如圖 所示。其中一些 I/O 口還可以與 STC12C5410AD 中的特殊模塊相結(jié)合完成更為復(fù)雜的工作。 (2) A/D 模數(shù) 轉(zhuǎn)換寄存器 STC12C5410AD 單片機(jī)的 A/D 轉(zhuǎn)換口在 P1 口 (~)，有 8 路 10 位高速 A/D 轉(zhuǎn)換器， STC12C5410AD 系列是 10位精度的 A/D，速度 均可達(dá)到 100KHz(10 萬次 /秒 )。 (3)有配套的 仿真開發(fā)工具 STC12C5410AD 的 Flash 存儲器給用戶的開發(fā)帶來方便。仿真器與 STC12C5410AD 經(jīng)串口連接。由于系統(tǒng)采用的是單極性供電，所以采用同相比例放大電路，可以減少硬件開銷；反之，如果采用反相放大，則一般需要利用雙極性供電，這就需要系統(tǒng)額外的利用變壓芯片產(chǎn)生一個負(fù)壓，這顯然 會造成浪費。 同相比例運算電路中反饋的組態(tài)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋，同樣可以利用理 想運放工作在線性區(qū)時的兩個特點來分析其電壓放大倍數(shù)。 (2)電壓放大倍數(shù) A =1+ R4 R3 ，即輸出電壓與輸入電壓的幅值成正比，且相位相同，所以此電路實現(xiàn)了同相比例放大。 此放大電路還加了參考電壓，引入了零點調(diào)節(jié)功能，這樣可以更方便 的調(diào)整由于不同傳感器導(dǎo)致的零點變化問題。 圖 前置放大電路圖 2．聲音報警電路 聲音報警電路圖如圖 所示。 畢業(yè)論文 11 圖 聲音報警電路圖 3．段式液晶顯示電路 報警器濃度顯示采用太陽人公司生產(chǎn)的 SMS0403 四位段式液晶。液晶模塊的 2腳(DATA)、 3 腳 (CLK)分別連接單片機(jī) STC12C5410AD 的 16 腳 ()、 15 腳 ()，構(gòu)成了報警器的煙霧濃度液 晶顯示模塊。 4．狀態(tài)指示燈及控制鍵電路 狀態(tài)指示燈及控制鍵電路圖如圖 和圖 。紅燈閃亮表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超 過報 警限值，提醒用戶盡快作相應(yīng)安全措施。若過一點時間濃度仍超出 報警限，報警器會再次鳴叫提醒用戶。 畢業(yè)論文 14 圖 傳感器電源連接自診斷電路 (2)判斷傳感器信號端連接情況 另一種情況是判斷傳感器信號端是否連接正確，此時不需要外加電路，在傳感器預(yù)熱 2 分鐘后，測量傳感器信號的輸出電壓，如果電壓為 5V，則說明傳感器的信號端連接不正常。首先要給傳感器預(yù)熱三分鐘，因為 MQ2 型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器在不通電存放一段時間后，再次通電時，傳感器不能立即正常采集煙霧信息，需要一段時間預(yù)熱。同時送入段式液晶顯示煙霧濃度值。首先設(shè)定定時初值 50ms，利用 IAP 寫入 EEPROM，作為取值間隔。 圖 主程序流程圖 畢業(yè)論文 16 圖 主程序初始化流程圖 （三）中位值平均濾波法數(shù)字濾波子程序設(shè)計及流程圖 在煙霧傳感器對煙霧濃度采樣時，可能會遇到尖脈沖干擾的現(xiàn)象。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機(jī) 干擾。 中位值平均濾波法的程序流程圖如圖 所示。 畢業(yè)論文 18 圖 報警子程序流程圖 畢業(yè)論文 19 總 結(jié) 煙霧檢測報警器可保障生產(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，具有廣闊的市場空間與發(fā)展前景。 根據(jù)設(shè)計要求、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。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、體積 小、成本低等優(yōu)點。 煙霧報警器能在較寬的溫度范圍工作，可將煙霧濃度顯示用 LCD 顯示。 在本論文研制的報警器的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U(kuò)展，使可燃性煙霧報警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。在此，我向身邊關(guān)心我的同學(xué)致以誠摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導(dǎo)和老師也給了我們必要的指導(dǎo)，我也向系和年級的領(lǐng)導(dǎo)們表示衷心的感謝！最后感謝學(xué)院對我這幾年的培養(yǎng)。同時，他還提供給我們專門的各種設(shè)備及場所，使我在調(diào)試過程中能夠有充足的時間。 畢業(yè)論文 20 參考文獻(xiàn) [1]陳連生 . 可燃煙霧探測器及其設(shè)置安裝要領(lǐng) [J]. 石油工程建設(shè)， 1996(1): 2325 [2]張保衛(wèi) , 尚家峰 , 趙金水 . 燃?xì)鈭缶鞯姆诸惻c選擇 [J]. 山東消防 , 2021(8): 2728 [3]李永生 , 楊莉玲 . 半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究 [J]. 傳感器技術(shù) , 2021(3): 13 [4]謝望 . 煙霧傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 [J]. 儀器儀表用戶 , 2021, 13(5): 12 [5]蔡文齋 . 專業(yè)級串口調(diào)試器設(shè)計 [J]. 現(xiàn)代電子技術(shù) , 2021(23): 6972 [6]求是科技 . 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航 [M]. 人民郵電出版社 , 2021. [7]謝文和 傳感技術(shù)及其應(yīng)用 [M].高等教育出版社 ,2021（ 7） :125， 142194， 264317. [8]宏晶科技 (深圳 ). STC12C5410AD 系列單片機(jī)器件手冊 . [9]鄭郁正 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]. 四川大學(xué)出版社 , 2021: 2556. [10]黃再銀 . 帶看門狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯 MAX813L[J]. 電子世界 , 2021(3): 3940. [11]于冶會 . 對調(diào)整儀表用蜂鳴器振動規(guī)范的探討 [J]. 傳感器世界 , 2021(1): 3538. [12]邵子揚 , 黃保明 , 劉海濤 . Keil 軟件仿真的串口調(diào)試技巧 [J]. 單片機(jī)與嵌入式