【正文】 好地抵消共模信號，有效抑制共模噪聲。 LM386 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式。LM386 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 音頻功率放大器 ，是一種音頻集成 功放 ，具有自身功耗低、更 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 39 頁 新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源 電 壓范圍大、外接元件少 及 總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器 。沿觸發(fā)放音，按 S2(PE)鍵一下即將全段放音，除非斷電或放音結(jié)束，否則不停止放音；電平觸發(fā)放音，按住 S3(PL)鍵時(shí)即放音，松開按鍵即停止。 直通模式 (FT)： 此端允許接在 MIC 輸入端的外部語音信號經(jīng)過芯片內(nèi)部的 AGC 電路、濾波器和喇叭驅(qū)動(dòng)器 后 直接到達(dá)喇叭輸出端。 喇叭輸出 (SP+， SP)：輸出端可以直接驅(qū)動(dòng) 8Ω以上的喇叭。 話筒參考 (MIC REF)：此端是前置放大器的反向輸入。 話筒輸入 (MIC)：此端連至片內(nèi)前置放大器。持續(xù)至此端回到低電平 ， 或遇到 EOM標(biāo)志，或內(nèi)存結(jié)束 ， 放音結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入節(jié)電狀態(tài)。 邊沿觸發(fā)放音 (PLAYE)： 當(dāng) 此 管腳有一個(gè) 上升沿時(shí)， 可以驅(qū)動(dòng) 芯片開始 進(jìn)行 放音。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 共 39 頁 錄音 (REC)： REC 高電平有效， 不管芯片處在節(jié)電狀態(tài)還是正在放音 的狀態(tài) 只要 REC 變 為 高電平 ，芯片 就 開始錄音。電源線的匯 合 這樣 接法會(huì) 使得噪聲 的影響減少到 最小。 語音報(bào)警電路 中采用的語音芯片為ISD1820PY。 一個(gè)完整的煙霧傳感器都必須具備： (a)能夠檢測某種單一煙霧，而對共存的其它煙霧不響應(yīng)或低響應(yīng)； (b)對被測煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的煙霧濃度； (c)對檢測信號響應(yīng)速度快，重復(fù)性好； (d)長期工作穩(wěn)定性好，制造成本低，使用與維護(hù)方便等條件。一般情況下， 傳感器輸出的信號 會(huì)比較弱，而且其中還包括了一些避免不了的 干擾，對這種信號的放大就需要有很好的共模抑制比以及高增益、低 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 39 頁 噪聲和高輸入阻抗 的 放大電路 。 (7)適宜于煙霧、液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣等的探測 。 (2)雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL 電平輸出） (3)TTL 輸出有效信號為低電平。它是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值變化。 此次 使用的 氣敏式煙霧傳感器 選擇 的具體型號為 MQ2。 當(dāng)溫度在 200～ 300℃ 時(shí) 半導(dǎo)體氣敏元件 讓 空氣中的氧 吸 附 在元件表面 ， 當(dāng)氧負(fù)離子吸附在 半導(dǎo)體氣敏元件 表面可以 形成氧 負(fù)離子吸附， 氧負(fù)離子的減少就會(huì) 使半導(dǎo)體中的電子密度減少， 從而 使其電阻值增加。 （ 3） 氣敏式煙霧傳感器 ： 該 煙霧傳感 器 是一種檢測特定氣體的傳感器。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率， 晶體 選擇 ；電容 C C3 的值則有微調(diào)作用，通常取 30pF 左右的瓷片電容。在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。當(dāng)電容 C1 放電結(jié)束后， RST 端的電位由 R1 與 R2 分壓比決定。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。 特別注意： 31 腳 (/EA/Vpp)是選擇片內(nèi)外存儲(chǔ)器的引腳 ，當(dāng) /EA/Vpp 接高電平時(shí)，單片機(jī)在復(fù)位 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 39 頁 后從內(nèi)部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行；當(dāng) /EA/Vpp 接低電平時(shí)，復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行。 AT89S51 具有 的 特點(diǎn) 為 ： 40 個(gè)引腳， 4KB 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 比特 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級 ， 2 層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 因此，綜合考慮成本、易操作性、系統(tǒng)性能等因素，最終選擇方案三。 方案三： 基于氣敏傳感器設(shè) 計(jì)的 煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣電路 ， 首先 傳感器選用 MQ2 型半導(dǎo)體煙霧氣敏傳感器 ，其在常溫條件工作時(shí) 不需要溫度補(bǔ)償電路，因此選此傳感器省去了設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償電路的麻煩。待測氣體的交叉影響使檢測結(jié)果不能反映檢測氣體的實(shí)際含量，檢測結(jié)果 就會(huì) 失去科學(xué)價(jià)值和 原有的 合理性。 當(dāng)檢測的氣體濃度處 在這個(gè)范圍 之中時(shí) ， 檢測到的氣體濃度的 可靠性 最高 。 由于可能會(huì)有因某種特定原因產(chǎn)生的類似火災(zāi)的干擾源觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。再用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煙霧檢測電路送出的模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識別的數(shù)字信號后送入單片機(jī)。 整體 方案設(shè)計(jì) ：首先需要把煙霧信號轉(zhuǎn)化成單片機(jī) [9]（ AT89S52）可識別的數(shù)字信號，這部分電路就需要 煙霧檢測電路 、放大電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換 電路 組成。由于 電化學(xué)傳感器 在進(jìn)行濃度監(jiān)測的 過程中 會(huì) 產(chǎn)生 一定 大小 的 電流， 所以 電化學(xué)傳感器又被稱為電流氣體傳感器 。 空氣中的待檢測氣體透過網(wǎng)孔與傳感電極 發(fā)生 電化學(xué) 反應(yīng) 產(chǎn)生 傳感 電極 ， 這種 電化學(xué) 傳感電極 主要是應(yīng)用的 氧化 機(jī)理 和 還原機(jī)理。 傳感電極和反向電極中有一層薄的電解層，這層 薄 的 電解層 將傳感電極和反電極 隔開。系統(tǒng)的其它部分均安裝在主板上， SOPC 控制器接受到來自傳感器的數(shù)據(jù)后將數(shù)值顯示，并根據(jù)事先定制 好的規(guī)則判斷煙霧 是否超標(biāo) ，如果有煙霧 超標(biāo) 則將 發(fā)出 報(bào)警信息， 并 驅(qū)動(dòng)語音報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警 ，同時(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)排氣電路 開始工作 。 Quartus Ⅱ 可編程邏輯軟件屬于第四代 PLD開發(fā)平臺。 SOPC是在 一塊硅片上 利 用可編程邏輯技術(shù) 來設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)完整的 可編程片上 系統(tǒng) 。 最后對全文進(jìn)行概括的總結(jié)，并提出相關(guān)擴(kuò)展功能，有待進(jìn)一步完善。硬件電路設(shè)計(jì)主要是針對選擇的方案進(jìn)行具體的電路設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在家具產(chǎn)品多種多樣，智能化、小型化的節(jié)能、綠色、安全產(chǎn)品越來越受到普通大眾的青睞。如適用范圍過小、智能化程度低、網(wǎng)絡(luò)化程度低、組件連接方式 有待改善、煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣系統(tǒng)誤報(bào)、漏報(bào)問題較多、超早期煙霧探測報(bào)警技術(shù)應(yīng)用還幾乎處于空白。下面將從火災(zāi)探測器的工作原理和結(jié)構(gòu)入手 ,逐步分析探測器的部分和主要干擾來源，并對 由此產(chǎn)生的誤報(bào)警提出一些改進(jìn)的方法。 (1)研究現(xiàn)狀 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、大量樓宇的建成與使用，用于保障人身和財(cái)產(chǎn)安全的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)顯得越來越必要。其中煙霧探測器和溫度探測器用 的地方占絕大部分 [8]。如 :探測器經(jīng)常誤報(bào)警 ,經(jīng)常演繹 “狼來了 ”的故事 ,使得消防值班人員飽受困擾。由于許多場合 缺乏 滅火器材 以 及 人 們在 逃生 時(shí)的 驚慌失措 ，和外 界逃生環(huán)境 遲緩等不利因素，最終 就會(huì)給人們的生活和財(cái)產(chǎn)帶來 重大 的 損失。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。軟件 用 C 語言編寫程序，在 keil 中進(jìn)行程序的編譯 并下載到 AT89S51 芯片中 。 它主要 由 單片機(jī)最小系統(tǒng)、煙霧檢測電路、語音報(bào)警電路、自動(dòng)排氣電路 等組成。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán) 大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 如果在一般家庭中 發(fā)生 火災(zāi) ， 就會(huì)很大程度上 出現(xiàn)撲救不及時(shí) 的情況。但火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置后 ,往往會(huì)發(fā)覺系統(tǒng)有些不盡如人意的地方。火災(zāi)探測器的工作原理火災(zāi)探測器顧名思義就是探測是否有火災(zāi)可能或火災(zāi)正在發(fā)生的設(shè)備 ,根據(jù)火災(zāi)的特點(diǎn)及其產(chǎn)生物 (例如 :煙、熱、火焰等 )的特性，可分為：煙霧探 測器、溫度探測器及火焰探測器三類。隨著人們生活水平及家居環(huán)境的提高，廉價(jià)實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器將進(jìn)入家庭，而且需求量很大 [3]。排除了設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)等情況后 ,我們發(fā)現(xiàn)這些情況往往是由于探測設(shè)備受到干擾而造成的。 我國煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣工程應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了較快發(fā)展，但由于在實(shí)際應(yīng)用中，煙霧超標(biāo)報(bào)警系統(tǒng)的通訊協(xié)議不一致，煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣工程技術(shù)水平還相對落后，還存在著一些比較突出的問題。 (3) 課題 研究 意義 煙霧超標(biāo)報(bào)警器的意義在于可以實(shí)現(xiàn)對普通環(huán)境中煙霧濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，以減少煙霧有毒氣體對人體的傷害，通過報(bào)警來警示人們所處環(huán) 境的煙霧濃度過高，并通過單片機(jī)來控制環(huán)境的有毒氣體濃度，如 完成開風(fēng)扇通風(fēng)、切斷有毒氣體來源等由單片機(jī)控制的部分。 其中 方案論證及選擇主要 從三種可以實(shí)現(xiàn)煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣功能的方案中選擇一個(gè) 成本 低 、易操作 、系統(tǒng)性能 較高的方案。最后的制作與調(diào)試主要是進(jìn)行硬件 仿真與 制作，并對硬件進(jìn)行相 關(guān)功能的測試 ，檢測是否能達(dá)到設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能。 SOPC（ SystemonaProgrammableChip） 可編 程 片上系統(tǒng) 。 Quartus Ⅱ 是最高級和復(fù)雜的用于 SOPC 的設(shè)計(jì)環(huán)境。 煙霧 傳感器安裝于檢測現(xiàn)場，通 過導(dǎo)線連接到主板傳感器的 驅(qū)動(dòng)電路，傳感器 檢測 的信號送到 放大電路將信號進(jìn)行放大， A/D 轉(zhuǎn)換 電路 將放大后的信號 轉(zhuǎn)換為 0~5V 的電平信號， 并 由 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 將 轉(zhuǎn)換 的 數(shù)字信號送入 SOPC 控制器。電化學(xué)傳感器 主要包括兩部分： 傳感電極（ 又稱工作電極）和反 向 電極 。電化學(xué)反應(yīng)會(huì) 形成 一定 的電信號， 這種電信號 就可以 防止傳感器中的 電解質(zhì) 泄 漏出傳感器。 如果 測量該電流 的大小 ，就可 根據(jù)電流的 大小與氣體濃度的換算關(guān)系來 確定 空氣中某種 氣體濃度。 單片機(jī)煙 霧 檢 測 電 路 語 音 報(bào) 警 電 路排 氣 控 制 電 路直 流 電 源 圖 基于氣敏傳感器設(shè)計(jì)的煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣電路原理框圖 采用基于單片機(jī)的煙霧報(bào)警器。 原理框 圖說明： 煙霧信號采集電路一般由氣敏管 [6]傳感器和模擬放大電路組成，將煙霧信號轉(zhuǎn)化為模擬的電信號。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 39 頁 方案選擇 方案一： 基 于 SOPC 設(shè)計(jì)的煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣電路 系統(tǒng)的可靠性不高。 電化學(xué)傳 感 器有一個(gè) 恒定的檢測 范圍。 如果空氣中的 待測氣體 有 交叉影響 ， 電化學(xué)傳感器 回合 很多氣體 都可以產(chǎn)生 氧化還原反應(yīng) 并 產(chǎn)生 一定大小的 電流 。 綜上所述本設(shè)計(jì) 的穩(wěn)定性 不 高，存在的干擾因素較 大 ， 所以不采取此方案 。整體電路設(shè)計(jì)簡單，可靠性較高，易于實(shí)現(xiàn) 。 V C C+R 21 0 KS 1G N DC 2 3 0 p FC 3 3 0 p F1 1 . 0 5 9 2 MC 11 0 u FV C CT 2 / P 1 . 0T 2 E X / P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4M O S I / P 1 . 5M I S O / P 1 . 6S C K / P 1 . 7R S TR X D / P 3 . 0T X D / P 3 . 1I N T 1 / P 3 . 3W R / P 3 . 6T 0 / P 3 . 4T 1 / P 3 . 5I N T 0 / P 3 . 2R D / P 3 . 7X T A L 2X T A L 1G N DV C CP 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7A L E / P R O GE A / V P PP S E NP 2 . 7 / A 1 5P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 1 / A 9P 2 . 0 / A 8AT89S51R 14 7 0 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖