【正文】 2021 級 II 摘 要 目前，隨著電子產(chǎn)品在人 類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活 的 四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。即由自動報警、自動滅火、安全疏散誘導(dǎo)、系統(tǒng)過程顯示、消防檔案管理等組成一個完整的消防控制系統(tǒng)。由于中國的建設(shè)正在飛速發(fā)展，市場大的驚人，難道這由中國發(fā)展帶來的成果只能由外國企業(yè)來瓜分？可幸的是中國企業(yè)抓住了機(jī)遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了十多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內(nèi)市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走 自己的路。 2 煙霧檢測報警器的方案設(shè)計 煙霧檢測報警器設(shè)計思路 煙霧檢測報警器是能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報警功能的儀器，儀器的最基本組成部分 應(yīng)包括：煙霧信號采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。 煙霧傳感器及單片機(jī)是可燃煙霧檢測報警器的兩大核心，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的煙霧傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。 (c)利用電 化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如電流型煙霧傳感器、電勢型氣體傳感器等。 (b) 接觸燃燒式傳感器 當(dāng)易燃煙霧接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時會發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。 (d) 熱傳導(dǎo)傳感器 熱傳導(dǎo)傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式，但是測量原理不同。由于非碳?xì)浠衔镆兹紵熿F (如氫 )不吸收電磁譜中 IR 部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳?xì)浠衔?，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。當(dāng)懷疑檢測環(huán)境中存在這些物質(zhì)時，經(jīng)常對探頭進(jìn)行標(biāo)定，是必須且有效的辦法。因此，本設(shè)計采用半導(dǎo)體煙霧傳感器作為報警器煙霧信息采集部分的核心。當(dāng)然幾種狀態(tài)的報警信號是各不相同的。 (3)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。在單片機(jī)完成這些的工作中，尤其是信號處理中，比較濃度值后送入顯示的軟件實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜，要求單片機(jī)具備較快的運(yùn)算速度，使檢測人員能夠較準(zhǔn)確地觀測到煙霧濃度，并根據(jù)情況做進(jìn)行相應(yīng)處理。 STC 系列 單片機(jī)是 MICROCHIP 公司的產(chǎn)品，其突出的特點(diǎn)是功耗低、 精簡指令集 、抗干擾性好、 可靠性高，但是存在溢出隱患問題。 為適用于本論文設(shè)計的 煙霧檢測報警器，應(yīng)選擇一種比 8051 系列速度快、功耗低、抗干擾性好、 而又避免 C 語言編程溢出問題的單片機(jī)。 煙霧檢測報警器硬件電路設(shè)計 信號采集及前置放大電路 傳感器輸出信號一般比較微弱，需要經(jīng)過前置電路對其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)對輸入信號的要求。因?yàn)椴淮嬖凇疤摰亍爆F(xiàn)象，所以其輸入端有較高的共模輸入電壓。而電壓跟隨器的作用就如上面介紹的，它只是用來匹配阻抗用的，防止 R3和 R4對滑動變阻器輸出電壓的影響。單片機(jī) STC12C5412AD 的18腳 ()、 12腳 ()、 13腳 ()，控制輸出的狀態(tài)指示燈。 圖 36 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。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng) C51 連接定位生成絕對目標(biāo)文件 (.ABS)。 煙霧檢測報警器軟件流程及設(shè)計 本論文中，軟件解決的主要問題是檢測煙霧傳感器的煙霧濃度信號，然后對信號進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)字濾波，線性化處理，段式液晶濃度顯示，按鍵功能設(shè)置，以及報警器聲光警報。 主程序初始化流程圖 圖 42 主程序初始化流程圖 主程序初始化流程圖如 上 圖 42 所示。如果采用一般的平均值法， 則干擾將“平均”到計算結(jié)果上去，故平均值法不易消除由于脈沖干擾 引起的煙霧濃度采樣值的偏差。但在 標(biāo)定時輸出 的曲線常常不是一條理想直線，因此 要對標(biāo)定 的 曲線進(jìn)行線性化處理， 使 用一條擬合 的直線 來 近似 替代 輸出 的 曲線， 而 線性化 則是智能儀表的功能之一。 控制按鍵設(shè)計子程序及流程圖 本報警器設(shè)計附加一個按鍵，功能分別為：確定 (消音 )?？扇紵熿F在空氣中遇明火 種爆炸的最高濃度，稱為爆炸上限 (Upper Explosion Limited), 簡稱 UEL。爆炸極限一般用體積百分比濃度表示。 本設(shè)計中設(shè)定甲烷的爆炸下限為 10%體積比，對應(yīng)的報警限設(shè)在 20%LEL，也就是甲烷含量為 2%體積比時報警器報警。 5%之內(nèi)。 16 bit 定點(diǎn)除法運(yùn)算， 因此 有限字長 所 造成的誤差 相對于這個系統(tǒng)來說 ，能夠 忽略不計。為了盡 可能降低噪聲，數(shù)字地與 模擬地要 有 一點(diǎn)接地，每個 芯片的電源就近接退耦電容。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 30 6 結(jié)束語 本論文在對煙霧傳感器和報警技術(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)，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計方案。 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。 通過現(xiàn)場標(biāo)定及測試，分析煙霧濃度信號的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計算本報警器顯示煙霧濃度與實(shí)際濃度之間的誤差為 %LEL，在所規(guī)定誤差范圍177。s 150th anniversary celebrations and will attend City39。或許是愧疚于自己似乎把轉(zhuǎn)瞬即逝的很多個不同的日子過成了同一天的樣子；或許是追溯過去，對自己那些近乎偏執(zhí)的怪異信念的醒悟，這些天以來，思緒一直很凌亂，在腦海中不斷糾纏。t remember his appearance. 童年時，覺得壓歲錢和新衣服是過年必備，但是隨著年齡的推進(jìn)，會越來越發(fā)現(xiàn)，那些東西根本就可有可無；初中時，以為要有一場暗戀才意味著真正的成長，但三年過去后，自己心平氣和的寫同學(xué)錄的時候，突然就發(fā)現(xiàn)是不是真正的成長了，好像并沒有那么重要了；然后到了高中，覺得非要吐露出自己的心聲才能為高中生涯里的懵懂情愫劃上一個句點(diǎn)，但畢業(yè)晚會的時候最終還是被梗塞在了咽喉，后來再次站在他曾經(jīng)揮汗如雨的球場，看著他投過籃球的球框時，突然間發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)想不起他的容顏。 At the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. Suddenly thought of blue plaid shirt。嫌惡過自己的怯懦，最終卻發(fā)現(xiàn)有很多 緣分 ，有很多錯過，好像冥冥之中真的已經(jīng)注定。 Then in high school, think don39。s plaint. In a statement the Russian side added: We found no racist insults from fans of CSKA. Age has reached the end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day。re clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau. To find your nearest CAB, including those that give advice by , click on nearest CAB. For more information about making a claim to an employment tribunal, see Employment tribunals. The (lack of) air up there Watch mCayman Islandsbased Webb, the head of Fifa39。 本系統(tǒng) 采用中位值平均數(shù)字濾波算法對經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理。為提高響應(yīng)時伺，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，需要向煙霧傳感器持續(xù)供給 5V的加熱電壓 。另外，系統(tǒng)還受到各種外部電磁噪聲的干擾，設(shè)計上，把探測器與控制器之間的信號線用屏蔽電纜連接。 (3) 電源 引起 的誤差 雖然 本系統(tǒng)使用 直流電源供電， 可是 電源不免 帶有的一些 交流成分 會 形成噪聲信號 .這些噪聲信號 對 于 測控系統(tǒng)的正常 使用 危害很大。 (2) 數(shù)字濾波過程中， 有限字長效應(yīng)在中位值平均濾波法數(shù)字濾波過程中，使用了乘法與 除法運(yùn)算，因此 ， 在運(yùn)算 的 過程中， 因字長有限才 不能 夠 保留原有的數(shù)據(jù)有效位數(shù)而造成 舍入誤差， 因?yàn)槔塾嬘嬎隳艹霈F(xiàn) 計算誤差。對曲線作線性化處理時，根據(jù)曲線的走勢，將煙霧濃度分成 7段。假定甲烷的爆炸下限為 5%體積比，那也就是說，把這個 5%體積比 一百等分，讓 5%體積比對應(yīng) 100%LEL，也就是說，當(dāng)檢測儀數(shù)值到達(dá) 10%LEL 報警點(diǎn)時，相當(dāng)于此時甲烷的含量為 %體積比。低于爆炸下限 的，混合氣中含的可燃?xì)獾?量不足，不能 發(fā)生 燃燒或爆炸，高于上限 的 混合氣中 氧氣的 含量不 夠 ，也不能 發(fā)生 燃燒或爆炸。 “ LEL”是指爆炸下限。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 22 圖 45 分段插值法線形化程序流程圖 根據(jù)分段線性插值法求輸入單片機(jī)的某一 電壓值對應(yīng)的煙霧濃度的公式如下： f(x) = f(xi) + (xxi)*（ f(xi+1)f(xi)） /（ xi+1xi） i=1,2,3…N （ 41） 開始 讀取濾波后電壓值 查表法確定 x所在電壓區(qū)間 求電壓值 x與所在區(qū)間下限的差 xm=xxi 求 x所在區(qū)間的上下限濃度值的差 z=f(xi+1)f(x) 求上下限電壓值的差 xd=xi+1xi 求 z 與 xd 的比 K=z/xd 求出 K 與 x的積 S=Kxm 求出 f(x)=f(xi)+S 送入液晶顯示 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 23 式中 N 為所分區(qū)間個數(shù)， f(x)為實(shí)際煙霧檢測濃度， x 為實(shí)際氣體檢測濃度對應(yīng)的電壓值， xi是區(qū)間的下限濃度對應(yīng)電壓值， xi+1是區(qū)間的上限濃度對應(yīng)電壓值，f(xi)為區(qū)間下限煙霧濃度值， f(xi+1)為區(qū)間上限煙霧濃度值 [14]。中位值平均濾波法的程序流程圖如 上 圖 43所示。 中位值平均濾波法數(shù)字濾波子程序設(shè)計及流程圖 圖 43 中位值平均濾波法程序流程圖 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。同時送入段式液晶顯示煙霧濃度值。 用戶可以通過調(diào)試環(huán)境軟件的人機(jī)對話界面，在程序中設(shè)置斷點(diǎn)，在STC12C5412AD 中，可以同時設(shè)置 3 個硬件斷點(diǎn)，它是經(jīng)過串口的傳輸，由芯片中的幾組斷點(diǎn)條件寄存器實(shí)現(xiàn)的。開發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C或匯編源文件。 報警器故障自診斷電路 (1)判斷傳感器電源連接情況 在傳感器的地端串聯(lián)一個電阻 R6。 C 顯示方式：反射式正顯示存儲溫度： 20— +60176。它利用滑動變阻器產(chǎn)生一個參考電壓 Vref，再利用電壓跟隨器把電壓輸入到運(yùn)算放大電路的電壓參考端。在圖 31 中，根據(jù)運(yùn)放的“虛本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 12 短”和“虛斷”的特點(diǎn)可知， I = I+ = 0， 所以 V = Vo * R3/（ R3 + R4） +Vref * R4/R3 + R4 而且 V = V+ = Vi Vo = Vi *（ R3 + R4） /R3 由以上兩式可求出 Vo=Vref R4/R3 所以本放大電路的放大倍數(shù) A =1+ R4/R3 ，此放大電路為同相比例放大電路，它的放大倍數(shù)總是大于或等于 1。在價格相同的情況下，盡量選擇 Flash 較大的芯片，所以選擇了 STC12C5412AD單片機(jī)作為本論文設(shè)計的煙霧報警器的單片機(jī)核 心芯片 。而 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言，雖然占用資源較匯編多，但是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計算機(jī)語言。 如今市面上比較普遍的單片機(jī)有 8051 系列與 STC 系列。 3 煙霧檢測報警器的硬件設(shè)計 在報警器的設(shè)計中，單片機(jī)是其核心部件。 圖 21報警器 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)框圖 煙霧檢測報警器的功能 (1)自 診斷故障報警功能 當(dāng)傳感器加熱絲或者電纜線發(fā)生斷線或者接觸不良的情況時，報警器發(fā)出警報，并且黃色指示燈閃爍，提醒用戶檢查傳感器或者電路線接觸情況，及時排除故障，保證安全。為了保證其可靠性，在輸出 5V 的電壓的同時，進(jìn)行故障監(jiān)測。半導(dǎo)體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性 (抗干