【正文】 正在向著全總線制、軟件編程、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、多樣化、小型化、社區(qū)化、藍(lán)牙技術(shù)無(wú)線化、高靈敏化、綜合化等方面發(fā)展。 圖 21 可燃 煙霧報(bào) 警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 該系統(tǒng)的工作由煙霧信號(hào)采集及放大電路將采集到的煙霧濃度信息轉(zhuǎn)化為放大的模擬電信號(hào)。因 為變化的光信號(hào)可以引起用戶和家庭鄰居的注意，彌補(bǔ)了在嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限，使得報(bào)警裝置更加完善。 傳感 器的選型 煙霧傳感器是測(cè)量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。當(dāng) 煙霧探頭碰到煙霧或某些特定的氣體，煙霧探頭內(nèi)部阻值發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)模擬值，從而對(duì)其進(jìn)行控制。而這也正是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品市場(chǎng)的一個(gè)重大缺陷。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測(cè)無(wú)機(jī)煙霧，如 O CO H Cl SO2 等。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的煙霧傳感器之一。即煙霧濃度信號(hào)將電解液分解成陰陽(yáng)帶電離子，通 過(guò)電極將信號(hào)傳出。 （ e）紅外吸收型傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進(jìn)行煙霧測(cè)量，主光束通過(guò)測(cè)量元件內(nèi)的目標(biāo)煙霧，參考光束通過(guò)比較元件內(nèi)的參考煙霧。由于它能使兩極板間空氣分子電離為 正、負(fù)離子， 使電極之間原來(lái)不導(dǎo)電 的空氣具有導(dǎo)電性。經(jīng)過(guò)對(duì)比眾多煙霧傳感器的應(yīng)用特性，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體煙霧傳感器的優(yōu)點(diǎn)更加 8 突出。 (b)SnO2 氣敏元件對(duì)氣體檢測(cè)是可逆的，而且吸附、脫離時(shí)間短，可連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間使用。 9 表 21 QMN5的技術(shù)指標(biāo) 加熱電壓（ Vh） AC 或 DC 5177。在單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制功能中，需要單片機(jī)有較快的運(yùn)算速度，使檢測(cè)人員和用戶在報(bào)警器系統(tǒng)正常工作時(shí)能夠及時(shí)地觀測(cè)到實(shí)時(shí)的煙霧濃度等級(jí)，并進(jìn)行相應(yīng)處理。 （ 1） AT89C51 功能特性概述 目前市面上使用的比較普遍的 51 系列單片機(jī)是 AT89C51。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） 256 字節(jié)。 反之 ， 報(bào)警器不發(fā)出警報(bào)， LED 狀態(tài)指示燈綠燈常亮且不閃爍 ，數(shù)碼管不顯示字符，蜂鳴器不 發(fā)出聲響 。 交流電源 負(fù)載 圖 31 直流穩(wěn)壓電源組成方框圖 電源變壓器的作用是，改變電網(wǎng)的交流電壓的大小，將 220V、 50Hz 的市電進(jìn)行降壓，使變壓器的副邊輸出的交流電壓符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)上電時(shí)， C3充電，電源經(jīng)過(guò)電容器 C3 加到 RESET 引腳，使單片機(jī)復(fù)位； 在正常工作時(shí)，按下復(fù)位鍵時(shí)單片機(jī)復(fù)位。 R 161KR p120KR 175V567I C 2B : 1L M 32 4321I C 2A : 1L M 32 4R 191MR p220KR 181MR 20R 211MR 221MI N 0I N 2V r e fA KRGI N 1 圖 35 信號(hào)采集及前置放大電路圖 設(shè)計(jì)中采用的信號(hào)放大 電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1) 由于電路 不存在“虛地”現(xiàn)象，所以其 兩個(gè) 輸入端 都有較高的共模輸入電壓，這對(duì)放大電路的穩(wěn)定性和運(yùn)算的精度都有影響。 A/D轉(zhuǎn)換電路 ADC0809 是一種逐次逼近式 8路模擬輸入、 8位數(shù)字量輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 (3)OE,START,CLK,EOC 為控制信號(hào)端， OE 為輸出允許端， START 為啟動(dòng)信號(hào)端， CLOCK 為時(shí)鐘信號(hào)輸入端 , EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)端。 74LS373 是八 D 鎖存器，常應(yīng)用在地址鎖存及輸出口的擴(kuò) 展中。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用低電平的讀信號(hào)和 腳經(jīng)一級(jí)或非門后，產(chǎn)生的正脈沖作為 OE 信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。 由于不顯示小數(shù)點(diǎn)，所以不接 dp段。在繼電器的輸入回路中， 當(dāng) 流經(jīng)線圈的電流變化時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生自激電壓來(lái)抑制電流的變化 ，線圈中的電流變化越快，所產(chǎn)生的電壓越高。通過(guò)各自分工，最終實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、字符顯示、自動(dòng)換 氣排煙和滅火功能。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。主程序設(shè)計(jì)先對(duì)傳感器預(yù)熱 ，預(yù)熱同時(shí)，對(duì)傳感器 進(jìn)行 故障檢測(cè)，采用軟件方式檢測(cè)傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。 21 報(bào)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(gè)電阻 R16。 安全保護(hù)電路 在安全保護(hù)電路中，繼電器 （電磁繼電器） 是否動(dòng)作是保護(hù)動(dòng)作是否執(zhí)行的唯一條件。 1Ω ～ 60177。由于單片機(jī)頻率采用 6MHz,則 ALE 腳的輸出頻率為 1MHz，在經(jīng)二分頻后為 500kHz，恰好符合 ADC0809 對(duì)時(shí)鐘頻率的要求。 圖 36 ADC0809引腳圖 和內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。 (1)IN0～ IN7 是 8 路模擬信號(hào)輸入 端。高輸入阻抗就可以減少放大電路對(duì)前端電路的影響，同時(shí)低輸出阻抗也可以提高自身的抗干擾性，這顯然有利于電路中其他模塊的設(shè)計(jì)。 LM324 是價(jià)格便宜的帶差動(dòng)輸入功能的 高增益四運(yùn)算放大器。系統(tǒng)采用的定時(shí)元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 上述中的聲光警報(bào)、顯示和執(zhí)行動(dòng)作能夠根據(jù)煙霧檢傳感器所檢測(cè)到的煙霧濃度的 信號(hào) 變化， 隨 單片機(jī)控制電路及時(shí)的做出相應(yīng)調(diào)整而改變。 當(dāng) 單片機(jī) 檢測(cè)到 輸入 ADC0809 的放大信號(hào)不為零時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。由于 MCS 系列單片機(jī)集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機(jī)提供了極大的 便利。所以 QMN5半導(dǎo)體 氣體 煙霧傳感器 要想把采集到的煙霧濃度模擬信號(hào)傳送給單片機(jī)控制器就必須經(jīng)過(guò)放大器進(jìn)行放大處理，之后才能將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為可以識(shí)別的電信號(hào)給單片機(jī)。 QMN5 半導(dǎo)體 氣體 煙霧 傳感器 適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測(cè)，對(duì)可燃性氣體的（ CH C4H H2 等）的檢測(cè)很理想。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。平常光源發(fā)出的光，通過(guò)透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達(dá)光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強(qiáng)的變化變成電的變化，利用光散射原理對(duì)火災(zāi)初期產(chǎn) 生的煙霧進(jìn)行探測(cè)，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 由于不同的煙 霧吸收不同波長(zhǎng)的 IR，所以傳感器根據(jù)目標(biāo)煙霧而調(diào)整，典型應(yīng)用包括測(cè)量 CO 和 CO冷凍劑煙霧和一些易燃?xì)狻? (d)高分子煙霧傳感器 利用高分子氣敏 元件 制作的煙霧傳感器近年來(lái)得到很大的發(fā)展。一般在連續(xù)使用兩個(gè)月后應(yīng)對(duì)該傳感器進(jìn)行維護(hù)。按照敏感機(jī)理分類，半導(dǎo)體煙霧傳感器可分為電阻式和非電阻式。但是，任何一個(gè)完整的煙霧傳感器都必須具備以下條件： (a)能選擇性地檢測(cè)某種單一煙霧，而對(duì)共存的其它煙霧不響應(yīng)或低響應(yīng)； (b)對(duì)被測(cè)煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測(cè)允許范圍內(nèi)的煙霧濃度； (c)對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)速度快，重復(fù)性好； (d)長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好； (e)使用壽命長(zhǎng)； (f)制造成本低，使用與維護(hù)方便。目前， 煙霧傳感器廣泛應(yīng)用在城市安防、小區(qū)、工廠、公司、學(xué)校、家庭、別墅、倉(cāng)庫(kù)、資源、石油、化工、燃?xì)廨斉涞缺姸囝I(lǐng)域。煙霧傳感器作為報(bào)警器中不可缺少的核心器件，它決定了所采集的煙 霧濃度信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。為提高響應(yīng)時(shí)間，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，報(bào)警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個(gè) 5V 的電壓。反之則為正常工作狀態(tài)。該報(bào)警系統(tǒng)的最基本組成部分應(yīng)包括：信號(hào)采集及 前置 放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路、 字符 顯示電路、聲光報(bào)警電路和 安全 保護(hù)電路 等部分組成?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)以多線制和總線制連接方式為主，探測(cè)器和報(bào)警器及控制器之間是采用兩條或多條的銅芯絕緣導(dǎo)線或銅芯電纜穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干擾能力差的缺點(diǎn)。 現(xiàn)階段， 我國(guó)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警 系統(tǒng)的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)： 適用范圍過(guò)小 。這不僅使的用戶本身遭受重大的損失，還容易形成“ 火燒連營(yíng) ” 的局面，給周邊家庭和場(chǎng)所造成無(wú)法估計(jì)的損失和嚴(yán)重的影響。 所以， 設(shè)計(jì) 一種能夠在火災(zāi)剛剛發(fā)生時(shí)或者有可燃?xì)怏w堆積引起的火災(zāi)隱患時(shí)就能報(bào)警的 報(bào)警器 就能 使人們能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)采取有效措施，撲滅初期火災(zāi)，最大限度的減少 或消除 因火災(zāi)造成的生命 危害 和財(cái)產(chǎn)的損失，是人們同火災(zāi)做斗爭(zhēng)的有力工具。由這兩個(gè)核心器件設(shè)計(jì)而成的整個(gè)煙霧報(bào)警器系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、 報(bào)警狀態(tài)字符 顯示、 換氣扇 排煙 和噴水 滅火等煙霧報(bào)警器應(yīng) 有 的功能 ， 是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的煙霧報(bào)警器 ，具有一定的實(shí)用價(jià)值。由 于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應(yīng)用到所有電子系統(tǒng)中 。 論文 主要針對(duì) 煙霧報(bào)警系統(tǒng) 中的各個(gè)組成部 分 及功能 進(jìn)行了 詳細(xì)的介紹 和說(shuō)明 ， 并 對(duì) 其 主控電路和外圍設(shè)備電路之間的接口 連接方式，以及系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 進(jìn)行了重點(diǎn) 的分析和講解 。 中華人民共和國(guó)教育部 東北林業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 基于單片機(jī)的煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 林德明 指導(dǎo)教師 ： 鄭 綱 講師 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 2020級(jí) 3班 2020 年 6 月 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 東北林業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 設(shè)計(jì)題目 基于單片機(jī)的煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 鄭 綱 講師 專 業(yè) 機(jī) 電工程 2020 級(jí) 3 班 學(xué) 生 林德明 2020 年 12 月 22 日 東北林業(yè)大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計(jì) 題目名稱 ： 基于單片機(jī)的煙霧報(bào)警器設(shè)計(jì) 任務(wù)內(nèi)容（包括內(nèi)容、計(jì)劃、時(shí)間安排、完成工作量與水平具體要求） （ 1） 課題內(nèi)容： ①． 設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的煙霧 報(bào)警器 ； ② ． 煙霧 報(bào)警器的信號(hào)采集模塊設(shè)計(jì) ； ③ ． 煙霧 報(bào)警器的 報(bào)警模塊 設(shè)計(jì) ； ④ ． 煙霧 報(bào)警器 的 軟件 設(shè) 計(jì) ； （ 2） 時(shí)間安排 ： 3 月 1 日至 4 月 15 日：查找資料、調(diào)研、方案論 證； 4 月 16 日至 5 月 15 日：設(shè)計(jì)煙霧報(bào)警器； 5 月 16 日至 6 月 10 日：撰寫論文。 關(guān)鍵詞 ：煙霧報(bào)警器；單片機(jī)；傳感器 Design of Smoke Alarm Based on Microcontroller Abstract With the development of social and economic， the prevention of fire are more and more , in the present, most of research and development of fire alarm systems only focus on large sites. Therefore, it is necessary to design a simple, economical and practical family Smoke Alarm to meet the market demand. Taking both the basic requirement and the function of family Smoke Alarms should have into account, thesis designs a suitable smoke alarm for household using. Which the sensor and the microcontroller of th