基于單片機的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-11 16:43 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 相關(guān)安全裝置。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 5 三 、 煙霧檢測報警器的硬件設(shè)計 在報警儀的設(shè)計中，單片機是其核心部件。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 兩種信號分別進行處理，控制后續(xù)電路進行相應(yīng)動作；與此同時查詢是否 有鍵按下的請求。在單片機完成這些的工作中 ，尤其是信號處理中，比較 濃度值后送入顯示的軟件實現(xiàn)比較復(fù)雜，要求單片機具備較快的運算速 度，使檢測人員能夠較準確地觀測到煙霧濃度，并根據(jù)情況做進行 相應(yīng)處理。并且也要考慮選擇低價實用的機型，并為研制同一系列的低功 耗產(chǎn)品做準備。根據(jù)多方面的比較，本設(shè)計選用宏晶科技生產(chǎn)的STC12 系列單片機。 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)過前置電路對其進行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機對輸入信號的要求。本系統(tǒng)采用的半導體煙霧 傳感器屬于電阻型 ，因此只需串聯(lián)一個參考電阻，再經(jīng)過一個放大電路即可發(fā)送給 ADC 采集。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)生一個負壓，這顯然 會造成浪費。常見的運算放大器中， LM324 價格低廉、使用簡單等優(yōu)點 比較突出，所以本設(shè)計中的前置放大電路采用 LM324 作為電路的運算放大器。 LM324 是單片高增益四運算放大器，可在較寬電壓范圍內(nèi)的單電源 或雙電源下工作，其電源電流很小且與電源電壓無關(guān)，四個運放一 致性好； 其輸入偏流電阻是溫度補償?shù)?，也不需外接頻率補償，可做到輸出電平與 數(shù)字電路兼容。 下面詳細介紹運算放大電路： 如圖 ，從傳感器的上端出來的信號 Vi經(jīng)過運算放大器的同相 輸入端，但是為保證引入的是負反饋，輸出電壓 Vo 通過電阻 R4 接到反相輸入端，同時，反相輸入端通過電阻 R3接到參考電壓 Vref。 同相比例運算電路中反饋的組態(tài)為電壓串聯(lián)負反饋，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)。 在圖 中，根據(jù)運放的“虛短”和“虛斷”的特點可知， I = I+ = 0， 所以 V = Vo*R3/R3 + R4 +Vref*R4/R3 + R4 (31) 而且 V = V+ = Vi Vo = Vi*（ R3 + R4） /R3 (32) 由以上兩式可求出 Vo=VrefR4/R3 (33) 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。同相比例運算電路有以下幾個特點： (1)同相比例運算放大電路是一個深度的電壓串聯(lián)負反饋電路。因為不存在“虛地”現(xiàn)象，所以其輸入端有較高的共模輸入電壓。 (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。如果不接 R3和 R4，則此電 路就成了“電火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 6 壓跟隨器”，它可以減少電路模塊間由于阻抗引起的干擾。 (3)由于引入了深度電壓串聯(lián)負反饋，因此電路的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低。高輸入阻抗就可以減少放大電路對前端電路的影響，同時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。 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致的零點變化問題。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算放大電路的電壓參考 端。所以調(diào)節(jié)滑
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