基于單片機(jī)的煙霧報(bào)警器的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-13 06:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)能對(duì)其中的 1 段或多段進(jìn)行擦、寫操作，因此兼有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器功能。 Flash 存儲(chǔ)器的掉電保護(hù)功能可用于程序數(shù)據(jù)保存，可以按字或字節(jié)讀寫，最小擦除單位為 1段，經(jīng)過擦除的位為“ 1”，寫入位為“ 0”。脈寬調(diào)節(jié)模式 ， 所有 PCA 模塊都可用作 PMW 輸出 ， 輸出頻率取決于 PCA 定時(shí)器的時(shí)鐘源。由于所有模塊共用僅有的PCA 定時(shí)器，所有它們的輸出頻率相同。 I/O 口工作類 型設(shè)置 ， STC12C5410AD 帶 6 圖 STC12C5410AD 單片機(jī)管腳圖 有 24 個(gè) I/O 引腳，它的 I/O 與傳統(tǒng)的 I/O 不同，每個(gè) I/O 口均可由軟件設(shè)置成4 種工作類型之一，使得功能口和通用 I/O 口復(fù)用。在對(duì)同一個(gè) I/O 口進(jìn)行操作 前要選擇其要實(shí)現(xiàn)的功能，這樣大大地增強(qiáng)了端口的功能和靈活性。 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。 8 路電壓輸入型 A/D，可以完成溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè)等功能。上電復(fù)位后 P1 口是弱上拉型的 I/O 口，可以通過軟件設(shè)置將 8 路中的任何一路設(shè)置為 A/D 轉(zhuǎn)換，不需作為 A/D 使用的口可繼續(xù)作為 I/O 口使用。這樣， A/D 轉(zhuǎn)換和 I/O 口可以靈活的運(yùn)用，節(jié)省了軟件及時(shí)間。有配套的仿真開發(fā)工具 STC12C5410AD 的 Flash 存儲(chǔ)器給用戶的開發(fā)帶來方便。用戶可以將 芯片焊接在線路板上后進(jìn)行下載程序、調(diào)試程序和修改程序。 信號(hào) 采集及前置放大電路 傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱，需要經(jīng)過前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。本系統(tǒng)采用的半導(dǎo)體煙霧傳感器屬于電阻型，因此只需串聯(lián)一個(gè)參考電阻，再經(jīng)過一個(gè)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(gè)負(fù)壓，這顯然會(huì)造成浪費(fèi)。常見的運(yùn)算放大器中， LM324 價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)比較突出，所以本設(shè)計(jì)中的前置放大電路采用 LM324作為電路的運(yùn)算放大器。 7 圖 前置放大電路圖 運(yùn)算放大電路 如圖 所示，從傳感器的上端出來的信號(hào) Vi 經(jīng)過運(yùn)算放大器的同相輸入端，但是為保證引入的是負(fù)反饋，輸出電壓 Vo 通過電阻 R4 接到反相輸入端，同時(shí)，反相輸入端通過電阻 R3 接到參考電壓 Vref。同相比例運(yùn)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(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的兩個(gè)特點(diǎn)來分析其電壓放大倍數(shù)。同相比例運(yùn)算電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)同相比例運(yùn)算放大電路是一個(gè)深度的電壓串聯(lián)負(fù)反 饋電路。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。 (2)電壓放大倍數(shù)，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(shí)現(xiàn)了同相比例放大。如果不接 R3和 R4，則此電 路就成了電壓跟隨器， 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(fù)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(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)。 聲音報(bào)警電路 聲音報(bào)警電路圖如圖 。報(bào)警裝置采用 無源壓電式 KM3712x型蜂鳴器，較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用于家用煤氣報(bào)警器的報(bào)警聲音源。當(dāng)單 片機(jī) STC12C5410AD 的 17 腳置 1 時(shí)，三極管 Q1 導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。本報(bào)警器采用單片機(jī) STC12C5410AD 的 PWM 功 能，如果煙霧濃度達(dá)到報(bào)警限，單片機(jī)控制 8 口輸出占空比一定的脈沖，報(bào)警時(shí)蜂鳴器會(huì)發(fā)出如警車警笛的聲音。 圖 聲音報(bào)警電路圖 數(shù)碼管顯示電路 報(bào)警器濃度顯示采用共陽(yáng)數(shù)碼管。顯示濃度級(jí)別，其主要技術(shù)參數(shù) 如下：模塊工作電壓： ； 工作電流： 80ma,每段 10ma； 字高： ； 環(huán)境相對(duì)濕度： 85％ ； 視角： 6:00 ； 工作溫度： 10+50176。 C ； 顯示方式：反射式正顯示存儲(chǔ)溫度： 20+60176。 C； 接口方式： 8 線并行接口 。 圖 狀態(tài)指示燈電路圖 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 所示。單片機(jī) STC12C5410AD 的 18 腳、 9 12 腳、 13 腳，控制輸出的狀態(tài)指示燈。綠燈常亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃煙霧濃度極低。黃燈閃亮表示傳感器加熱絲或者電纜 發(fā)生斷線或者接觸不良。紅燈閃亮表示環(huán)境中可燃煙霧濃度超過報(bào)警限值，提醒用戶盡快作相應(yīng)安全措施。 當(dāng)煙霧濃度超過報(bào)警限，報(bào)警器發(fā)出鳴叫，用戶到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，可按下按鍵停止報(bào)警器鳴叫。若過一點(diǎn)時(shí)間濃度仍超出報(bào)警限，報(bào)警器會(huì)再次鳴叫提醒用戶。 報(bào)警器故障自診斷電路 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 R6。當(dāng)傳感器正常連接時(shí)，電阻和傳感器分壓，此時(shí)電阻兩端有微弱的電壓，單片機(jī)可以通過 口檢測(cè)到；如果傳感器電源連接不正常，則會(huì)產(chǎn)生斷路，檢測(cè)到電阻兩端電壓為 0。判斷傳感器信號(hào)端連接 情況 ， 另一種情況是判斷傳感器信號(hào)端是否連接正確，此時(shí)不需要外加電路，在傳感器預(yù)熱 2 分鐘后，測(cè)量傳感器信號(hào)的輸出電壓，如果電壓為 5V，則說明傳感器的信號(hào)端連接不正常。當(dāng)報(bào)警器自診斷發(fā)現(xiàn)傳感器連接不正常，就會(huì)發(fā)出長(zhǎng)鳴聲音警報(bào)，并伴隨黃燈
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