【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)光和受光器件。在正常情況下， 發(fā)光器件發(fā)出的光 不被 受光器件 接收， 所以 不產(chǎn)生光電流。 當 發(fā)生火災時， 會有 煙霧進入檢測室 ，在 煙粒子的作用 下 ，發(fā)光器件發(fā)射的光 會 產(chǎn)生漫射， 受光器件接收 這種漫射光被，使受光器件的阻抗發(fā)生 改變 ， 從而 產(chǎn)生光電流， 使 煙霧信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ?得以實現(xiàn) ，探測器收到信號 后， 判斷是否需要發(fā)出報警信號。 離子煙霧報警器對微小的煙霧粒子的感應要 靈敏一些，對各種煙能均衡響應；而前向式光電煙霧報警器對稍大的煙霧粒子的感應較靈敏，對灰煙、黑煙響應差些。當發(fā)生熊熊大火時，空氣中煙霧的微小粒子較多，而悶燒的時候，空氣中稍大的煙霧粒子會多一些。如果火災發(fā)生后，產(chǎn)生了大量的煙霧的微小粒子，離子煙霧報警器會比光電煙霧報警器先報警。這兩種煙霧報警器時間間隔不大，但是這類火災的蔓延極快，此類場所建議安裝離子煙霧報警器較好。另一類悶燒火災發(fā)生后，產(chǎn)生了大量的稍大的煙霧粒子，光電煙霧報警器會比離子煙霧報警器先報警，這類場所建議安裝光電煙霧報警器。 南華大學船山學院畢業(yè)設計 第 7 頁 共 31 頁 氣敏式煙 霧傳感器 氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導體氣敏傳感器。它的應用主要有： 檢測 一氧化碳氣體、 檢測 瓦斯氣體、 檢測 煤氣、 檢測 氟利昂（ R1 R12）、 檢測呼氣中乙醇 、 檢測人體口腔口臭等 。 它 是 將氣體 的 種類及其與濃度有關的信息轉(zhuǎn)換成 為 電信號，根據(jù)電信號的強弱可以獲得 跟 待測氣體在環(huán)境中 的 有關信息，從而可以進行監(jiān)控、 檢測 和 報警；還可以 經(jīng)過 接口電路 跟計算機組成自動檢測、控制 與 報警系統(tǒng)。氣敏傳感器有 以下 幾種類型： (1)可燃性氣體氣敏傳感器 , 包含各種 有機蒸氣類 (VOC) 和 烷類氣體 ,當前大量應用于 泄漏報警器 、 空氣清新機 和 抽油煙機 。 (2)一氧化碳氣敏傳感器 , 該傳感器 可用于 汽車、 環(huán)保、 工業(yè)生產(chǎn)、 家庭等不完全燃燒和 一氧化碳泄漏檢測報警 。 (3)氧傳感器 , 氧傳感器廣泛 應用 在 冶金、 醫(yī)療、 環(huán)保 和 交通等領域 ， 需求量很大 。 (4)毒性氣體傳感器 ,主要用于檢測 尾氣、 煙氣 和 廢氣等污染氣體。氣敏式煙霧傳感器的典型型號有 MQ2 氣體傳感器。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測 。 火災煙霧是由氣、液、固體微粒群組成的混合物，具有體積、質(zhì)量、溫度、電荷等物理特性。離子型煙霧探測器 ， 通過電壓變化來感知煙霧粒子裝置 ，電流變化很小。 當電離室 進入煙霧粒子 時 ， 使 電離室 的 空氣電離狀態(tài) 改變 ，由此來確定空氣中的煙霧狀況。而氣敏式傳感器是探測空氣中某些可燃氣體的成分，所以在火災探測方面，氣敏式傳感器性能并不如離子式傳感器。探測空氣中可燃氣體的含量。有效地探測煤氣、液化石油氣、然氣、一氧化碳等多種可燃性氣體的微量泄漏。適用于石油、化工、煤炭、電力、冶金、電子等工業(yè)企業(yè)，以及煤氣廠、液化石油氣站、氫氣 站等生產(chǎn)和貯存可燃性氣體的場所。 南華大學船山學院畢業(yè)設計 第 8 頁 共 31 頁 第二章 系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)功能說明：本設計論述了一種以 AT89C51 單片機為主控制單元，以DS18B20 為溫度傳感器， HSIIOO／ HSIIOI 電容式濕度傳感器的溫 濕 度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分是將溫濕度傳感器置于倉庫內(nèi)部，測出倉內(nèi)的溫濕度值，數(shù)字量送入 AT89C51 單片機中，然后通過 4 位 LED 顯示，單片機將預設的參考值與測量值進行比較，根據(jù)比較結果作出判斷，經(jīng)過程序分析處理發(fā)送相應指令控制執(zhí)行機構動作， 使 各種執(zhí)行機構的繼電器 接通或關閉，進而控制干風機 與 空調(diào)等設備， 將 倉內(nèi)溫濕度 調(diào)節(jié)到合適的范圍 。如此 不斷 循環(huán)，使溫濕度值 跟 設定值保持一致。當溫濕度值 在 超過允許的誤差范圍 時 ，系統(tǒng)將 會 發(fā)出報警 。 通過對整個系統(tǒng)的核心單片機部分的設計 ， 達到優(yōu)化控制溫濕度的目標。 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)主要包括單片機控制模塊，溫度采集模塊， 濕 度采集模塊， 煙霧監(jiān)控模塊， 顯示模塊， 報警模塊 ，驅(qū)動 模塊 等。 圖 系統(tǒng)硬件結構設計 單片機芯片 通過比較，選用 AT89C51 單片機來構造本系統(tǒng)。在設計過 程當中， 單片南華大學船山學院畢業(yè)設計 第 9 頁 共 31 頁 機的 P0 口用于 LED 顯示， 控制執(zhí)行機構的繼電器， 接溫度傳感器， 接濕度傳感器， 接煙霧檢測器， 連接蜂鳴報警器 。 溫度傳感器 方案一： 應用 熱電阻 溫度傳感器。熱電阻 的測溫原理 是電阻 的阻值隨溫度的變化而改變 ?，F(xiàn) 今 應用 比 較 多的 熱電阻 有銅 、鎳 、 鉑 等。其特點 主要 為精度 較 高 、便于遠距離測量 、測量范圍大。 鉑的 耐氧化能力強，物理、化學性能也極穩(wěn)定 ， 復制性好， 易提純，工業(yè)性好，電阻率較高，因此，工業(yè)檢測中高精密測溫 一般用鉑電阻 。 但是鉑電阻 價格貴，溫度系數(shù) 很 小，受磁場影響 較 大， 易被 還原介質(zhì)玷污變脆。按 IEC 標準 的 測溫范圍 200～ 650℃，百度電阻比 W（ 100） = 時， R0為 100Ω和 10Ω，其允許的測量誤差 A 級為177。（ ℃ + |T|）， B 級為177。（ ℃ + |T|）。 銅電阻比鉑電阻 的溫度系數(shù) 大，價格 較 低，也易于 加工 和 提純 ；但 因 其電阻率小，在腐蝕性介質(zhì)中使用 時 穩(wěn)定性 較 差。工業(yè)中 經(jīng)常 用于 50～ 180℃測溫。 方案二：采用 AD590，測溫范圍在 55℃～ +150℃之間，而且精度 很 高。在測溫范圍內(nèi) M 檔 非線形誤差為177。 ℃。 其工作時 可以承受 20V 反向電壓 和 44V正向電壓 ， 所以 器件反接也不會 被損壞 。 AD590 只需直流電源就能工作，而且，不需要 進行線性校正，所以使用也 很 方便， 接 口也很簡單。 其輸出 為電流 信號 ，是電流輸出型，與 電壓輸出型相比， 其 抗外界干擾能力 很強 。 方案三 ： 采用 DS18B20, 它的測溫范圍在 55℃～ +128℃之間，而且精度高。電壓范圍在 ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電 。 DS18B20 是一種集成數(shù)字溫度傳感器，采用單總線與單片機連接即可實現(xiàn)溫度的測量。 美國 DALLAS半導體公司 ， 推出 的 DS18B20 支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器， 其 具有微型化、 抗干擾能力強、高性能、 低功耗、易配微處理器等 等 優(yōu)點， 是 直接將溫度 信號 轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號 給 單片機處理， 使 溫度的精度測量與控制 得以實現(xiàn) 。 綜合比較方案一與方案二和方案三，方案一和方案二價格都比較貴，方案三相先對而言便宜點，并且方案三的性能指標也適合設計系統(tǒng)的要求，所以方案三更為適合于本設計系統(tǒng)對于溫度傳感器的選擇。 濕度傳感器 方案一：采用 IH3605 集成濕度傳感器，它的濕度范圍在 0～ 100％ RH，精度南華大學船山學院畢業(yè)設計 第 10 頁 共 31 頁 高。由于 IH3605 的輸出電壓較高且線性較好，因此電路無需進行信號放大及信號調(diào)整?？梢詫?IH3605 的輸出信號直接接到 A/D 轉(zhuǎn)換器上，完成模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。器件對 ESD 較為敏感，為防止器件損壞，應采取相應的 ESD 防護措施。 在使 用時要防止強光直接照射傳感器。 方案二：采用 HS1100／ HS1101電容式濕度傳感器， HS1l00／ HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，將該濕敏電容置于 555振蕩電路中，能準確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C易于接受的數(shù)字信號，可直接被計算機所采集。高可靠性和長期穩(wěn)定性，快速響應時間，適用于線性電壓輸出和頻率輸出兩種電路，其相對濕度在 1%100%RH范圍內(nèi)；電容量由 16pF變到 200pF，其誤差不大于177。 2%RH；響應時間小于 5S；溫度系數(shù)為 pF/℃，精度較高。 綜合比較方案一與方案二，方案 一需要加 A/D 轉(zhuǎn)換器，硬件簡單，需要復雜軟件支持。 方案二價格便宜，性能指標也適合設計系統(tǒng)的要求，所以方案二更為適合于本設計系統(tǒng)對于 濕 度傳感器的選擇。 煙霧傳感器的選擇 方案一： 離子式煙霧傳感器 。 該煙霧報警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術先進，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運用到各消防報警系統(tǒng)中，性能遠優(yōu)于氣敏電阻類的火災報警器。 方案二： 光電式煙霧傳感器 。 光電煙霧報警器內(nèi)有一個光學迷宮，安裝有紅外對管，無煙時紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，當煙塵進入光學迷宮時，通過 折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報警電路判斷是否超過閾值，如果超過發(fā)出警報。 比較方案一與方案二， 離子煙霧報警器對微小的煙霧粒子的感應要靈敏一些，對各種煙能均衡響應；而前向式光電煙霧報警器對稍大的煙霧粒子的感應較靈敏，對灰煙、黑煙響應差些。當發(fā)生熊熊大火時，空氣中煙霧的微小粒子較多，而悶燒的時候，空氣中稍大的煙霧粒子會多一些。如果火災發(fā)生后，產(chǎn)生了大量的煙霧的微小粒子，離子煙霧報警器會比光電煙霧報警器先報警。 選擇方案一。 顯示輸出的選擇 方案一：采用數(shù)碼管顯示。該方案實現(xiàn)比較簡單，而且有靜態(tài) 和動態(tài)兩種方式可供選擇，程序編寫簡單，但只能顯示數(shù)字，不能顯示漢字，而且功耗較大，南華大學船山學院畢業(yè)設計 第 11 頁 共 31 頁 難以滿足低功耗地的要求。 方案二：采用集成的 LCD 液晶顯示模塊進行顯示，不僅可以實現(xiàn)一般的點陣圖形顯示功能，還可以實現(xiàn)對漢字、 ASCII 碼的同屏顯示，以更好的完成人機互動，功耗也比數(shù)碼管顯示要低。 綜上所述我們選擇方案二。 南華大學船山學院畢業(yè)設計 第 12 頁 共 31 頁 第三章 系統(tǒng)硬件設計 主控模塊 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍 的 可 擦 除 可編程 的 只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory），高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。 AT89C51 采用 ATMEL 非易失 高密度存儲器制造技術制造 而成 ， 其 與工業(yè)標準的 MCS51 輸出管腳 和 指令集 相兼容。 因為 將 閃爍存儲器和 多功能 8位 CPU 組合在單個芯片 之 中， ATMEL 的 AT89C51 成為 一種高效微控制器。 AT89C51 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種 價格低廉 且 靈