【正文】 給傳感器預熱后，程序開始執(zhí)行初始化子程序，這部分實現(xiàn)的功能包括各種 I/O 口輸入輸出狀態(tài)的設定、 寄存器初始化、中斷使能等。主程序設計先對傳感器預熱 ，預熱同時，對傳感器 進行 故障檢測，采用軟件方式檢測傳感器加熱絲或電纜線是否斷線或者接觸不良。通過各自分工，最終實現(xiàn)聲光報警、字符顯示、自動換 氣排煙和滅火功能。 21 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 R16。在繼電器的輸入回路中， 當 流經(jīng)線圈的電流變化時，線圈會產(chǎn)生自激電壓來抑制電流的變化 ，線圈中的電流變化越快，所產(chǎn)生的電壓越高。 安全保護電路 在安全保護電路中，繼電器 （電磁繼電器） 是否動作是保護動作是否執(zhí)行的唯一條件。 由于不顯示小數(shù)點，所以不接 dp段。 1Ω ～ 60177。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用低電平的讀信號和 腳經(jīng)一級或非門后，產(chǎn)生的正脈沖作為 OE 信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。由于單片機頻率采用 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 對時鐘頻率的要求。 74LS373 是八 D 鎖存器，常應用在地址鎖存及輸出口的擴 展中。 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)應及時傳送給單片機進行處理。 (3)OE,START,CLK,EOC 為控制信號端， OE 為輸出允許端， START 為啟動信號端， CLOCK 為時鐘信號輸入端 , EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號端。 (1)IN0～ IN7 是 8 路模擬信號輸入 端。 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。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計。 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 信號采集及前置放大電路圖 設計中采用的信號放大 電路有以下幾個特點： (1) 由于電路 不存在“虛地”現(xiàn)象，所以其 兩個 輸入端 都有較高的共模輸入電壓，這對放大電路的穩(wěn)定性和運算的精度都有影響。 LM324 是價格便宜的帶差動輸入功能的 高增益四運算放大器。當上電時， C3充電，電源經(jīng)過電容器 C3 加到 RESET 引腳，使單片機復位； 在正常工作時，按下復位鍵時單片機復位。系統(tǒng)采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。 交流電源 負載 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 的市電進行降壓，使變壓器的副邊輸出的交流電壓符合設計要求。 上述中的聲光警報、顯示和執(zhí)行動作能夠根據(jù)煙霧檢傳感器所檢測到的煙霧濃度的 信號 變化， 隨 單片機控制電路及時的做出相應調(diào)整而改變。 反之 ， 報警器不發(fā)出警報， 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 。 當 單片機 檢測到 輸入 ADC0809 的放大信號不為零時，系統(tǒng)啟動報警。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 256 字節(jié)?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 （ 1） AT89C51 功能特性概述 目前市面上使用的比較普遍的 51 系列單片機是 AT89C51。由于 MCS 系列單片機集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強，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提供了極大的 便利。在單片機實現(xiàn)的控制功能中，需要單片機有較快的運算速度，使檢測人員和用戶在報警器系統(tǒng)正常工作時能夠及時地觀測到實時的煙霧濃度等級，并進行相應處理。所以 QMN5半導體 氣體 煙霧傳感器 要想把采集到的煙霧濃度模擬信號傳送給單片機控制器就必須經(jīng)過放大器進行放大處理，之后才能將模擬信號經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為可以識別的電信號給單片機。 9 表 21 QMN5的技術(shù)指標 加熱電壓（ Vh） AC 或 DC 5177。 QMN5 半導體 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，對可燃性氣體的（ CH C4H H2 等）的檢測很理想。 (b)SnO2 氣敏元件對氣體檢測是可逆的，而且吸附、脫離時間短，可連續(xù)長時間使用。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。經(jīng)過對比眾多煙霧傳感器的應用特性，發(fā)現(xiàn)半導體煙霧傳感器的優(yōu)點更加 8 突出。平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強的變化變成電的變化，利用光散射原理對火災初期產(chǎn) 生的煙霧進行探測，并及時發(fā)出報警信號。由于它能使兩極板間空氣分子電離為 正、負離子， 使電極之間原來不導電 的空氣具有導電性。 由于不同的煙 霧吸收不同波長的 IR，所以傳感器根據(jù)目標煙霧而調(diào)整，典型應用包括測量 CO 和 CO冷凍劑煙霧和一些易燃氣。 （ e）紅外吸收型傳感器 紅外傳感器通常用兩束紅外光進行煙霧測量，主光束通過測量元件內(nèi)的目標煙霧，參考光束通過比較元件內(nèi)的參考煙霧。 (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得到很大的發(fā)展。即煙霧濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子，通 過電極將信號傳出。一般在連續(xù)使用兩個月后應對該傳感器進行維護。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。按照敏感機理分類，半導體煙霧傳感器可分為電阻式和非電阻式。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測無機煙霧，如 O CO H Cl SO2 等。但是，任何一個完整的煙霧傳感器都必須具備以下條件： (a)能選擇性地檢測某種單一煙霧，而對共存的其它煙霧不響應或低響應； (b)對被測煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內(nèi)的煙霧濃度； (c)對檢測信號響應速度快，重復性好； (d)長期工作穩(wěn)定性好； (e)使用壽命長； (f)制造成本低，使用與維護方便。而這也正是國內(nèi)產(chǎn)品市場的一個重大缺陷。目前， 煙霧傳感器廣泛應用在城市安防、小區(qū)、工廠、公司、學校、家庭、別墅、倉庫、資源、石油、化工、燃氣輸配等眾多領(lǐng)域。當 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)生一個模擬值，從而對其進行控制。煙霧傳感器作為報警器中不可缺少的核心器件，它決定了所采集的煙 霧濃度信號的準確性和可靠性。 傳感 器的選型 煙霧傳感器是測量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。為提高響應時間，保證傳感器準確地、穩(wěn)定地工作，報警器需要向煙霧傳感器持續(xù)輸出一個 5V 的電壓。因 為變化的光信號可以引起用戶和家庭鄰居的注意，彌補了在嘈雜環(huán)境中聲音報警的局限，使得報警裝置更加完善。反之則為正常工作狀態(tài)。 圖 21 可燃 煙霧報 警器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 該系統(tǒng)的工作由煙霧信號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。該報警系統(tǒng)的最基本組成部分應包括：信號采集及 前置 放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路、 字符 顯示電路、聲光報警電路和 安全 保護電路 等部分組成。 發(fā)展 趨勢 面對人類社會經(jīng)濟與技術(shù)急速發(fā)展的時代，伴隨這電子、計算機、通訊和現(xiàn)代控制技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代 火災自動報警應用技術(shù)發(fā)展趨勢 正在向著全總線制、軟件編程、網(wǎng)絡化、智能化、多樣化、小型化、社區(qū)化、藍牙技術(shù)無線化、高靈敏化、綜合化等方面發(fā)展。火災自動報警系統(tǒng)以多線制和總線制連接方式為主，探測器和報警器及控制器之間是采用兩條或多條的銅芯絕緣導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。我國使用的火災 探測器雖然都進行了智能化設計，但由于傳感器件探測的參數(shù)較少、支持系統(tǒng)的軟件開發(fā)不成熟、各種算法的準確性缺乏足夠驗證、火災現(xiàn)場參數(shù)數(shù)據(jù)庫不健全等，火災自動報警系統(tǒng)難以準確判定粒子 (煙氣 )的濃度、現(xiàn)場溫度、光波的強度以及可燃氣體的濃度、電磁輻射等指標，造 3 成遲報、誤報、漏報情況較多。 現(xiàn)階段， 我國火災自動報警 系統(tǒng)的主要問題有以下幾點： 適用范圍過小 。家庭防火重在防患于未然，因 此，我們就有必要研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的煙霧自動報警器，以適應市場的需求。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 ” 的局面，給周邊家庭和場所造成無法估計的損失和嚴重的影響。但是，人們在享受這些現(xiàn)代設施帶來了便利的時候，卻也增加了火災隱患。 所以， 設計 一種能夠在火災剛剛發(fā)生時或者有可燃氣體堆積引起的火災隱患時就能報警的 報警器 就能 使人們能夠及時發(fā)現(xiàn)火災，并及時采取有效措施，撲滅初期火災，最大限度的減少 或消除 因火災造成的生命 危害 和財產(chǎn)的損失，是人們同火災做斗爭的有力工具。 在火災的早期階段，準確的探測到火情并迅速報警，對于及時組織有序快速疏散、積極有效地控制火災的蔓延、快速滅火和減少火災對居住人群的損失都具有重要的意義 。由這兩個核心器件設計而成的整個煙霧報警器系統(tǒng)可實現(xiàn)聲光報警、 報警狀態(tài)字符 顯示、 換氣扇 排煙 和噴水 滅火等煙霧報警器應 有 的功能 ， 是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧報警器 ，具有一定的實用價值。 所以，根據(jù)報警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟的煙霧傳感器 和單片機芯片是至關(guān)重要的。由 于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應用到所有電子系統(tǒng)中 。單片機好比一個橋梁，聯(lián)系著傳感器和報警電路設備。 論文 主要針對 煙霧報警系統(tǒng) 中的各個組成部 分 及功能 進行了 詳細的介紹 和說明 ， 并 對 其 主控電路和外圍設備電路之間的接口 連接方式，以及系統(tǒng) 軟件 設計 進行了重點 的分析和講解 。 基于供家庭使用的 煙霧報警器 應該具備 的基本要求和功能，文章設計了一種比較 適合的煙霧報警 器。 中華人民共和國教育部 東北林業(yè)大學 畢 業(yè) 設 計 設計題目： 基于單片機的煙霧報警器設計 學 生： 林德明 指導教師 ： 鄭 綱 講師 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 2020級 3班 2020 年 6 月 東北林業(yè)大學畢業(yè) 設計 東北林業(yè)大學 畢 業(yè) 設 計 任 務 書 設計題目 基于單片機的煙霧報警器設計 指導教師 鄭 綱 講師 專 業(yè) 機 電工程 2020 級 3 班 學 生 林德明 2020 年 12 月 22 日 東北林業(yè)大學畢業(yè) 設計 題目名稱 ： 基于單片機的煙霧報警器設計 任務內(nèi)容（包括內(nèi)容、計劃、時間安排、完成工作量與水平具體要求） （ 1） 課題內(nèi)容： ①． 設計基于單片機控制的煙霧 報警器 ； ② ． 煙霧 報警器的信號采集模塊設計 ； ③ ． 煙霧 報警器的 報警模塊 設計 ； ④ ． 煙霧 報警器 的 軟件 設 計 ； （ 2） 時間安排 ： 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：設計煙霧報警器； 5 月 16 日至 6 月 10 日：撰寫論文。 本設計 以 傳感器和單片機作為煙霧報警器設計 的核心器件，配合其它器件即可實現(xiàn)聲光報警、自動排煙 換氣 和 消防 滅火等功能。 關(guān)鍵詞 ：煙霧報警器；單片機；傳感器