【正文】 等。由于非碳?xì)浠衔镆兹紵熿F (如氫 )不吸收電磁譜中 IR 部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測(cè)量碳?xì)浠衔?，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。非擴(kuò)散式紅外探測(cè)器 NDIR (nondispersive IR )是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴(kuò)散和損耗被記錄下來(lái)。在測(cè)量和比較元件中，紅外射線被本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 煙霧有選擇地吸收了。溫度的變化情況是目標(biāo)煙霧熱傳導(dǎo)率的函數(shù)，而對(duì)于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導(dǎo)率是它固有的物理特性。 (d) 熱傳導(dǎo)傳感器 熱傳導(dǎo)傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式，但是測(cè)量原理不同。高分子氣敏材料由于具有易操作性、 制作 工藝簡(jiǎn)單、常溫選擇性好、價(jià)格低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲波器件相結(jié)合，在毒性煙霧和食品鮮度等方面的檢測(cè)中具有重要作用。 (c) 高分子煙霧傳感器 利用高分子氣敏材料制作的煙霧傳感器近年來(lái)得到很大的發(fā)展。 C~400176。 (b) 接觸燃燒式傳感器 當(dāng)易燃煙霧接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時(shí)會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。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。 (a) 半導(dǎo)體煙霧傳感器 半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器，以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器。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)； 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 (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。 (c)利用電 化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如電流型煙霧傳感器、電勢(shì)型氣體傳感器等。 煙霧傳感器介紹 (1) 煙霧傳感器的分類 煙霧傳感器種類繁多，從檢測(cè)原理上可以分為三大類 [10]： (a)利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：如半導(dǎo)體煙霧傳感器、接觸燃燒煙霧傳感器等。傳感器作為煙霧檢測(cè)報(bào)警器的信號(hào)采集部分，是儀表的核心組成部分之一。單片機(jī)作為硬件電路的核心，它的選型將在第三部分 詳述。 煙霧傳感器及單片機(jī)是可燃煙霧檢測(cè)報(bào)警器的兩大核心，根據(jù)報(bào)警器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的煙霧傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。為 使報(bào)警裝置更加完善，可以在聲音報(bào)警本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 基礎(chǔ)上，加入光閃報(bào)警， 變化的光信號(hào)可以引起用戶注意，彌補(bǔ)嘈雜環(huán)境中聲音報(bào)警的局限。為方便檢測(cè)與監(jiān)控，使儀器測(cè)試人員及用戶能夠直觀地觀察到環(huán)境中的可燃煙霧濃度值，可將濃度值送到顯示屏中。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煙霧檢測(cè)電路送出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)。 2 煙霧檢測(cè)報(bào)警器的方案設(shè)計(jì) 煙霧檢測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì)思路 煙霧檢測(cè)報(bào)警器是能夠檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報(bào)警功能的儀器，儀器的最基本組成部分 應(yīng)包括：煙霧信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路。在目前中國(guó)許多冠名以高新技術(shù)的行業(yè) 中，中國(guó)企業(yè)大多做的是下游的制造和服務(wù)，分取極少一部分的利潤(rùn)，像 消防報(bào)警產(chǎn)品那樣又擁 有自 主 知識(shí)產(chǎn)權(quán)，又擁有大量市場(chǎng)的行業(yè)其實(shí)是很少的。是物理傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術(shù)的綜合集成，屬于高新技術(shù)。中國(guó)企業(yè)正虎視眈眈，準(zhǔn)備進(jìn)軍海外市場(chǎng)。由于中國(guó)的建設(shè)正在飛速發(fā)展，市場(chǎng)大的驚人，難道這由中國(guó)發(fā)展帶來(lái)的成果只能由外國(guó)企業(yè)來(lái)瓜分？可幸的是中國(guó)企業(yè)抓住了機(jī)遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國(guó)家的科研院所，后是一批國(guó)營(yíng)企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)，業(yè)內(nèi)也吸引和凝聚一大批國(guó)內(nèi)的技術(shù)和管理精英，花了十多年時(shí)間，通過(guò)幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊跟上了國(guó)際水平，并且奪回了大部分國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，使得現(xiàn)在大多國(guó)外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走 自己的路。 發(fā)展趨勢(shì) 二十多年前，中國(guó)的消防報(bào)警產(chǎn) 品剛剛起步，無(wú)論產(chǎn)品技術(shù)含量、產(chǎn)品系列完整性、使用性，還是社會(huì)影響程度都是相當(dāng)?shù)偷摹＜袌?bào)警是將接收到的信號(hào)以聲光方式顯示出來(lái)，其屏幕上也 具體顯示出著火的樓層和房間號(hào)，機(jī)上停走的時(shí)鐘記錄下首次報(bào)警的時(shí)間 ，利用本機(jī)專用電話，還可迅速發(fā)出指示和向消防隊(duì)報(bào)警。這些煙、熱和光可以通過(guò)探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)?電信號(hào)報(bào)警或使自動(dòng)滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，及時(shí)撲滅火災(zāi)。即由自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火、安全疏散誘導(dǎo)、系統(tǒng)過(guò)程顯示、消防檔案管理等組成一個(gè)完整的消防控制系統(tǒng)。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。選用的 STC12C5412AD 單片機(jī)，其整合了 A/D 轉(zhuǎn)換、硬件乘法器、硬件脈寬調(diào)制器等資源，具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，是目前同類技術(shù)中性價(jià)比較高的產(chǎn)品。 本論文以電阻式煙霧傳感器和單片機(jī)技術(shù)為核心并與其它 電子技術(shù)相結(jié)合， 設(shè)計(jì)出一種技術(shù)水平較好的煙霧報(bào)警器。I 本科畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 基于 STC12C5412AD 單片機(jī)的 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 自動(dòng)化 申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工 學(xué) 年 級(jí) 2021 級(jí) II 摘 要 目前，隨著電子產(chǎn)品在人 類生活中的使用越來(lái)越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來(lái)越多，在我們生活 的 四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須按照“隱患險(xiǎn)于明火，防患勝于救災(zāi)，責(zé)任重于泰山”的概念設(shè)計(jì)和完善火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會(huì)財(cái)富的損失。其中選用 MQ2 型半導(dǎo)體 可燃?xì)怏w 敏感元件 的煙霧傳感器實(shí)現(xiàn)煙霧的檢測(cè)，具有靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，使用壽命長(zhǎng)。 以 STC12C5412AD單片機(jī)和 MQ2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器為核心設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、故障自診斷、濃度顯示、報(bào)警限設(shè)置、延時(shí)報(bào)警及與上位機(jī)串口通信等功能。 關(guān)鍵詞 ： 煙霧，報(bào)警器， STC12C5412AD，傳感器Abstract III ABSTRACT At present, as the electronic products more widely used in human life, the fire disaster caused more and more, fire hazards lurking around in our lives. We must follow the concept of hidden risks in the fire, precautionary measures better than disaster relief responsibility is extremely heavy design and improve the fire automatic alarm system, fire will be nipped in the bud, to minimize the loss of social wealth. In this thesis, resistance type smoke sensor and single chip puter as the core and other electronic technology, designs a technology better smoke alarm. The selection of MQ2 type semiconductor gas sensitive element of the smoke sensor smoke detection, which has high sensitivity, fast response, high anti interference ability, and the price is low, long service life. The selection of STC12C5412AD singlechip microputer, the integration of the A/D conversion, hardware multiplier, hardware pulse width modulator and other resources, has the advantages of high speed, low power, strong antiinterference and other advantages, is of similar technology, costeffective products. With STC12C5412AD MCU and MQ2 type semiconductor resistor type smoke sensor as the core design of the smoke alarm can be realized soundlight alarm, fault diagnosis, the concentration display, alarm limit settings, delay alarm and PC serial munications and other functions. It is a kind of simple structure, stable performance, convenient operation, low price, intelligent smoke alarm, has a certain practical value. Key words: Smog, alarm, STC12C5412AD, sensor目錄 IV 目 錄 1 引言 1 概述 1 發(fā)展趨勢(shì) 1 現(xiàn)狀及特點(diǎn) 2 2 煙霧檢測(cè)報(bào)警器的方案設(shè)計(jì) 2 煙霧檢測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì)思路 2 煙霧傳感器的選型 3 煙霧檢測(cè)報(bào)警器整體設(shè)計(jì)方案 7 3 煙霧檢測(cè)報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì) 9 單片機(jī)的選型 10 煙霧檢測(cè)報(bào)警器硬件電路設(shè)計(jì) 11 4 煙霧檢測(cè)報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì) 16 STC12系列單片機(jī)調(diào) 試及開發(fā)工具 16 煙霧檢測(cè)報(bào)警器軟件流程及設(shè)計(jì) 17 5 實(shí)驗(yàn)檢定及誤差分析 25 煙霧檢測(cè)報(bào)警器檢定 25 實(shí)驗(yàn)誤差分析 28 6 結(jié)束語(yǔ) 30 參考文獻(xiàn) 31 致 謝 32 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 1 引言 概述 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，一般由火災(zāi)探測(cè)器、區(qū)域報(bào)警器和集中報(bào)警器組成；也可以根據(jù)工程的要求同各種滅火設(shè)施和通訊裝置聯(lián)動(dòng)，以形成中心控制系統(tǒng)。 火災(zāi)探測(cè)器是探測(cè)火災(zāi)的儀器，由于在火災(zāi)發(fā)生的階段，將伴隨產(chǎn)生煙霧、高溫格火光。區(qū)域報(bào)警器能將所在樓層之探測(cè)器發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲光報(bào)警，并在屏幕上顯示出火災(zāi)的房間號(hào)；同時(shí)還能監(jiān)視若干樓層的集中報(bào)警器（如果監(jiān)視整個(gè)大樓的則設(shè)于消防控制中心）輸出信號(hào)或控制自動(dòng)滅火系統(tǒng)。此外，也可以控制有關(guān)的滅火系統(tǒng)或?qū)⒒馂?zāi)信號(hào)傳輸給消防控制室。國(guó)外的產(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領(lǐng)中國(guó)的大部分市場(chǎng)。當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù)的是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，對(duì)外還剛啟動(dòng)。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 現(xiàn)狀及特點(diǎn) 消防報(bào)警產(chǎn)品是一個(gè)系列產(chǎn)品，包括火災(zāi)探測(cè)設(shè)備、信息傳輸設(shè)備、報(bào)警分析控制器、消防控制聯(lián)動(dòng)。依托中國(guó)多年的基本建設(shè)的發(fā)展，這個(gè)行業(yè)也得到發(fā)展，具備了和國(guó)外知名企業(yè)抗衡的能力。 在消防報(bào)警產(chǎn)品的技術(shù)含量上，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和國(guó)外產(chǎn)品差距不是很大，許多指標(biāo)已經(jīng)超越，存在的問(wèn)題是：類似于國(guó)外消防報(bào)警產(chǎn)品的大批量規(guī)模化的生產(chǎn)才剛起步，有待于積累經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)；也因此在產(chǎn)品一致性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性上有一些差距；國(guó)內(nèi)正在形成權(quán)重的大型企業(yè)和集團(tuán)，這樣可以帶領(lǐng)國(guó)內(nèi)的各家企業(yè)去沖擊海外市場(chǎng)，并最終占領(lǐng)海外的消防報(bào)警市場(chǎng)。 煙霧信號(hào)采集電路一般由煙霧傳感器和模擬放大電路組成，將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)。單片機(jī)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，是否大于或等于某個(gè)預(yù)設(shè)值 (也就是報(bào)警限 )，如果大于則啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音，反之則為正常狀態(tài)。方便調(diào)節(jié)報(bào)警限，可以加入按鍵。以上是 根據(jù)報(bào)警器應(yīng)具備的功能 提出的整體設(shè)計(jì)思路。煙霧傳感器的選型在下一節(jié)詳細(xì)介紹。 煙霧傳感器的選型 煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣 電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量 (即濃度 )轉(zhuǎn)化成電壓或者電流 信號(hào)，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報(bào)警控制等工作。由此可見，傳感器的選型是非常重要的。 (b)利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉煙霧傳感器、紅外傳感器等。 (2) 煙霧傳感器應(yīng)滿足的基本條件 一個(gè)煙霧傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實(shí)體，也可以是由多個(gè)不同功能傳感器組成的陣列。 (3) 常見煙霧傳感器簡(jiǎn)介