【正文】 器不發(fā)出警報(bào)， 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。另外，系統(tǒng)還設(shè)有一個(gè)消音功能的按鍵，當(dāng)報(bào)警器發(fā)出鳴叫時(shí)，用戶到達(dá) 現(xiàn)場(chǎng)，可按下按鍵（消音鍵）停止報(bào)警器鳴叫。 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 煙霧傳感器的選型 煙霧傳感器是測(cè)量裝置和控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。煙霧傳感器能夠?qū)怏w的種類及其濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)這些電信號(hào)的強(qiáng)弱就可以獲得與待測(cè)氣體在環(huán)境中存在的情況有關(guān)的信息，從而達(dá)到檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警的功能。煙霧傳感器作為報(bào)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(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。但是，由于煙霧的種類繁多，一種類型的煙霧傳感器不可能檢測(cè)所有的氣體，通常只能檢測(cè)某一種或兩種特定性質(zhì)的煙霧。固體電解質(zhì)煙霧傳感器主要用于檢測(cè)無(wú)機(jī)煙霧，如 O CO H Cl SO2 等。 4 在本論文中我們選用 QMN5 半導(dǎo)體傳感器， QMN5 半導(dǎo)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(cè)，對(duì)可燃性氣體的（ CH C4H H2 等）的檢測(cè)很理想。是一款便攜式氣體檢測(cè)器，非常適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。 單片機(jī)的選型 單片機(jī)是煙霧自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的心臟，用來(lái) 接收火災(zāi)信號(hào)并啟動(dòng)報(bào)警裝置顯示和執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)和消防動(dòng)作。同時(shí)，在能夠滿足報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算速度及接口功能要求的同類型單片機(jī)中，要考慮選擇價(jià)格低廉且體積輕巧的機(jī)型，在保證了報(bào)警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠不提高成本，縮小體積。其中， 51 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢(qián)便宜 ,I/O 口多 ,程序空間大。 89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯 5 操作，并支持兩種軟件可選的 節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 圖 31 AT89C51單片機(jī)的基本組成圖 AT89C51 單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個(gè)由反向放大器構(gòu)成的振蕩器， XTAL1 和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，時(shí)鐘可由內(nèi)部或外部生成，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接晶體振蕩器 Y，內(nèi) 部振蕩電路就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。晶振頻率選擇 12MHZ， C C2 的電容值取 30pF，電容的大小起頻率微調(diào)的作用。當(dāng)上電時(shí)， C3 充電，電源經(jīng)過(guò)電容器 C3 加到 RESET 引腳，使單片機(jī)復(fù)位；在正常工作時(shí)，按下復(fù)位鍵時(shí)單片機(jī)復(fù)位。 T0 T1 時(shí)鐘源 系 統(tǒng) 總 線 CPU 震蕩與 定時(shí)電路 外部中斷信號(hào) 內(nèi)部中斷信號(hào) 128B SFR 128B RAM 4KB ROM 兩個(gè) 16 位定時(shí) 0 計(jì)數(shù)器 總線控制 并行端口 串行端口 控制信號(hào) P0 P1 P2 P3 TXD RXD 6 R 13470 ΩR 141K Ω+ C322u FS1手動(dòng)復(fù)位C130p FC230p FY12M H z5VX1X2R E S E T 圖 32 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路圖 在許多檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合，傳感器輸出的信號(hào)比較弱， 而且其中還包括了工頻、靜電和電磁耦合等共模干擾，對(duì)這種信號(hào)的放大就需要放大電路具有很好的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗。 簡(jiǎn)介 設(shè)計(jì)中采用 LM324 作為電路的運(yùn)算放大器。 LM324 的 靜態(tài)功耗小 、 價(jià)格低廉 ，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(wú)關(guān)，四個(gè)運(yùn)放一致性好；其輸入偏流電阻是溫度補(bǔ)償?shù)?，也不需外接頻率補(bǔ)償，可做到輸出電平與數(shù)字電路兼容。該電路的反饋組態(tài)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 (2)電電路中 IC2A 構(gòu)成了的“電壓跟隨器”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。 由于放大電路還增加入了參考電壓，引入了零點(diǎn)調(diào)節(jié)功能，這樣可以更方便地調(diào)整由于不同傳感器導(dǎo)致的零點(diǎn)變化問(wèn)題。所以調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器 Rp2，就可以直接改變放大電路的參考電壓值，使報(bào)警系統(tǒng)可以在可燃煙霧氣體的不同濃度下工作，即用氣敏傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)不同煙霧濃度的測(cè)量 。但是大多數(shù)單片機(jī)本身只能識(shí)別和處理數(shù)字量，因此必須經(jīng)過(guò)模擬量到數(shù)字量的 轉(zhuǎn)換 (A／ D 轉(zhuǎn)換 )，才能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī) 8 對(duì)被控對(duì)象的識(shí)別和處理。 A／ D 轉(zhuǎn)換器的主要性能參數(shù)有： (1) 分辨率分辨率表示 A／ D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。不同類型的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度相差甚遠(yuǎn)； (3) 轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差表示 A／ D 轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示； (4) 線性度線性度 指實(shí)際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。 圖 34 ADC0809 引腳 圖 圖 35 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 9 ADC0809的 引腳功能 : D7D0 ： 8位數(shù)字量輸出引腳 IN0IN7 ： 8位模擬量輸入引腳 VCC ： +5V工作電壓 GND ：地 REF（ +） ：參考電壓正端 REF（ ） ：參考電壓負(fù)端 START :A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端 ALE ：地址鎖存允許信號(hào)輸入端 ADC0809的 主要性能指標(biāo)為 : （ 1）分辨率為 8位。 （ 3）單電源 +5v供電，基準(zhǔn)電壓由外部提供，典型值為 +5v，此時(shí)允許輸入模擬電壓為 0— 5V。 （ 5）可鎖存三態(tài)輸出，輸出電平與 TTL電平兼容。當(dāng)時(shí)鐘頻率 500KHz時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128μ s。 系統(tǒng)設(shè)有一個(gè)消音按鍵，當(dāng)報(bào)警器發(fā)出鳴叫時(shí)，用戶到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，可按下消音按鍵停止報(bào)警器鳴叫。 聲音報(bào)警電路圖如圖 36 所示。 10 R847K蜂鳴器C 855 0P N P5VP S2消音按鍵R 1 24 7 0 Ω5VP 1 .7 圖 36 聲音報(bào)警電路圖 圖 37 消音按鍵連接電路圖 報(bào)警器濃度等級(jí)顯示采用一個(gè)八段共陽(yáng)極數(shù)碼管顯示。 數(shù)碼管字符顯示電路圖如圖 38 所示。 L E D 2黃燈L E D 3綠燈R 1 04 7 0 ΩR 1 14 7 0 Ω5VL E D 1紅燈R94 7 0 ΩP 2 .4P 2 .5P 2 .6 圖 39 指 示燈電路 綠燈常亮表示正常狀態(tài)，環(huán)境中可燃煙霧濃度極低；黃燈閃爍表示傳感器連 11 接故障或是線路接觸不良；紅燈閃爍表示環(huán)境中煙霧濃度超過(guò)報(bào)警最低預(yù)設(shè)值，提醒用戶盡快做出相應(yīng)安全防范措施。當(dāng)被檢測(cè)到的現(xiàn)場(chǎng)煙霧濃度達(dá)到給定裝置所設(shè)定的報(bào)警預(yù)設(shè)值時(shí)，繼電器 KA1動(dòng)作，自動(dòng)換氣風(fēng)扇啟動(dòng)。 繼電器連接及控制電路圖如圖 310 所示。在繼電器的輸入回路中，當(dāng)流經(jīng)線圈的電流變化時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生自激電壓來(lái)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。 在傳感器的地端串聯(lián)一個(gè)電阻 R16。 傳感器故障自診斷電路圖如圖 311 所示。通過(guò)各自分工，最終實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、字符顯示、自動(dòng)換氣排煙和滅火功能。 13 123456AB CD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:8Jun2011 Sheet of File:D:\Program Files\Design Explorer 99 SE\MyDesign\復(fù)件 bDrawn By:LED2黃燈C8550PNPD1LED3綠燈KA1繼電器5VR847KR2347KC8550PNPD2KA2繼電器R10470Ω5VR2447KR11470ΩPP5VR13470Ω蜂鳴器LED1紅燈C8550PNP5VS2消音按鍵R141KΩR9470ΩP12348～9VBRIDGER12470ΩabfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp9DSPM2調(diào)節(jié)閥5V5V～220 VT+C322uFR11KPPR21KS1手動(dòng)復(fù)位OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19IC374LS373PC130pFPR31KD5Q1CLK3Q2IC6A4013132VVGNDINOUTIC6W7805uFPR71KC230pFPC41000uF3uF123IC5AA74ALS02R41KKA2IN026msb21212220IN12723192418IN2282582615IN312714lsb2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22ref()16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10IC4ADC0809PY12MHzPEA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P