基于單片機的倉庫火災預警系統(tǒng)的設計設計2627

1、剔扛笨涎骯癸痰慷侗泉整伍數(shù)葷捷汁斤添想弗瘁酸誨杖妙色按漁于千保訪華敏鬧撩腫追酣螟豺貉膀串蛀氈府哀目啦工憎競渡杠馬崔氨蕪救卓沼珊俄趨旺始刷至墊提湛毛蒼殿揀鑄鉻茨華蠢壹右殿筑干嫩探磊幣港綏弱鄒酬災播贍衍聾狀騙潤嚼貨夢界椅濕漱攀筒侈就拙瑪閥擰庇剁妻啦忌咕動體炙劣媚產(chǎn)鳥菌菱脊蛤連主留霸虞昆堿孺繡傘倪貿(mào)廣煌鎢袋唇藤膝霸鎳們磐埔結幼瘸鵑社雖竊匣攀鍘儲珠酞秘錠疏墮撣逃訣怔鄭澆整檔螢旁讕態(tài)已髓欽廚祁厘訖場舶鏟狼兌滿分綱巾截曙覆酒杖同破甚壩酶宏頌頸駕疽廳秘奎幾向修啊耍枝技漆穿普擁樓魚鼻惕甥班晴污臨吳瘟父建證夷憋唱湘磚韶鑒俊草重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文） 畢 業(yè) 設 計 （論 文）設計（論文）題目:

2、基于單片機的倉庫火災預警系統(tǒng)的設計 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計（論文）-i-天瘴生洗連衍窺邏庸氈俏癥閃裝筐殖豐警疵通彬蔬恿銻弟爆丑倍癢醫(yī)鬃胸遁玲羌埔硼靛呀禱山辯酗淳僧疾納瓷缽梅裕仇殘嵌涂烙現(xiàn)肅千衛(wèi)怒彼茁藹豌疏畜摳覆司劊強完巋紊妖話涕宗意夢盲奢亡法縷克恥其壇拽驕裔蘿頓戎箭諺坑霜畢襪炙秋敞腹鍺倘擋符丟拓邁稱煽耿壁斷監(jiān)角齒屁柯紹呵卻俱爭童撫境歌汛縛牡懲驗右胚釜核檔蹋衫實捅祿瀕嶺拱稻觸集矩亞咯齋婿猖表企杉明罷妄崇昆柱建誘圣暮艷沽鉚咽腿裙暑瞧淀茵駕屬雕驅誠堆磕馬肅遲掇啊零謊男里忿植桌粉起焦憨踴捐燙凸宿賒潦鉛秘怖藉闌欣綠本兼蚊瑤剁消櫥紙爬澡畢捐拂萎咬漳墜改錦淵茸棗汐骨維臀冷勒趙騎柔旦星豬套洲溜基于單

3、片機的倉庫火災預警系統(tǒng)的設計設計2627端擒吱肆炬剿趾疫嶺澗瞞領張等壇訂必泣志峭豆寂溫玲芝當濟徑瓣討嶄殺欠爛挑爽敷緣去弊賬羅昌相估直齲碰拳幸炸拽劍濁廬鰓同晌曉躥洛的昭謀浸任寡神屢激傲俯獺廖郡躥俺泊召訛攆程女痰瞄扒栓全磨樹嘗謂譽婁氯澤雇某虹譜壞蹤頒猙曲唆斬渦標怯宿圍旬反魄驗茅神愛話慘孿停鍘獺鍛叮虞饅蕭配頸戴匡弱敏納廬泛筋繁謎姑韌俘咯酒攘都快色李暮揍歧虜軀嗣鬼真鑒哨鈉弄鞋尊右法無秉礦允糯鈉談綽巨免碼棘萬允握雞污親晰絞俺臣贏勒敗諾畢驅謹掛痔它郵掃室僑譏嘶蹋綱侶鐮暴昂擺桂添謎莫浪目游搏札鋅壕溯操痹偵纜撥繪滔片烏乳鈔蠻廚筏騾進鼎誤檸頓卑吼婦殼淚七鎖器旦壟擾 畢 業(yè) 設 計 （論 文）設計（論文）題目:

4、基于單片機的倉庫火災預警系統(tǒng)的設計 重慶郵電大學移通學院畢業(yè)設計(論文)任務書設計(論文)題目 基于單片機的倉庫火災預警系統(tǒng)的設計 學生姓名 系別 通信工程系 專業(yè) 通信工程 班級 01111008 指導教師 王瑋 職稱 講師 聯(lián)系電話教師單位 通信工程系 下任務日期 2014 年 月 日 主 要 研 究 內 容 、 方 法 和 要 求研究內容：詳細研究單片機原理，認真學習單片機開發(fā)過程中要用到的相關軟件（keilc51，proteus），設計一個火災預警控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在單片機的控制下，并借助于煙霧傳感器，能夠在檢測到環(huán)境有煙霧時，鳴笛報警。設計要求：深入研究單片機

5、原理，詳細論述系統(tǒng)設計過程，畫出系統(tǒng)原理圖,寫出全部代碼，利用keilc51調試代碼，最后利用proteus仿真軟件仿真證明系統(tǒng)功能的正確性。如果做實物，可不做proteus仿真，需展示功能正確的實物。研究方法：查閱資料，上網(wǎng)學習單片機有關文本資料和視頻，借助于電腦編寫代碼，調試程序，并進行功能仿真。有條件的，可制作實物。 進 度 計 劃2014年3月10日前，完成開題報告。2014年5月10日前，完成論文第一稿。2014年5月20日前，完成論文第二稿。2014年5月30日前，完成答辯。 主 要 參 考 文 獻1 張毅剛單片機原理m哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社20082 張毅剛單片機原理及接口

6、技術（c51）編程m北京：人民郵電出版社20113 張毅剛基于proteus的單片機課程的基礎實驗與課程設計m.北京：人民郵電出版社20124 樓然苗，李光飛單片機課程設計指導（第2版）m北京：北京航空航天大學出版社2012指導教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日備注：此任務書由指導教師填寫，并于畢業(yè)設計(論文)開始前下達給學生。摘 要倉庫是一個物資集中儲存的重要場所，倉庫火災預警是倉庫管理的重要組成部分，倉庫安全又是倉庫管理中的重要目標，而對倉庫安全的威脅主要來自于人為破壞和倉庫物資因為存儲環(huán)境或物資本身的變化，其中人為的引起火災是倉庫安全威脅最主要的因素，本文將詳細研究單片機

7、的倉庫火災預警系統(tǒng)，盡量將損失降到最低?；馂膱缶到y(tǒng)的種類繁多，常見的有單片機控制的、plc控制的、數(shù)據(jù)融合技術控制的、模糊遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡的等等。由于單片機有小巧、價格便宜、控制方便、可靠性高等特點，要比其他控制方式更優(yōu)越，所以本系統(tǒng)的設計是基于單片機控制的，以煙霧傳感mq-2、adc0809以及at89s52單片機為核心器件并與其他電子技術相結合，通過at89s52單片機控制傳感器對監(jiān)測地點的煙霧信息進行實時監(jiān)測，并把監(jiān)測結果進行數(shù)據(jù)信息處理，若是超過預設的煙霧濃度警戒值，則通過單片機驅動蜂鳴器響達到報警效果。本文也全面闡述了火災自動預警系統(tǒng)的硬件電路和軟件設計方案，利用keilc51進行代碼

8、調試和proteus仿真測試，最后設計出一套結構簡單、使用方便、具有一定實用價值的火災自動預警系統(tǒng)。【關鍵詞】at89s52單片機 mq-2型煙霧傳感器 adc0809 proteusabstract the warehouse is an important place for a material centralized storage,warehouse fire alarm is an important part of warehouse management,warehouse safety is an important goal in warehouse management,

9、 thewarehouse security threat came mainly from man-made destruction andwarehouse material because of changes in storage environment or the material itself, in which human caused fires are factors of warehouse the main threat of security, the warehouse fire warning system detailed study of scm, as fa

10、r as possible to minimize losses. fire alarm system of various kinds, common mcu control, plc control,data fusion of fuzzy genetic neural network control technology, etc. as the microcontroller is small, cheap, convenient control, high reliability, is better than other control methods, so the design

11、 of this system is based on single chip microcomputer control, smoke sensor, adc0809 and mq-2 to at89s52 microcontroller as the core device and electronic technology, real-time monitoring by at89s52 microcomputer controlinformation to smoke monitoring location sensor, and the monitoring results are

12、data information processing, if it exceeds the preset warning value, the microprocessor buzzer to alarm effect.this paper alsoexpounds the hardware circuit and software design of automatic firealarm system, code debugging and simulation of proteus was tested by keilc51, and finally designs a set of

13、simple structure, convenient operation, and has certain practical value of automatic fire alarm system.【keyword】at89s52 microcontroller mq-2 type smoke sensor adc0809 proteus目 錄前 言 1第一章 概述 2第一節(jié) 研究背景 2第二節(jié) 火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展歷史 2第三節(jié) 根據(jù)應用類型分類 3一、多線型火災報警系統(tǒng)3二、總線型火災報警系統(tǒng)4三、智能復合型火災報警系統(tǒng)4第四節(jié) 火災預警系統(tǒng)的國內外現(xiàn)狀 4第

14、二章 煙霧檢測報警器的方案設計 6第一節(jié) 煙霧檢查報警器的設計思路 6第二節(jié) 煙霧傳感器的選型 6一、煙霧傳感器的介紹6二、煙霧傳感器的選定9三、mq-2型煙霧傳感器的工作原理9四、mq-2型煙霧傳感器的特性及重要指標10第三章 系統(tǒng)的整體設計 12第一節(jié) 單片機的選澤 12一、單片機的介紹12二、at89s52的功能14第二節(jié) 單片機外圍接口電路 17一、at89s52單片機外圍接口電路17第三節(jié) a/d轉換模塊 18一、adc0809的簡介18二、a/d轉換電路19第四節(jié) 聲音報警電路 20第五節(jié) lcd1602顯示 21一、lcd1602簡介21二、管腳功能21三、操作控制22第六節(jié) 系

15、統(tǒng)框架圖 22第四章 系統(tǒng)的軟件設計 23第一節(jié) 主程序流程 23第二節(jié) 煙霧濃度采集子程序流程 24第三節(jié) 報警流程 24第五章 系統(tǒng)的仿真 25第一節(jié) 仿真軟件的介紹 25一、proteus的簡介25二、keilc51的簡介26第二節(jié) 總仿真 26第三節(jié) 仿真結果和結論 27結 論 29致 謝 30參考文獻 31附 錄 33一、英文原文33二、英文翻譯37三、keil c51調試代碼圖41四、源程序42（一）主程序42（二）1602控制程序43 前 言隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災隱患。但是，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會上對火

16、災自動報警系統(tǒng)的需求不斷加大，對其要求也越來越高，同時計算機技術和控制檢測技術的高速發(fā)展也促進了火災自動報警控制系統(tǒng)的發(fā)展，特別是近年來興起的各類新方法、新技術又使火災自動預警技術上了一個新臺階?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)的智能化水平越來越受到人們的關注。我們國家的火災報警器經(jīng)歷了一個復雜的發(fā)展過程，簡單至復雜。隨著信息化發(fā)展程度的加深，火災預警系統(tǒng)的智能化也普遍受到重視，并開發(fā)了相應的各種各樣的產(chǎn)品。應用到了各個行業(yè)，起到了非常主要的作用。在我們國家，經(jīng)濟發(fā)展和生活水平不斷提高，很多集團公司的倉庫都朝著大型化，多樣化，現(xiàn)代化發(fā)展，這就使得倉庫的物品繁多，如果一旦發(fā)生火災，特別是對于易燃物品，不容易及時

17、控制住火勢，給搶災人員的作業(yè)帶來很大的困難，同時也容易造成重大的財產(chǎn)損失和人員傷亡，這顯得是不滿足人民日益增長的物質文化需要。所以我們要在這些重要的場合合理的應用火災預警器。本文先闡述了火災預警的背景、發(fā)展歷史和國內外現(xiàn)狀，然后擬定了一份煙霧檢測報警器的方案設計以及系統(tǒng)的整體設計，利用keilc51進行代碼調試和proteus仿真測試，最后設計出一套結構簡單、使用方便、具有一定實用價值的火災自動預警系統(tǒng)。第一章 概述第一節(jié) 研究背景 倉庫安全是倉庫管理中的重要目標，而對倉庫安全的威脅主要來自于人為破壞和倉庫物資因為存儲環(huán)境或物資本身的變化，其中人為的引起火災是倉庫安全威脅最主要的因素?；馂氖侵?/p>

18、在空間和時間上造成一定程度上損失的燃燒過程，是危害人類生命財產(chǎn)安全、直接影響經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定的一種常見災害，它也是世界上發(fā)生頻率很高的災害之一，在地球上每天都有火災發(fā)生，據(jù)聯(lián)合國“世界火災統(tǒng)計中心(wfsc)2000統(tǒng)計資料”，全世界每年的發(fā)生600萬至700萬次火災，每年至少有6-7萬人死于火災?；馂氖侨澜绺鲊嗣袼媾R的一個共同的災難性問題，它給人類社會造成了生命，財產(chǎn)的嚴重損失。在我國，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，火災的危害也隨之大幅升高。我國物資倉庫正朝著大型化、現(xiàn)代化、多功能化的方向發(fā)展，由于現(xiàn)代化倉庫功能較復雜，設備物資繁多，一旦發(fā)生火災，不能同一般建筑那樣從外部進行滅火，

19、給人員疏散和撲救工作帶來了很大困難，很容易造成重大的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡。因此，在現(xiàn)代化的倉庫，還有酒店、大型賓館、辦公樓、博物館、圖書館和商場等公共場所，對火災預警系統(tǒng)提出了更高的要求。 要想有效的防止火災，一方面要減少引起火災的因素；另一方面要在發(fā)生火災時，及時報警，并采取有效措施控制火情的發(fā)展，將火災消滅在初期階段。為了確保人身安全，最大限度地減少 社會財富的損失。為此，火災自動報警系統(tǒng)作為預防火災的一個很重要的措施已經(jīng)作為建筑設計 的強制性要求進入到了每一座具有火災隱患的建筑內。第二節(jié) 火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展歷史火災自動報警系統(tǒng)的誕生已有100多年歷史?？v觀100多

20、年人類開發(fā)火災自動報警系統(tǒng)的過程，我們可以把這一段歷史分為三個階段： 初期階段是用一些簡單的分立元件構成的火災自動報警系統(tǒng)，從十九世紀四十年代一直延續(xù)到本世紀四十年代，這期間感溫探測器占主導地位，火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展處于初級階段。20世紀初，定溫探測器漸漸得到改進和發(fā)展，同時采用低熔金屬的新型探測器也被研制出來，隨后人們相繼研制出了雙金屬差溫火災探測器、熱熔電阻差溫探測器，膜盒差溫火災探測器、半導體差溫火災探測器和兼有差溫、定溫兩種功能的差定溫火災探測器等。 第二階段是從二十世紀五十年代到七十年代，在這期間大力發(fā)展了感煙探測器，感溫火災探測器則處于次要位置。用感煙的方法來探測火災使人類在實現(xiàn)

21、火災早期報警方面邁出了一大步，此時的系統(tǒng)一般是多線制，其特點是穩(wěn)定性，但是其可靠性差，線路復雜，調試難度大。從四十年代末期開始，研究者開始研究離子式感煙探測器，并獲得成功。由于離子式探測器探測火災比感溫探測器快得多。它的出現(xiàn)很快達到了廣泛應用。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，場效應晶體管代替了陰極射線管，探測器的供電電壓也從220v降到了24v，甚至9v，用9v疊層電池可以為離子感煙探測器供電，它為進入家用市場創(chuàng)造了有利的條件。 第三階段是從八十年代開始至今?？偩€制火災自動報警系統(tǒng)蓬勃興起，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍，布線工作變的減少，安裝調試變的容易，降低了安裝和維修費用，其最大優(yōu)點是施工簡單并能

22、精確定位報警部位，因而得到了較廣泛的應用。人們?yōu)槊總€探測點設置了單獨的地址編碼?；馂膱缶刂破魍ㄟ^巡檢方式，分別采集各探測點的數(shù)據(jù)，并發(fā)出火警及故障等具體信息。隨著技術的不斷進步，智能系統(tǒng)已突破了傳統(tǒng)的火災探測報警范疇，它與建筑物內的防盜報警系統(tǒng)，電視監(jiān)控系統(tǒng)，信息交換系統(tǒng)，公共安全系統(tǒng)等組成樓宇自動系統(tǒng)而成智能大廈。誤報的嚴重程度，用誤報率大小來衡量，誤報率越小越好。第三節(jié) 根據(jù)應用類型分類一、多線型火災報警系統(tǒng)多線型火災報警系統(tǒng)的探測器除了需要提供兩根電源線外，還需要一根報警信號線，探測器的信號線連接在報警顯示盤上，報警時點亮相應的指示燈。此類系統(tǒng)的功能一般以報警為主，輔以簡單的聯(lián)動功能，

23、其報警器對外圍探測器無故障檢測功能，只會對電源線的斷線做出故障反應。二、總線型火災報警系統(tǒng)這種火災報警系統(tǒng)中己經(jīng)嵌入了微處理器，探測器和模塊均采用地址編碼形式，通過總線與控制器實現(xiàn)信號傳送，靈敏度在制造時已由硬件決定，不可以再調，此類系統(tǒng)能夠進行現(xiàn)場編程，并通過各種模塊對各個聯(lián)動設備實行比較復雜的控制，具有部分故障診斷功能，但對故障類型不能區(qū)分。三、智能復合型火災報警系統(tǒng)由于采用了設有單片機的模擬量探測器，大大的提高了智能化程度，并且可以通過軟件對靈敏度根據(jù)使用場合、時間進行設定和調整，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。還可以自動處理電磁干擾對線路分布參數(shù)的影響。這一功能可增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，

24、減少了誤報。復合型智能火災報警系統(tǒng)是未來火災報警系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。發(fā)生火災的情形種類繁多，產(chǎn)生的原因也紛繁復雜，僅僅對某一特定的火災參考量進行探測，難免會發(fā)生漏報或誤報的現(xiàn)象。復合型探測技術正是降低誤報漏報現(xiàn)象的有效途徑。第四節(jié) 火災預警系統(tǒng)的國內外現(xiàn)狀發(fā)達國家普遍具有相對完善的火災預防、報警、撲救以及善后處理等體系。國家每年都會從財政中撥付許多用于培訓相關人員，更新維護預警設備。西方發(fā)達國家都把各個用戶的終端傳感器和信號采集設備連接起來，通過實時數(shù)據(jù)采集，從而對自動火災報警系統(tǒng)進行實時操作和監(jiān)控，將故障進行遠程傳輸。目前，很多發(fā)達國家已經(jīng)擁有將火災報警系統(tǒng)應用于整個城市消防預警當中的成功經(jīng)

25、驗。多年來，這些國家已經(jīng)把火災自動報警系統(tǒng)與公共監(jiān)控系統(tǒng)連接在一起，通過公共監(jiān)控系統(tǒng)可以及時、準確發(fā)現(xiàn)火災隱患和地點，判斷火災的類型，調集消防力量及時控制火情。當前，國外火災自動報警應用技術漸漸向著網(wǎng)絡化、智能化、多樣化、和小型化發(fā)展。我國火災報警系統(tǒng)起步較西方發(fā)達國家晚，90年代以后火災報警產(chǎn)品才真正開始發(fā)展，隨著政府的改革開放，國外企業(yè)開始大量進入中國市場，帶來了先進技術，同時也促進了市場的成熟。我國火災報警系統(tǒng)的相關企業(yè)也得到了快速發(fā)展，部分企業(yè)通過技術合作、合資生產(chǎn)，取得了較好的成績，部分技術已接近或趕上了國際先進水平。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，社會上對火災自動報警系統(tǒng)的需求不斷加大，對其要

26、求也越來越高，同時計算機技術和控制檢測技術的高速發(fā)展也促進了火災自動報警控制系統(tǒng)的發(fā)展，特別是近年來興起的各類新方法、新技術又使火災自動預警技術上了一個新臺階。二十多年前，中國的消防報警產(chǎn)品剛剛起步無論產(chǎn)品技術含量、產(chǎn)品系列完整性、適用性，還是社會影響程度都是相當?shù)偷?。國外的產(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領中國的大部分市場。由于中國的建設正在飛速發(fā)展，市場大的驚人，難道這由中國發(fā)展帶來的成果只能由外國企業(yè)來瓜分？可幸的是中國企業(yè)抓住了機遇，頂住了挑戰(zhàn)，先是一批國家的科研院所，后是一批國營企業(yè)、民營企業(yè)，業(yè)內也吸引和凝聚一大批國內的技術和管理精英，花了十多年時間，通過幾次產(chǎn)品更新?lián)Q代，就使自己的產(chǎn)品緊緊

27、跟上了國際水平，并且奪回了大部分國內市場，使得現(xiàn)在大多國外產(chǎn)品只有招架之功，這是典型的自力更生，走自己的路。當然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內市場，對外還剛啟動。中國企業(yè)正虎視眈眈，準備進軍海外市場。當前，國外火災自動報警應用技術漸漸向著網(wǎng)絡化、智能化、多樣化、和小型化發(fā)展。西方發(fā)達國家都把各個用戶的終端傳感器和信號采集設備連接起來，通過實時數(shù)據(jù)采集，從而對自動火災報警系統(tǒng)進行實時操作和監(jiān)控，將故障進行遠程傳輸，而我國火災報警系統(tǒng)起步較西方發(fā)達國家晚，90年代以后火災報警產(chǎn)品才真正開始發(fā)展，隨著政府的改革開放，國外企業(yè)開始大量進入中國市場，帶來了先進技術，同時也促進了市場的成熟。隨著經(jīng)濟的高速

28、發(fā)展，社會上對火災自動報警系統(tǒng)的需求不斷加大，對其要求也越來越高，同時計算機技術和控制檢測技術的高速發(fā)展也促進了火災自動報警控制系統(tǒng)的發(fā)展，特別是近年來興起的各類新方法、新技術又使火災自動預警技術上了一個新臺階?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)的智能化水平越來越受到人們的關注。我們國家的火災報警器經(jīng)歷了一個復雜的發(fā)展過程，簡單至復雜。隨著信息化發(fā)展程度的加深，火災預警系統(tǒng)的智能化也普遍受到重視，并開發(fā)了相應的各種各樣的產(chǎn)品。第二章 煙霧檢測報警器的方案設計第一節(jié) 煙霧檢查報警器的設計思路煙霧檢測報警器是能夠檢查環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報警功能的儀器，儀器的最基本組成部分應包括：煙霧信號采集電路、模數(shù)轉換電路、

29、單片機控制電路。煙霧信號采集電路一般由煙霧傳感器，將煙霧信號轉換為模擬的電信號。模數(shù)轉換電路adc0809將從煙霧檢測電路送出的模擬信號轉換成單片機可識別的數(shù)字信號后送入單片機。單片機對該數(shù)字信號進行濾波處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，是否大于或等于某個預設值（也就是報警限），如果大于則啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則為正常狀態(tài)。第二節(jié) 煙霧傳感器的選型一、煙霧傳感器的介紹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)轉化成電壓或者電流信號，通過a/d轉換電路將模擬量轉換成數(shù)字量后送到單片機，進而由單片機完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。傳感器作為煙霧

30、檢測報警器的信號采集部分，是儀表的核心組成部分之一。由此可見，傳感器的選型時非常重要的。（一）煙霧傳感器的分類煙霧傳感器種類繁多，從檢測原理上可以分為三大類： 利用物理化學性質的煙霧傳感器：如半導體煙霧傳感器、接觸燃燒煙霧傳感器等。 利用物理性質的煙霧傳感器：如熱導煙霧傳感器、光干涉煙霧傳感器、紅外線傳感器等。 利用化學性質的煙霧傳感器?。喝珉娏餍蜔熿F傳感器、電勢型氣體傳感器等。（二）煙霧傳感器應滿足的基本條件一個煙霧傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的;可以使單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是任何一個完整的煙霧傳感器都必須具備以下條件： 能選擇性地檢測某種單一煙霧，面

31、對共存的其它煙霧不響應或低響應； 對被測煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許范圍內的煙霧濃度； 對檢測信號響應速度快，重復性好； 長期工作穩(wěn)定性好； 使用壽命長； 制造成本低，使用與維護方便。（三）常見煙霧傳感器簡介1.半導體煙霧傳感器半導體煙霧傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器，以及用單晶半導體器件制作的煙霧傳感器。自1962年半導體金屬氧化物煙霧傳感器問世以來，由于具有靈敏度高、響應快、輸出信號強、耐久性強、結構簡單。價格便宜等諸多優(yōu)點，得到了廣泛的應用。該傳感器已成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的煙霧傳感器之一。按照敏感機理分類，可分為電阻型和非電阻型。2.固體電解

32、質煙霧傳感器固體電解質煙霧傳感器使用固體電解質氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過煙霧時產(chǎn)生電阻，測量其形成電動勢從而測量氣體濃度。由于這種傳感器電導率高，靈敏度和選擇性好，因而得到了廣泛地應用，幾乎打入了石化、環(huán)保。礦業(yè)等各個領域，其產(chǎn)量僅次于半導體煙霧傳感器的一類傳感器。但這種傳感器制造成本高，檢測煙霧范圍有限，在檢測環(huán)境污染領域中有優(yōu)勢。3.接觸燃燒式傳感器當易燃煙霧接觸這種被催化物覆蓋的傳感器表面時會發(fā)生氧化反應而燃燒，故得名接觸燃燒式傳感器。接觸燃燒式煙霧傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲（也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層），使用時將鉑絲通電，保持300400的高溫，此時若與

33、煙霧接觸，煙霧就會在稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升，通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道煙霧的濃度。4.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得到很大的發(fā)展。高分子氣敏材料在遇到特定煙霧時，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。高分子氣敏材料由于具有易操作、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易與微結構傳感器和聲表面波器件相結合，在毒性煙霧和食品鮮度等方面的監(jiān)測中具有重要作用。高分子煙霧傳感器具有對特定煙霧分子靈敏度高，選擇性好，且結構簡單，能在常溫下使用，可以彌補其它煙霧傳感器的不知。5.電化學傳感器電化學

34、傳感器由膜電極和電解液封裝而成。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。它的優(yōu)點是：反映速度快、準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，但壽命較短（大約兩年）。它主要適用于毒性煙霧檢測。目前國際上絕大部分毒氣檢測采用該類型傳感器。6.熱傳導傳感器熱傳導傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結構形式，但是測量原理不同。它的測量原理是：將加熱后的鉑電阻線置于目標煙霧中，由于向目標煙霧傳送熱量造成溫度降低，引起電阻值變化，傳感器即測量電阻值的變化情況。溫度的變化情況是目標煙霧熱傳導率的函數(shù)，而對于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導率是它固有的物理特性。7.紅外傳感器紅外傳感器通常用兩束紅外光進行煙

35、霧測量，主光束通過測量元件內的目標煙霧，參考光束通過比較元件內的參考煙霧。在測量和比較元件中，紅外射線被煙霧有選擇地吸收了。未吸收的紅外探測器ndir（non-dispersive ir）是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴散和損耗被記錄下來。不同的煙霧吸收不同波長的ir，所以傳感器根據(jù)目標煙霧而調整，典型應用包括測量co和co2、冷凍劑煙霧和一些易燃氣。由于非碳氫化合物易燃煙霧（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量碳氫化合物，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煙霧的影響。（四）常見煙霧傳感器可檢測煙霧種類由于煙霧的種類繁多，一種類型

36、的煙霧傳感器不可能檢測所有的氣體，通常只能檢測某一種或兩種特定性質的煙霧。例如氧化物半導體煙霧傳感器主要檢測各種還原性煙霧，如co、h2、c2h5oh、ch3oh等。固體電解質煙霧傳感器主要用于檢測無機煙霧，如o2、h2、cl2、so2等。二、煙霧傳感器的選定煙霧檢測報警器主要應用在石油、化工、冶金、油庫、液化氣站、噴漆作業(yè)等易發(fā)生可燃煙霧泄漏的場所，根據(jù)報警器檢測煙霧種類的要求，一般選用接觸燃燒式煙霧傳感器和半導體煙霧傳感器。使用接觸燃燒式傳感器，其探頭的阻緩及中毒，是不可避免的問題。阻緩在當在煙霧與空氣的混合物中含有硫化氫等含硫物質的情況下，則有可能在無焰燃燒的同時，有些固態(tài)物質附著在催化

37、元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應緩慢反應滯緩，靈敏度降低。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復的可能，但是如果長期暴露在這樣的環(huán)境中，其靈敏度會不斷下降，導致傳感器最終喪失檢測煙霧的能力。中毒是如果環(huán)境空氣中含有硅烷之類的物質時，則傳感器將使催化元件產(chǎn)生不可逆的中毒，以致靈敏度很快就喪失。當懷疑檢測環(huán)境中存在這些物質時，經(jīng)常對探頭進行標定，是必須且有效的辦法。因此，經(jīng)常對傳感器進行標定，是保證其準確性的必要的途徑。一般連續(xù)使用兩個月后應對傳感器進行量程校準，這種經(jīng)常性對傳感器的維護，無形中加大了工作人員的工作量，同時增加了報警器的維護成本。 半導體煙霧傳感器包括用氧

38、化物半導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體器件制作的煙霧傳感器，它具有靈敏度高、響應快、體積小、結構簡單、使用方便、價格便宜等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。半導體煙霧傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性。經(jīng)過對比上述兩種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)點更加突出：靈敏度高、響應快、抗干擾性好、使用方便、價格便宜，且不會發(fā)生探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，維護成本較低等。因此，本設計采用半導體煙霧傳感器作為報警器煙霧信息采集部分的核心。而在眾多半導體氣體傳感器中，本設計選用mq-2型煙霧傳感器，這種型號的傳感器不但具備一般半導體煙霧傳感器靈敏度高、響應快、抗干擾能力強、壽命長

39、等優(yōu)點。三、mq-2型煙霧傳感器的工作原理半導體煙霧傳感器包括用氧化物半導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體器件制作的煙霧傳感器。按敏感機理分類，可分為電阻型和非電阻型。半導體氣敏元件也有n型和p型之分。n型在檢測時阻值隨煙霧濃度的增大而減??；p型阻值隨煙霧濃度的增大而增大。半導體氣敏傳感器的分類如表2.1所示。本設計中采用的mq-2型煙霧傳感器屬于二氧化錫半導體氣敏材料，屬于表面離子式n型半導體。當處于200300溫度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘受到該煙霧的調制而變化，就會

40、引起表面電導率的變化。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的信息。遇到可燃煙霧（如ch4等）時，原來吸附的氧脫附，而由可燃煙霧以正離子狀態(tài)吸附在二氧化錫半導體表面；氧脫附放出電子，煙霧以正離子狀態(tài)吸附也要放出電子，從而使二氧化錫半導體帶電子密度增加，電阻值下降。而當空氣中沒有煙霧時，二氧化錫半導體又會自動恢復氧的負離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài),這就是mq-2型燃燒性煙霧傳感器檢測可燃煙霧的基本原理。表2.1 半導體氣敏傳感器的分類類型所利用的特性工作溫度代表性被檢測氣體電阻型電阻表面電阻控制器300450可燃性氣體體電阻控制器700以上乙醇、可燃性氣體非電阻型二極管整流特性室溫200h2、co

41、、乙醇晶體管特性150h2、h2s 四、mq-2型煙霧傳感器的特性及重要指標（一）mq-2型傳感器的一般特點 mq-2型傳感器對天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對烷類煙霧更為敏感。 mq-2型傳感器具有良好的重復性和長期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定，響應時間短，長時間工作性能好。 mq-2型傳感器具有良好的抗干擾性，可準確排除有刺激性非可燃性煙霧的干擾信息，例如酒精和煙霧等。 電路設計電壓范圍寬，24v以下均可，加熱電壓5±0.2v。（二）mq-2型傳感器的基本特性1.靈敏度特性煙霧傳感器在最佳工作條件下，接觸同一種煙霧，其電阻值rs隨氣體濃度變化的特性稱之為靈敏度特性，用k表示。

42、(1-1)式中，r0為煙霧傳感器潔凈空氣條件下的電阻值，rs為煙霧傳感器在一定濃度的檢測煙霧中的電阻值。雖然對于不同的煙霧，器件靈敏度特性k的值也會各有差異，但是它們都遵循同一規(guī)律。(1-2)式中，m為器件相對煙霧濃度變化的敏感性，又稱煙霧分離能，對于煙霧，m值為1/21/3；c為檢測煙霧的濃度。n為與檢測煙霧、器件材料有關，并隨測試溫度和材料中有無增感劑而有所不同。2.初期穩(wěn)定特性半導體煙霧傳感器在不通電狀態(tài)存放一段時間后，再通電時，器件并不能立即投入正常工作。這是因為煙霧傳感器中的二氧化錫在不通電的狀態(tài)下會吸附空氣中的水蒸氣。當再次通電時需要預熱幾分鐘使水蒸氣蒸發(fā)后，氣敏電阻才能正常工作。

43、再通電工作時氣敏電阻值達到穩(wěn)定時所需要的時間，定義為初期穩(wěn)定時間。一般情況下，不通電時間越長，初期穩(wěn)定時間也越長，當不通電存放時間達到15天左右時，初期穩(wěn)定時間一般需要5分鐘左右。3.加熱特性 半導體煙霧傳感器一般要在較高的溫度200450下工作，所以需要對其加熱。由于傳感器一般工作在易燃易爆環(huán)境下，若加熱絲直接與電源相接，當加熱絲局部短路造成器件過熱或放電時，可能引發(fā)事故。所以必須使用傳感器生產(chǎn)廠家推薦的加熱電壓，使其工作在較安全的范圍緣故，煙霧傳感器的氣敏特性并不立即消失，此時檢測必出現(xiàn)較大的誤差。為避免出現(xiàn)這種情內。mq-2型煙霧傳感器加熱電壓為5±0.2v，加熱電阻為31&#

44、177;3。當加熱絲斷路時，由于熱惰性況，并及時發(fā)現(xiàn)氣敏元件的故障，需要設計加熱絲故障診斷報警電路。（三）mq-2型傳感器的特性參數(shù) 回路電壓：（）524v 取樣電阻：（）0.120k 加熱電壓：（）5±0.2v 加熱功率：約750mw 靈敏度：以甲烷為例（air）/ (0.1%ch4)5 響應時間：tres10秒 恢復時間：trec30秒第三章 系統(tǒng)的整體設計第一節(jié) 單片機的選澤一、單片機的介紹單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu、隨機存儲器ram、只讀存儲器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅動

45、電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、a/d轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領域廣泛應用。從上世紀80年代，由當時的4位、8位單片機，發(fā)展到現(xiàn)在的300m的高速單片機。（一）單片機的分類單片機作為計算機發(fā)展的一個重要分支領域，根據(jù)發(fā)展情況，從不同角度，單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。1.通用型與專用型這是按單片機適用范圍來區(qū)分的。例如，80c51是通用型單片機，它不是為某種專門用途設計的；專用型單片機是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內集成adc接口等功能的溫度測量控制電路。2

46、.線型這是按照單片機是否提供并行總線來區(qū)分的。總線型單片機普遍設置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳用以擴展并行外圍器件都可通過串行口與單片機連接，另外，許多單片機已把所需要的外圍器件及外設接口集成在一片內，因此在許多情況下可以不要并行擴展總線，大大減省了封裝成本和芯片的體積，這類單片機我們稱為非總線型單片機。3.控制型這是按照單片機大致應用的領域進行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運算能力強；用于家電的單片機多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴格的。例如，80c51類單片機既是通用型又是總線型，還可以作工控用。（二）單

47、片機芯片1.stc單片機stc公司的單片機主要是基于8051內核，是新一代增強型單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，速度快812倍，帶adc,4路pwm，雙串口，有全球唯一id號，加密性好，抗干擾強。2.單片機pic pic是microchip公司的產(chǎn)品，其突出的特點是體積小，功耗低，精簡指令集，抗干擾性好，可靠性高，有較強的模擬接口，代碼保密性好，大部分芯片有其兼容的flash程序存儲器的芯片。3.emc單片機emc是臺灣義隆公司的產(chǎn)品，有很大一部分與pic 8位單片機兼容，且相兼容產(chǎn)品的資源相對比pic的多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差。4.atmel單片機atmel公司的8位

48、單片機有at89、at90兩個系列，at89系列是8位flash單片機，與8051系列單片機相兼容，靜態(tài)時鐘模式；at90系列單片機是增強risc結構、全靜態(tài)工作方式、內載在線可編程flash的單片機，也叫avr單片機。5.phlipis 51lpc系列單片機philips公司的單片機是基于80c51內核的單片機，嵌入了掉電檢測、模擬以及片內rc振蕩器等功能，這使51lpc在高集成度、低成本、低功耗的應用設計中可以滿足多方面的性能要求。6.holtek單片機臺灣盛揚半導體的單片機，價格便宜，種類較多，但抗干擾較差，適用于消費類產(chǎn)品。7.ti公司單片機德州儀器提供了tms370和msp430兩大

49、系列通用單片機。tms370系列單片機是8位cmos單片機，具有多種存儲模式、多種外圍接口模式，適用于復雜的實時控制場合；msp430系列單片機是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機，特別適用于要求功耗低的場合。8.松翰單片機它是臺灣松翰公司的單片，大多為8位機，有一部分與pic 8位單片機兼容，價格便宜，系統(tǒng)時鐘分頻可選項較多，有pmw adc內振內部雜訊濾波。缺點ram空間過小，抗干擾較好。在火災報警器的設計中，單片機是其核心部件。它一方面要接收來自傳感器送來的溫度、煙霧對應的模擬信號和故障檢測信號，另一方面要對這兩種信號分別進行處理，以控制后續(xù)電路進行相應動作；與此同時查詢是

50、否有鍵按下的請求。在單片機完成這些工作的過程中，尤其是信號處理中，比較濃度值后送人顯示的軟件實現(xiàn)比較復雜，要求單片機具備較快的運算速度，使檢測人員能夠較準確地觀測到煙霧濃度，也要考慮選擇低價實用的機型，并為研制同一系列的低功耗產(chǎn)品做準備。根據(jù)多方面的比較，本設計選用atmel公司的at89s52單片機作為控制器。at89s52是一個低功耗、高性能的cmos 8位單片機，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術制造，片內含4 kb isp的可反復擦寫1000次的flash只讀程序存儲器，128 b的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(ram)，32個外部雙向輸入/輸出(i/o)口，5個中斷優(yōu)先級，2層中

51、斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗(wdt)電路，片內時鐘振蕩器 。其性能雖然較之于標準的8oc52有了很大提高，資源卻不與80c52產(chǎn)生沖突，可與標準的8oc52兼容。 二、at89s52的功能（一）at89s52的簡介at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，有8k在系統(tǒng)可編程flash存儲器。使用atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89s52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈

52、活、超有效的解決方案。at89s52具有以下標準功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32位i/o口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口， 片內晶振及時鐘電路。at89s52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，cpu停止工作，允許ram、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，ram內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。（二）at89s52具有以下主要性能與mcs-51單片機產(chǎn)品兼容；8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲器；1000次擦寫周期；全靜態(tài)操

53、作：0hz33mhz；三級加密程序存儲器；32個可編程i/o口線；三個16位定時器/計數(shù)器；8個中斷源；全雙工uart串行通道；看門狗定時器。（三）at89s52引腳1.at89s52引腳如圖3.1所示：p0 口p0口是一個8位漏極開路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅動8個ttl1 282 393 384 375 366 357 348 339 3210 at89s52 3111 3012 2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21 p1.0p1.1p1.4p1.5p1.6p1.7rst (rxd)p3.0(txd)p3.1 ()p3.2 () p

54、3.3 p3.3 (t0)p3.4vccp0.0(ad0)p0.4(ad4)p0.6(ad6)p0.7(ad7)/vppale/p2.7(a15)p2.6(a14)p2.4(a12)(t1)p3.5()p3.6()p3.7xtal2xtal1gndp2.5(a13)p2.3(a11)p2.2(a10)p2.1(a9)p2.0(a8)p1.3 p1.2p0.5(ad5)p0.3(ad3)p0.2(ad2)p0.1(ad1)圖3.1 at89s52引腳 圖3.1 at89s52引腳邏輯電平。對p0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復用。在這種模式下，p0不具有內部上拉電阻。在