烟雾检测报警器课程设计

摘 要

随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。

为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。。

本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合， 设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而䠠 ??价格低廉，使用寿命长。选用的STC12C5410AD单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具 有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产 品。

以STC12C5410AD单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能 稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器。具有一定的实用价值。

关键词：烟雾；报警器；STC12C5410；传感器

目 录

1绪论 (1)

1.1 概述 (2)

1.2 火灾报警器的发展趋势 (4)

1.3 火灾报警器的现状及特点 (11)

2 烟雾检测报警器的方案设计 (11)

2. 1 烟雾检测报警器设计思路 (11)

2. 2 烟雾传感器的选型 (12)

2. 2.1 烟雾传感器介绍 (13)

2. 2.2 烟雾传感器的选定 (14)

2. 3 烟雾检测报警器整体设计方案 (15)

2. 3.1 烟雾检测报警器工作原理 (15)

2. 3.2 烟雾检测报警器的结构 (16)

3 烟雾检测报警器的硬件设计 (17)

3. 1单片机的选型 (17)

3.1.1 单片机的选择 (17)

3. 2 烟雾检测报警器硬件电路设计 (18)

3. 2. 1 信号采集及前置放大电路 (19)

3. 2. 2 声音报警电路 (20)

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

7 结论 (30)

参考文献 (37)

1 绪论

1．1 概述

火灾自动报警系统，一般由火灾探测器、区域报警噠 ?和集中报警器组成；也可以根据工程的要求同各种灭火设施和通讯装置联动，以形成中心控制系统。即由自动报警、自动灭火、安全疏散诱导、系统过程显示、消防档案管理等组成一个完整的消防控制系统。 火灾探测器是探测火灾的仪器，由于在火灾发生的阶段，将伴随产生………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………系统或将火灾信号传输给消防控制室。

1．2发展趋势

二十多年前，中国的消防报警产品刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌一统天下，占领中国的大部分市场。由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分？可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是一批国家的科研院所，后是一批国营企业、民营企业，业内也吸引和凝聚一大批国内的技术和管理精英，花了十多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。当然目前而言，我们基本占据的是国内市场，对夠 ?还刚启动。中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。

1. 3现状及特点

消防报警产品是一个系列产品，包括火灾探测设备、信息传输设备、报警分析控器、………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………这样可以带领国内的各家企业去冲击海外市场，并最终占领海外的消防报警市场。

连续编号，如：图

3.1……，

在洁白纸上用墨线绘成，也可以用计算机绘图。手写体的毕业设计可贴图在此处。阅后删除此文本框

探测器 灵敏度 稳定性 速度 暗电流 噪声 体积 工作电压

光电倍

高 较好 快 小 低 大 高

增管

光电二

高 好 快 小 低 小 低

级管

光电池 一般 好 慢 较大 低 小 较低

7 结论

烟雾检测报警器可保障生产与生活的安全，避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生，它是防火、防爆和安全生产所必备的仪器，具有广阔的市场空间与发展前景。 本论文在对烟雾传感器和报警技术进行深入研究的基础上，全面比较国内外同类产品的技术特点，合理地确定系统的设计方案。并对仪 器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。

本论文设计的烟雾报警器由烟雾信号采集电路与单片机控制电路两大部分构成。 根据设计要求、使用环境、成本等因素，选用MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器。该传感器是对以烷类烟雾为主的多种烟雾有良好敏感特性的广谱型半导体敏感器件。它的灵敏度适中，具有响应与恢复特性好，长期工作稳定性、重现性、不易受环境影响及抗温湿度影响等优点。

在系统单片机控制电路的设计上，采用了高性能、高整合度的STC12C5410AD单片机作为核心芯片，充分利用了其高速数据处理能力和丰富的片内外设，实现了仪器的小型化和智能化。使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点。由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时伺，保证传感器准确地、稳定地工作，需要向烟雾传感器持续供给5V 的加热电压。为了保证传感器加热工作的可靠性，当传感器加热丝断线或传感器接触不良时，能够进行故障报警。

烟雾报警器能在较宽的温度范围工作，可将烟雾浓度显示用LCD显示。当烟雾的浓度达到设定的浓度时，发出声光报警。还具有故障自诊断功能快速重复检测和延时报警功能。报警器还可以与上位机(PC)进行通信，实时传输烟雾浓度检测数据，由上位机记录保存，也可以利用上位机完成实现远程实时检测和控制等功能。

在本论文研制的报警器的基础上，可以再做适当的功能扩展，使可燃性烟雾报警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。为了能够进一步提高安全性，可以在自动声光报警的基础上，实现带动烟雾 管道关断等功能。

应用程序以C语言编写，充分利用芯片资源，提高了测量精度和代码执行效率，减小了代码容量，采用中位值平均数字滤波算法对经A/D转换后的数字信号进行滤波处理。这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机干扰，不但最大限度地排除现场噪声干扰，降低烟雾报警器误报概率，而且易于在单片机中实现。