1、烟雾报警器的设计实现教程

模拟、数字电路实现思路
系统框图
Level0 Level1 Level2
浓度等 级显示 语音提示 报警*
Level2
烟雾浓 度采集
烟雾浓度 分级/编码
Level1 Level2
输出 控制 蜂鸣器 报警
Level2
风扇 排风
1、烟雾浓度采集
QM-N5型气敏元件是半导体气敏元件，当元件接 触还原性气体时，其电导率随气体浓度的增加而迅 速升高。 特点： 用于可燃性气体（CH4、C4H10、H2等）和烟 雾的检测 灵敏度高 响应速度快 输出信号大 寿命长，工作稳定可靠
注意
1. 2.

自备烙铁架，万用表和吸锡器等工具 分模块调试，器件按照模块分发；完成每个模块需要验收 注意插拔 注意管脚分布 芯片座拔掉芯片焊接 QM-N5和ISD1760数量有限，调试时借用 完成作品及时验收，验收后交还（芯片、继电器、MIC、蜂鸣器、 扬声器），并拆掉电路板中其他器件（焊掉而不要剪掉） 完成试验后按照实验讲义要求认真完成实验报告，一周内将实验 报告投放到实验室3楼的"电子电路综合实验“报告箱中。实验报 告范例在网上管理系统的资源下载里面 优秀等级采用个人申报+教师推荐的方式，想要申报的学生在实 验课程结束之后将姓名学号联系方式留给老师，然后在15、16 周左右进行笔试考试。

编码器（74HC147）
9个输入管脚全为 高电平时输出BCD 码0
建议想输出数字几 的BCD码，就将相 应的输入管脚输入 低电平，其余管脚 高电平
反向器（74LS04）
将74HC147输出 的4位BCD码反向

注意下电源管脚，VCC接 5V电压，GND接地，集成 芯片都需要在供电的情况下 才能正常工作。
烟雾报警器的设计实现
设计选题一
设计背景
现在很多公共场合因为人们吸烟而导致 空气质量不好，影响人们的身体健康。某些 特定环境里对室内的烟雾浓度也有一定限制。 本系统能够监测指定环境内的烟雾浓度，并 显示烟雾浓度等级。系统根据烟雾浓度等级 选择是否蜂鸣报警并开启排风机，改善室内 空气质量或发出警报。
设计任务
QM-N5
技术指标 加热电压(VH) 回路电压(VC) 负载电阻(RL) 清洁空气中电阻(Ra) 灵敏度(S=Ra/Rdg) 1000ppmC4H10中) 响应时间(tres) 恢复时间(trec) 检测范围
AC或DC 5±0.5V 最大DC 24V 2KΩ ≤4000KΩ ≥4 (在
≤10S ≤30S 50-10000ppm
QM-N5
2、烟雾浓度分级/编码
比较器（运放）
原理： 同相>反向，输出高电压 同相<反向，输出低电压
LM324
LM324
LM324
a Ui
a 0
b 0 0
LM324
b
1
1Hale Waihona Puke Baidu
1
3、输出控制
信号分级电路，实现译码功能 根据运放a b不同的输出值来控制操作不同 的模块
显示电路
编码
反相
译码
数码管
风扇
继电器
5脚继电器
蜂鸣器
ISD1700语音芯片系列
语音电路
语音电路
*
采样率(kHz)
12
8
6.4
4
录音时长(sec)
Rosc(kΩ)
**
40
60
60
80
75
100
120
160
电容可选用4.7 μF 或10 μF
（录放音操作见使用说明）
整体电路
元器件清单
实验成绩
实验总成绩 = 实验动手操作+实验总结报告
（占成绩60%） （占成绩40%） 100分满分 实验操作评分细则
实验报告评分细则
实验进度安排表
实验课须知
实验时间地点：
1. 2. 3. 本实验选题分为两个班上，4系学生一个班，5、8系学生一个班。 选题一选课学生如有特殊情况可以调整班次 时间为周一到周五下午4：:0~9:00，中间半个小时吃饭时间 上课地点为：21B458实验室
模拟开关（CD4052BCM） 双4选1模拟开关
模拟开关（CD4052BCM）
?
模拟开关（CD4052BCM）
4、输出
连接不同的通道来低电平驱动下面的输出模块 显示电路 蜂鸣器 风扇 语音
显示电路
输入
BCD码
编码器
七段数 码管译 码器
数码管
编码器（74HC147）
147是一个9段优先编码器。 9个输入管脚（1~9）、4输 出管脚（A、B、C、D） 将0-9十个数字变成BCD码 （极性相反）
实验日志参考
能够检测指定环境内烟雾浓度并将烟雾浓度 分为三级加以显示。 当浓度超过第二等级时系统自动开启风扇排 风 当浓度超过最高等级时系统发出声音警报 当浓度超过最高等级时系统发出语音提示警 报
设计提示
利用QM-N5将烟雾浓度转化为电压信号 将模拟电压信号转为数字信号，并进行等级 划分，将烟雾浓度等级分为三级。 使用数码管将烟雾浓度等级进行显示。 烟雾浓度大于或等于二级时，控制风扇排风。 三级烟雾浓度时，控制蜂鸣器报警。 语音录放芯片录音，并在三级烟雾浓度时， 控制其放音
学生每天需要完成的工作
1. 2. 3. 上课：实验必须在实验室完成，不得无故旷课。有课需要请假 预约：预约周一的实验课即可，上下课需刷卡。 实验日志，要求每天写。实验日志上记录当天完成的工作、测量 的数据和实验故障等实验状况。实验日志在网上管理系统的资源 下载里。实验日志需要当天找老师签字之后交回。
7段数码管译码器（74LS47）
将BCD码译码提 供给7段数码管显 示 A0~A3对应4位 BCD码 a~g对应共阳极 数码管
7段数码管译码器（74LS47）
74LS47输入的 BCD码与 74HC147输出的 BCD码反向需要 反向器
数码管（共阳极）
由8段二极管组成 （阳极连接在一起） a~g对应74LS74输 出（低电平时发光） 管脚测量（万用表）