发布时间 : 星期三 文章基于单片机的烟雾报警器设计更新完毕开始阅读
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，而且价格低廉，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
摘要 ................................................................................................................................. 1 Abstract ......................................................................................... 错误！未定义书签。 第一章 绪论 ................................................................................................................... 4 1.1论文研究来源、目的和意义 ............................................................................... 4
1.1.1论文研究来源 ................................................................................................ 4 1.1.2论文研究目的和意义 .................................................................................... 4 1.2烟雾报警器的国内外现状 ................................................................................... 5 1.3本论文主要任务 ................................................................................................... 5 第二章 烟雾检测报警器的方案设计 ........................................................................... 7 2.1烟雾检测报警器设计思路 ................................................................................... 7 2.2烟雾传感器的选型 ............................................................................................... 7 2.2.1烟雾传感器介绍 ............................................................................................ 7 2.2.2烟雾传感器的选定 ...................................................................................... 10 2.2.3 MQ-2型烟雾传感器的工作原理................................................................ 11 2.2.4 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标.................................................... 12 2.3烟雾检测报警器整体设计方案 ......................................................................... 13 2.3.1烟雾检测报警器工作原理 .......................................................................... 13 2.3.2烟雾检测报警器的结构 .............................................................................. 14 2.3.3烟雾检测报警器的功能 .............................................................................. 15 2.3.4烟雾检测报警器的主要技术指标 .............................................................. 15 2.4本章小结 ............................................................................................................. 16 第三章 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 3.1.2 STC12C5410AD单片机的特点.................................................................. 18 3.2烟雾检测报警器硬件电路设计 ......................................................................... 20 3.2.1信号采集及前置放大电路 .......................................................................... 20 3.2.2声音报警电路 .............................................................................................. 21 3.2.3数码管显示电路 .......................................................................................... 22 3.2.4状态指示灯及控制键电路 .......................................................................... 23 3.2.5报警器故障自诊断电路 .............................................................................. 24 3.3本章小结 ............................................................................................................. 25 第四章 烟雾检测报警器的软件设计 ......................................................................... 26 4.1 STC12系列单片机调试及开发工具 ................................................................. 26 4.2烟雾检测报警器软件流程及设计 ..................................................................... 26 4.2.1主程序设计及流程图 .................................................................................. 27 4.2.2主程序初始化流程图 .................................................................................. 28
4.2.3中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图 .................................. 29 4.2.4插值法线性化处理子程序设计及流程图 .................................................. 30 4.2.6报警子程序设计及流程图 .......................................................................... 33 4.2.7控制按键设计子程序及流程图 .................................................................. 34 4.3本章小结 ............................................................................................................. 35 第五章 实验检定及误差分析 ..................................................................................... 36 5.1烟雾检测报警器检定 ......................................................................................... 36 5.1.1爆炸下限(LEL)概念介绍 ............................................................................ 36 5.1.2实验数据分析 .............................................................................................. 36 5.2实验误差分析 ..................................................................................................... 38 5.3本章小结 ............................................................................................................. 39 结 论 ............................................................................................................................. 40 参考文献 ....................................................................................................................... 41 致 谢 ............................................................................................................................. 43 附 录1 ........................................................................................................................ 44
第一章 绪论
1.1论文研究来源、目的和意义 1.1.1论文研究来源
随着科技的发展，越来越多的巨大的隐患由于工业生产和人们的日常生活而产生。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。保卫社会主义现代化建设，防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。
为了减少这类事故的发生，就必须对烟雾进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表，严密监测环境中烟雾的浓度， 及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保工业安全和 家庭生活安全。因此，研究烟雾的检测方法与研制烟雾报警 器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。
1.1.2论文研究目的和意义
为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。保卫社会主义现代化建设，防止火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。
烟雾检测报警装置是能够检测环境中的烟雾浓度并具 有报警功能的仪器。该报警装置是石油化学工业、有气体泄漏可能 的生产工厂及家庭防火防爆必备的仪器。烟雾报警器属于《中华人 民共和国强制检定的工作计量器具目录》中第46项，它归类于物理化学 计量器具。《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)第10.3.2条明确规定:“散发可燃烟雾、可燃蒸汽的甲类厂房和场所，应设置烟雾浓度检测报警装置”。2003年12月，国家执行新的烟雾探测器标准(GB 15322-2003)《可燃烟雾探测器》，2004年10月国家颁布《可燃烟雾检测报警器规程JJG693-2004》，研究新型、性能稳定、准确监测可燃性气 体，并合乎国家相关规定的报警器具有极其重要得意义。
目前我国已有许多城市铺设了煤气管道，使用人口约达二亿人，煤气 发生基地及中转站也达几千家。如果这些家用燃气和煤气基地及中转站的 报警率按10% 计算，烟雾检测报警器的需求量就达2000万台以 上。随着全社会对防火防爆及人身安全的重视程度的提高，这个数字会继 续增长。
近十年来，农村的沼气使用也得到了极大的发展。到2006年底，全 国沼气池数量已达近1300万座，这就为检测沼气（主要成分是甲烷）浓 度的仪器提供了市场。可见，烟雾报警器具有十分广阔的市场前景。