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        基于單片機(jī)的煙霧報警器的設(shè)計與實現(xiàn)

        2016-04-29 00:00:00袁禮
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年17期

        摘 要:本設(shè)計是利用MQ-2型的半導(dǎo)體可燃性氣體敏感元件煙霧傳感器來實現(xiàn)對煙霧的濃度的檢測,并且它靈敏度夠高、反應(yīng)速度快、抗干擾性的能力比較強(qiáng)等優(yōu)點。并且價格也經(jīng)濟(jì)實惠,使用壽命也比較長。單片機(jī)則是選用的STC12C5410AD單片機(jī),它里面包括A/D轉(zhuǎn)換、硬件乘法器、硬件脈寬調(diào)制器等資源,具有高速處理、低功消耗、抗干擾性性強(qiáng)等優(yōu)點。以STC12C5410AD單片機(jī)和MQ-2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器、溫度傳感器以及火焰?zhèn)鞲衅骺蓪崿F(xiàn)聲音閃光燈報警的方式、故障的自我診斷、濃度顯示、報警限設(shè)置、延時報警以及與上位機(jī)串口通信的功能。是一種結(jié)構(gòu)比較簡單、性能相對穩(wěn)定、使用方便、價格實惠、智能化的報警裝置。資助具有一定的實用價值。根據(jù)其理論做出的成品進(jìn)行相關(guān)的反復(fù)檢測后,得出:煙霧濃度設(shè)定值為3,溫度高低設(shè)定值為30℃時,報警器的各項工作情況都比較穩(wěn)定和準(zhǔn)確,火焰?zhèn)鞲衅饕蚕鄬Ρ容^穩(wěn)定,能夠精確的進(jìn)行報警。當(dāng)溫度超過60℃時,會有1℃左右的誤差,能夠適用于廣大家居,工作場所。

        關(guān)鍵詞:煙霧;報警器;單片機(jī)

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.261

        1 選題背景及研究意義

        目前為止,為了滿足不同地方的不同需求,所以不同的場所都會安裝不同功能的煙霧報警系統(tǒng)。煙霧報警系統(tǒng)的主要功能就是能夠?qū)崟r的檢測當(dāng)前的環(huán)境并能夠及時的報警提示該區(qū)域內(nèi)的用戶及周圍的居民來做出相對應(yīng)的防范措施。它就好比是一個稱職的警衛(wèi),能夠給正在忙碌或者休息中的用戶提供很強(qiáng)的安全感 。相對的,如果能在火災(zāi)發(fā)生前能夠準(zhǔn)確,及時的發(fā)現(xiàn)并且能夠快速的報警的話,對于提前預(yù)防所可能遇到的各種損失都能夠做出及時的各種措施。

        2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

        傳感器的發(fā)展起步相對較晚,但也有三個階段:結(jié)構(gòu)傳感器階段、物性傳感器階段、智能型傳感器階段。在國內(nèi),傳感器技術(shù)的起步很早,但是卻不被人們看好。不管其運行速度和檢測效果都差強(qiáng)人意。直到1986年我國才正式將傳感器技術(shù)列入重點發(fā)展項目之一。雖然相對于其它國家而言比較落后,但是經(jīng)過這么多年以來的發(fā)展和研究,我國的傳感器技術(shù)已初具規(guī)模了。

        研究成果及特色:該報警器由于是多功能集煙霧、火災(zāi)、溫度報警器于一體,該設(shè)計最大的特點是能夠交三種報警裝置集于一體,可以節(jié)省許多不必要的開支,可以不用安裝三個不同的報警器,能夠在各種場合安裝,家庭,公司以及公共場所都可以,應(yīng)用廣泛,實際應(yīng)用比較突出。

        火災(zāi)報警器的總體方案設(shè)計:

        3 系統(tǒng)的功能要求

        對于本系統(tǒng)的功能于研究成果中提出,詳細(xì)成果為以下:(1)對于火情的檢測:對于火災(zāi)的報警我們應(yīng)該提高其準(zhǔn)確性和及時性,所以該系統(tǒng)需要使用多種方法進(jìn)行檢測。所以在本課題的設(shè)計之中我們加入了對溫度的檢測裝置、火焰檢測裝置和煙霧濃度的檢測裝置來對有可能發(fā)生的火災(zāi)進(jìn)行檢測并實時進(jìn)行報警。(2)聲光的報警功能:當(dāng)探測區(qū)域煙霧濃度比較大,有火焰產(chǎn)生或是有故障等異常狀況發(fā)生的時候,報警器就會進(jìn)行燈光閃爍報警并伴隨蜂鳴響動。

        4 系統(tǒng)的技術(shù)性需求

        熟悉并掌握該系統(tǒng)的工作原理和功能時,我們要大概的確定該系統(tǒng)的技術(shù)需求。

        系統(tǒng)的組成和設(shè)計。大致上就是通過對溫度高低、煙霧濃度和火焰的感應(yīng)來傳達(dá)到單片機(jī)上,然后單片機(jī)對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速整理和分析并輸出信號至終端,然后終端給出相應(yīng)的顯示和動作,即當(dāng)檢測值達(dá)到甚至超過設(shè)定值時,會顯示出檢測的數(shù)值并進(jìn)行蜂鳴報警。

        5 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

        主控制電路設(shè)計。本設(shè)計采用的單片機(jī)類型是與STC89C51區(qū)別不大但具備更多優(yōu)點的STC89C52。STC89C52作為CMOS的8位微控制裝置,它能量消耗低且性能更高,在可編程Flash儲存器中更是具有8K系統(tǒng)。而且在單芯中,它能夠有效的在嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中提供更高的靈活度和解決方案,即他擁有了8位CPU和可編程的Flash。

        單片機(jī)的時鐘電路和復(fù)位電路的設(shè)計。相對于其它類型的單片機(jī)而言,本設(shè)計使用的STC類型的單片機(jī)優(yōu)點更多更容易使用。

        煙霧檢測AD采集電路。MQ-2型煙霧傳感器是作為本設(shè)計采用的主要傳感器之一。實驗時它能夠準(zhǔn)確和及時的將所獲取的信號轉(zhuǎn)入至A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中并轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示在數(shù)碼管上。

        電源模塊。使用帶USB連線進(jìn)行供電,該供電方式多適用于實驗的時候使用,并且使用方便,不管是插在電腦上或者常用的充電寶上都能使用并且供電穩(wěn)定。

        溫度傳感器電路。對于煙霧傳感器而言,其工作方式與溫度傳感器是差不多的,只是相對的進(jìn)行了煙霧的檢測然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換傳至單片機(jī)內(nèi)部工作。此外,本設(shè)計使用的是MQ-2型煙霧傳感器,所以并不能夠完全地檢測所有氣體。MQ-2型煙霧傳感器主要是對烷類氣體具有很強(qiáng)的過敏性,所以能夠有效的防止煤氣等的泄漏。

        6 硬件的調(diào)式以及結(jié)果

        調(diào)試的方法。電路成功地供電運行之后,我們要首先把顯示程序加載進(jìn)去觀察,顯示的正常與否是決定我們選擇的重要指標(biāo)。而在調(diào)試各個元器件的時候,我們要仔細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)芈{(diào)試以達(dá)到理想的效果,當(dāng)出現(xiàn)一些問題的時候,我們也有足夠的能力面對和想出更好的解決辦法。

        調(diào)試后的結(jié)果。對儀器進(jìn)行測試的時候,我們采用的是使火焰靠近火焰?zhèn)鞲衅?,在煙霧傳感器上釋放一定量的烷類氣體(典型的就是打火機(jī)釋放的烷氣)以及對溫度傳感器施加超過設(shè)定值的溫度來達(dá)到報警效果。

        在實際生活應(yīng)用中,本設(shè)計能夠作為一種正常的、重要的工具來對生活中的氣體、火焰和煙霧進(jìn)行檢測以防止災(zāi)情的發(fā)生。

        7 結(jié)論

        根據(jù)其理論做出的成品進(jìn)行相關(guān)的反復(fù)檢測后,得出:煙霧濃度設(shè)定值為3,溫度高低設(shè)定值為30℃時,報警器的各項工作情況都比較穩(wěn)定和準(zhǔn)確,火焰?zhèn)鞲衅饕蚕鄬Ρ容^穩(wěn)定,能夠精確的進(jìn)行報警。當(dāng)溫度超過60℃時,會有1℃左右的誤差,能夠適用于廣大家居,工作場所。符合大眾需求。

        參考文獻(xiàn):

        [1]陳海宴.51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010.

        [2]胡漢才.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996.

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