课程设计（论文）-“请勿吸烟”语音告诫电路.doc

长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 1 页 装 订 线 “请勿吸烟”语音告诫电路 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 合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。 本文以电阻式烟雾传感器和单片机为核心并与其他电子技术相结合，设计 一 种技术水平较好的烟雾报警器。其中选用 mok-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， 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 mqk-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自动报警功能。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。具有一定的使用价值。 关键词 烟雾，报警器，stc12c5410ad，传感器 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 2 页 装 订 线 “do not smoke” warned the voice circuit abstract while “information age” the arrival, obtained the remarkable progress as the gain information methodsensor technology, its application domain is more and more widespread, is more and more high to its request, the demand is more and more urgent. the sensor technology has become weighs one of national science and technology level of development important symbols. therefore, understood and grasps each kind of sensor the basic structure, the principle of work and the characteristic is extremely important. in order to enhance to the sensor understanding and the understanding, in particular to the smog sensor through research as well as its usage and the use, based on practical, widespread and the model principle has designed this system. this article used the monolithic integrated circuit union sensor technology to develop has designed this smog supervisory system. the present paper take leaves the minor smog sensor and the monolithic integrated circuit technology unifies as the core and with other electronic technology, designs one kind of technical level good smog alarm apparatus. in which selects the 2m007 semiconductor resistance type smog sensor realization smog the examination. has the sensitivity high, responds, the antijamming ability quickly strong and so on the merits, moreover the price is inexpensive, the service life is long. selects the stc12c5410ad monolithic integrated circuit, its conformity a/d transformed, the hardware multiplier, resource and so on hardware pdm keyer, has high speed, low merits and so on power loss, ultra strong antijamming ,is the present similar technology neutral price quite high product. may realize the acousto-optics take the stc12c5410ad monolithic integrated circuit and the 2m007 semiconductor resistance type as sensor as the core design smog alarm apparatus to reports to the police, the breakdown from the diagnosis, the density demonstrated, reports to the police limits the establishment, the time delay reports to the police and with functions and so in position machine serial port correspondence. is one kind of structure simple, the performance stable, the easy to operate, the price inexpensive, the intellectualized smog alarm apparatus. has certain practical value. 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 3 页 装 订 线 key word smog, alarm apparatus, stc12c5410ad ，sensor 目录 1.绪论 .4 2.设计目的和设计技术要求 .5 3.电路框图 .6 4.mqk-2 传感器 4.stc12c5410ad 单片机的结构与特点 4 5.声音报警系统结构与特点 .6 6.安装与调试 .7 7.心得体会 .8 8.参考文献 13 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 4 页 装 订 线 绪论绪论 课题研究的来源，目的和意义课题研究的来源，目的和意义 课题研究的来源： 随着科技的发展，越来越多的隐患由于工业生产和人们的日产生活而产生。 为了在早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，防止和减少火灾危害， 保护人身和财产安全，保护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 雾的监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意义。 课题研究的目的和意义 数字电子技术是一门技术基础课程。在信息科学技术飞速发展的今天， 数字电子技术的地位显得越来越重要。数字电子技术的领域十分广泛。在工业 控制技术，现代计算机技术，通讯技术等许多领域都广泛的应用了数字电子技 术。现在以“请勿吸烟”语音告诫电路为例，由于现在吸烟的人越来越多，以 及其体积小，耗能低，功能强，成本低等特点，所以这个电路得到了广泛的应 用，可用于居室，客运站，会议室等公共场所。因此说数字电子技术是当今电 子行业的主力军。 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 5 页 装 订 线 设计目的设计目的 1.数字电子技术是为电类专业学生而开设的一门重要技术基础课。 也是为了设计巩固和加深所学电子技术课程知识的理解，提高综合 知识所学能力，本次课程设计的任务是使学生获得电子技术方面的 基本理论和技能。从而达到灵活应用的目的。设计完成后通过对电 路的安装和调试以加强动手能力，在此过程培养设计工作的整体观 念。 2.掌握“请勿吸烟”语音告诫电路的设计，组装与调试方法。 3.熟悉 mqk-2 传感器的使用原理以及语音放大电路的使用方法。 设计技术要求 1. 设计“请勿吸烟”语音告诫电路，画出电路原理图。 2.工作环境：要求在有烟雾的情况下，所设计的电路可自动发出“请勿吸烟” 的告诫语音。 3.组装并调试电路。 4.完成设计报告。 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 6 页 装 订 线 电路框图 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 7 页 装 订 线 mqk-2 传感器 mqk-2传感器是一种低功耗，比较灵敏的气敏传感元件。如图： 工作原理： 在气敏传感器末检测到烟雾时，其 a、b 两端之司的阻值较大，icl 的 2 脚 为高电平(高于 2vcc/3)，3 脚输出低电平，语音发生器电路和音频功率放大 电路不工作，bl 不发声。 在有人吸烟、气敏传感器检测到烟雾时，其 a、b 两端之司的电阻值变小， 使 icl 的 2 脚电压下降，当该脚电压下降至 vcc/3 时，单稳态触发器翻转， 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 8 页 装 订 线 ic1 的 3 脚由低电平变为高电平，该高电平经 r3 限流、c2 滤波及 vs 稳压 后，产生 4，2v 直流电压，供给语音集成电路 ic2 和晶体臂。ic2 通电工作 后输出语音电信号，该电信号经 v 和 ic3 放大后，推动 bl 发出 “请勿吸烟!“的语音警告声。 优点：该气敏传感器较其它传感器在相同电压下反应灵敏。在行业中为比较 常用的产品。 stc12c5410ad 单片机的结构与特点 stc12c5410 系列单片机是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1t）的兼容 8051 内核单片机，是高速/低功耗的新一代 8051 单片机，全新的流水线/精简 指令集结构，内部集成 max810 专用复位电路。其主要性能特点如下： 1增强型 1t 流水线/精简指令集结构 8051cpu 2工作电压：5.5v3.4v（5v 单片机）/3.8v2.0v（3v 单片机） 3工作频率范围：035mhz，相当于普通 8051 的 0420mhz 4用户应用程序空间 12k/10k/8k/6k/4k/2k 字节 5片上集成 512 字节 ram 6通过 i/o 口（27/23 个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通 8051 传统 i/o 口） 可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏 7isp（在系统可编程）/asp（在应用可编程），无需专用编程器 可通过串口（p3.0/p3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片 8eprom 功能 9看门狗 10内部集成 max810 专用复位电路（外部晶振 20m 以下时，可省外部复位 电路） 11时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部 r/c 振荡器 用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 r/c 振荡器还是外部晶体/时钟 常温下内部 r/c 振荡器频率为：5.65mhz5.95mhz 精度不高时，可选择使用内部时钟，但因为有温漂，应认为是 5mhz6.5mhz 12共 2 个 16 位定时器/计数器 13pwm(4 位)/pca（可编程计数器阵列），也可用来在实现 4 个定时器 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 9 页 装 订 线 14adc，10 位精度 adc，共 8 路 15通用异步串行口（uart） 16spi 同步通信口，主模式/从模式 17工作温度范围：075/-40+85 18封装：pdip28，sop28，pdip20，sop20，tssop 20，plcc32 stc12c5410ad 单片机中包含中央处理器、程序存储器（flash）、数据存储 器（ram）、eeprom、定时/计数器、i/o 接口、uart 接口和中断系统、 spi 接口、高速 a/d 转换模块、pwm（或捕捉/比较单元）以及硬件看门狗、 电源监控、片内 rc 振荡器等模块。可以说 stc12c5410ad 单片机几乎包含 了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统（soc）， 可以很容易地构成典型的测控系统。 结构图如下： 优点：该种单片机在使用中计数方面较其他产品（如：mssi121 芯片等）准 确，从而确保能在第一时间让警报器发出警报，保证各方面的安全。 缺点：单价较高，从而让成品的价格成本提升了。 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 10 页 装 订 线 声音报警系统结构与特点 语音发生器电路由语音集成电路 ic2、电阻器 r3-r5、电容器 c2 和稳压 二极管 vs 组成。 音频功率放大电路由晶体管 v、升压功放模块 ic3、电阻器 r6、r7、电 容器 c3、c4 和扬声器 bl 组成。 （说明：这种警报系统在接收到提示时能够在预设的间隔时间里不间断的向 语音放大器传递信息，从而确保语音系统想外界发出警报声。 ） 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 11 页 装 订 线 安装与调试 将“请勿吸烟”语音告诫电路各元件焊接完毕后，先将电位器 rp1 的阻值调整 好，然后加热电流至 130ma 左右。电路预热 10min 后，用点燃的香烟所发出 的 烟雾进行测试，若告诫电路在所设的时间能发出语音警告，则说明电路的灵敏 度 较高；若不能达到预期效果则应该及时进行调整，即通过调整 rp1 的阻值来提 高电路的灵敏度。 调试好后，将设备安装在房间的顶棚上，进行更进一步的气敏检测 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 12 页 装 订 线 心得体会 经过一个学年的电子电工的理论学习，让我在课程设计之前对这门科目有 了基本的认识。经过这次课程设计，加强了我对问题的动手，思考和解决的能 力。在这个设计过程中，我在借鉴学哥学姐的基础上，充分理解了电路中的 mqk-2，以及各种计数单片机的优缺点，从而在不考虑造价的前提下选择出比 较好的产品。 课程设计讲究的是理解与分析的能力，一个看似简单的电路，光有理论知 识是远远不够的，因为它的难度高于课本。因此要想很容易的把电路设计出来 那是不可能的。本次课程设计的最大收获之一就是让我对 a/d 转换器以及对中 小规模集成电路有了进一步的熟悉。 这次的课程设计我们是五个人一组，我们通过查找大量的资料，请教老师 以及不断地探讨，让我们锻炼了团队合作精神，提高了创新能力。而且在与老 师交流的过程中，使我学会了很多除了课本之外的知识，让我将知识融会贯通， 找到一些实用有效的方法，对以后的学习工作都能起到不可替代的作用。在此， 我要真诚的感谢我的老师王实（副教授） 。 最后，我觉得通过这次课程设计让我懂得，要面对社会的挑战，只有不断 的学习实践，才能取得好的成绩。 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 13 页 装 订 线 参考文献 主编：秦曾煌电工学-电子技术第五版 高等教育出版社 主编：赵淑范 王宪伟电工技术实验与课程设计清华大学出版社 主编：童诗白 模拟电子技术基础高等教育出版社 主编：付家才 电子实验与实践 高等教育出版社 .2 设计技术要求 .2 stc12c5410ad 单片机的结构与特点 4 声音报警系统结构与特点 .6 安装与调试 .7 心得体会 .8 参考文献 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 14 页 装 订 线 绪论 课题研究的来源，目的和意义 课题研究的来源： 随着科技的发展，越来越多的隐患由于工业生产和人们的日产生活而产生。 为了在早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，防止和减少火灾危害， 保护人身和财产安全，保护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 雾的监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意义。 课题研究的目的和意义 数字电子技术是一门技术基础课程。在信息科学技术飞速发展的今天， 数字电子技术的地位显得越来越重要。数字电子技术的领域十分广泛。在工业 控制技术，现代计算机技术，通讯技术等许多领域都广泛的应用了数字电子技 术。现在以“请勿吸烟”语音告诫电路为例，由于现在吸烟的人越来越多，以 及其体积小，耗能低，功能强，成本低等特点，所以这个电路得到了广泛的应 用，可用于居室，客运站，会议室等公共场所。因此说数字电子技术是当今电 子行业的主力军。 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 15 页 装 订 线 设计目的 2. 数字电子技术是为电类专业学生而开设的一门重要技术基础课。 也是为了设计巩固和加深所学电子技术课程知识的理解，提高综合 知识所学能力，本次课程设计的任务是使学生获得电子技术方面的 基本理论和技能。从而达到灵活应用的目的。设计完成后通过对电 路的安装和调试以加强动手能力，在此过程培养设计工作的整体观 念。 2.掌握“请勿吸烟”语音告诫电路的设计，组装与调试方法。 3.熟悉 mqk-2 传感器的使用原理以及语音放大电路的使用方法。 设计技术要求 2. 设计“请勿吸烟”语音告诫电路，画出电路原理图。 2.工作环境：要求在有烟雾的情况下，所设计的电路可自动发出“请勿吸烟” 的告诫语音。 3.组装并调试电路。 4.完成设计报告。 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 16 页 装 订 线 电路框图 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 17 页 装 订 线 mqk-2 传感器 mqk-2传感器是一种低功耗，比较灵敏的气敏传感元件。如图： 工作原理： 在气敏传感器末检测到烟雾时，其 a、b 两端之司的阻值较大，icl 的 2 脚 为高电平(高于 2vcc/3)，3 脚输出低电平，语音发生器电路和音频功率放大 电路不工作，bl 不发声。 在有人吸烟、气敏传感器检测到烟雾时，其 a、b 两端之司的电阻值变小， 使 icl 的 2 脚电压下降，当该脚电压下降至 vcc/3 时，单稳态触发器翻转， 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 18 页 装 订 线 ic1 的 3 脚由低电平变为高电平，该高电平经 r3 限流、c2 滤波及 vs 稳压 后，产生 4，2v 直流电压，供给语音集成电路 ic2 和晶体臂。ic2 通电工作 后输出语音电信号，该电信号经 v 和 ic3 放大后，推动 bl 发出 “请勿吸烟!“的语音警告声。 优点：该气敏传感器较其它传感器在相同电压下反应灵敏。在行业中为比较 常用的产品。 stc12c5410ad 单片机的结构与特点 stc12c5410 系列单片机是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1t）的兼容 8051 内核单片机，是高速/低功耗的新一代 8051 单片机，全新的流水线/精简 指令集结构，内部集成 max810 专用复位电路。其主要性能特点如下： 1增强型 1t 流水线/精简指令集结构 8051cpu 2工作电压：5.5v3.4v（5v 单片机）/3.8v2.0v（3v 单片机） 3工作频率范围：035mhz，相当于普通 8051 的 0420mhz 4用户应用程序空间 12k/10k/8k/6k/4k/2k 字节 5片上集成 512 字节 ram 6通过 i/o 口（27/23 个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通 8051 传统 i/o 口） 可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏 7isp（在系统可编程）/asp（在应用可编程），无需专用编程器 可通过串口（p3.0/p3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片 8eprom 功能 9看门狗 10内部集成 max810 专用复位电路（外部晶振 20m 以下时，可省外部复位 电路） 11时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部 r/c 振荡器 用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 r/c 振荡器还是外部晶体/时钟 常温下内部 r/c 振荡器频率为：5.65mhz5.95mhz 精度不高时，可选择使用内部时钟，但因为有温漂，应认为是 5mhz6.5mhz 12共 2 个 16 位定时器/计数器 13pwm(4 位)/pca（可编程计数器阵列），也可用来在实现 4 个定时器 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 19 页 装 订 线 14adc，10 位精度 adc，共 8 路 15通用异步串行口（uart） 16spi 同步通信口，主模式/从模式 17工作温度范围：075/-40+85 18封装：pdip28，sop28，pdip20，sop20，tssop 20，plcc32 stc12c5410ad 单片机中包含中央处理器、程序存储器（flash）、数据存储 器（ram）、eeprom、定时/计数器、i/o 接口、uart 接口和中断系统、 spi 接口、高速 a/d 转换模块、pwm（或捕捉/比较单元）以及硬件看门狗、 电源监控、片内 rc 振荡器等模块。可以说 stc12c5410ad 单片机几乎包含 了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统（soc）， 可以很容易地构成典型的测控系统。 结构图如下： 优点：该种单片机在使用中计数方面较其他产品（如：mssi121 芯片等）准 确，从而确保能在第一时间让警报器发出警报，保证各方面的安全。 缺点：单价较高，从而让成品的价格成本提升了。 长 春 大 学 课程设计纸 共 13 页 第 20 页 装 订 线 声音报警系统结构与特点 语音发