【毕业学位论文】（Word原稿）火灾告警电路的设计-电子科学与技术

西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 I 摘 要 随着 现代家庭用火 、 用电量正在逐年增加 ，家庭 火灾发生的频率越来越高 ，火灾烟雾报警器也随之被广泛应用于各种场合。本设计是利用单片机结合传感器技术而开发了这这一火灾烟雾报警系统。论文中主要烟雾报警器系统各个组成部分进行了介绍，对它的主控电路和外围设备电路之间的接口技术，还有软件方面进行了重点介绍。 关键词： 80烟雾传感器 ； 自动报警 of is in is of of of of 80安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 录 第 1章 绪 论 . 1 . 1 . 2 . 3 . 4 文内容 . 6 第 2章 基于 . 7 务分析 . 7 . 7 第 3章 系统硬件实现 . 8 控电路设计 . 8 围接口电路设计 . 13 电路设计 . 17 结 论 . 19 致 谢 . 20 参考文献 . 21 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 1 第 1 章 绪 论 在现代社会高速发展的今天，科技发展的速度以几何级数在增长。日新月异的电子电器产品充斥着生活中的各个场所，各种电气设备给人们的生活带来方便的同时，电气安全问题随着用电设备的激增而日益突出，安全隐患潜伏在生活中的各个角落。而人们自身对灾害的预知是非常有限的，所以依靠探测设备去提高人们对灾害预警的能力是很有必要的。本系统以此为背景，结合现有成熟技术设计了一种具有高灵敏度的火灾自动报警系统。 课题研究的目的和意义 灾 告警电路 系统 开发的目的 火灾，作为一种人为灾害，是指火源失去控制蔓延发展而给人民生命财产造成损失的一种灾害性燃烧现象。火灾还是一种终极型灾害，任何其他灾害最后都可能导致火灾。火灾能烧掉人类经过辛勤劳动创造的物质财富，使工厂、仓库、城镇、乡村和大量的生产、生活资料化为灰烬，一定程度上影响着社会经济的发展和人们的正常生活。火灾还污染了大气，破坏了生态环境。火灾不仅使一些人陷于困境，它还涂炭生灵，夺去许多人的生命和健康，造成难以消除的身心痛苦。 据世界火灾统计中心及欧洲共同体研究测算，如火灾直接损失占国民经济生产 总值的 2，整个火灾的损失将占国民经济生产总值的 10以上。现代社会空前发展，积累了巨大的社会财富。特别是在城市地区，社会人口相对集中，建筑设施鳞次栉比，一旦发生火灾，会严重危害人们的生命财产安全，造成惨重的损失。因此，我国政府高度重视消防安全工作。在我国，火灾危害之烈，损失之巨，不亚于地震和洪水的危害。近年来，我国城市火灾频频，深圳、广州、上海、长沙、石河子、吉林、浙江等地发生的特大火灾所造成的危害及后果，给人们留下了极其深刻的印象，火灾给国家和人民的生命财产造成了巨大的损失。 随着现代家庭用火、用电量的 增加，家庭火灾发生的频率越来越高。家庭火灾一旦发生，很容易出现扑救不及时、灭火器材缺乏及在场人惊慌失措、逃生迟缓等不利因素，最终导致重大生命财产损失。消防部门的统计显示，在所有的火灾比例中，家庭火灾已西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 2 经占到了全国火灾的 30%左右。家庭起火的原因 很多 ，可能在我们注意得到的地方，也可能就隐藏在我们根本就注意不到的地方。 在现代城市家庭里，许多人因不懂家庭安全常识引起火灾事故，使好端端的幸福家庭眼间毁于一旦 ,有的导致家破人亡 ,而且一旦发生居民家庭火灾 ,处置不当、报警迟缓 ,是造成人员 伤亡的重要因素。 所以说 ,人们应该 积极了解家庭火灾的主要起因 ，还有预防火灾的发生。这就是我们研究火灾告警电路的目的。 开发火灾告警电路系统旨在 及时发现火灾，及时采取灭火、疏散等措施， 探测 潜伏在人们生活中的 火灾 隐患， 最大限度地降低因火灾带来的损失 ，从而实现安全防范的重任 。 已有的火灾告警电路系统或多或少存在着功能简单、较为落后 等 缺点，不符合现代消防的要求，因此，进行火灾告警电路系统的开发，是很有意义的研究工作。 基于此，对 本课题进行了相关研究。 灾告警电路系统开发 的意义 在我国的一些大中城市，几乎每天都发生家庭火灾，所以防火是每个家 庭必须时刻注意的问题。假如能根据您家的实际情况预先采取简单的防火措施，一些悲剧是完全可以避免的。 火灾告警电路系统 对 防家庭火灾，减少火灾损失具有现实意义 。 一系列火灾造成的惨痛损失也使 全国 各界意识到了 火灾告警电路系统 的必要性。据调查，在最近发生火灾的大多数房屋都没有安装 报警器。所以， 火灾告警电路系统 在预防火灾发生上有着非常重大的意义。 灾告警电路 系统 的现状和发展 灾探测技术 火灾为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比皆是 ，所以人类一直也未停止过对它的研究。 火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过程，它除了自身的物理化学变化以外还会受到许多外界的千扰，火灾一旦产生便以接触式 (物质流 )和非接触式（ 能量流 )的形式向外释放能量。接触式形式包括可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。非接触式如声音、辐射等。火灾探测技术就是利用敏感元件将火灾中出现的物理化学特征转换为另西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 3 外一种易于处理的物理量。 灾探测器的发展趋势 探测器朝新探测技术的发展进一步拓展了火灾探测的应用领域，为一些传统探测器无法胜任的环境提供了有效的手段。相关技 术的发展，如傅立叶近红外光谱技术弱信号处理技术、低功耗 术进一步促进了传统探测技术的改进，使得传统探测器在技术和性能上有了显著的提高。火灾 探测器朝着极 早期探测、多传感器复合探测和探测器小型化、智能化的方向发展迈出了更快的步伐。 近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活的各个方面。各种类型的单片机也根据社会的需求而开发出来。单片机是器件级计算机系统，实际上它是一个微控制器或微处理器。由于它功能齐全，体积小，成本低，因此它可以应用到任何电子系统中去，同样，它也可以广泛应用于报警技术领域， 使各类报警装置的功能更加完善，可靠性大大提高，以满足社会发展的需要。 灾告警电路 系统 理论介绍 本系统是以火灾防范为背景设计的一种具有自动报警功能且能够在火灾发生时对火情进行初步控制的综合测控系统。系统需要具有对火灾可探测、自动报警、管理供电系统、控制灭火设备等功能。在测控领域，基于微控制器为核心的测控技术备受青睐，由于兼具软硬件系统的优点，明显优于单纯硬件电路设计或软件系统设计。以控制器为核心，借助传感探测设备对火情进行探测，将探测到的信息采集至处理器中，经过处理后判断火灾是否发生、火情严重程度、火 灾发生位置等信息当火灾发生时进行报警，同时对火灾级别及着火位置进行提示，在火灾危害达到设定等级时切断所有 供电设备，并打开灭火装备进行灭火。要实现对火灾的提前准确预警及对火情进行控制，意味着系统的自动化程度要求较高，要能够准确探测到火情，及时控制火情火险。系统方案的确定必须要满足上述指标，而综合设计条件、开发环境、成本、设计难度、开发周期等因素，基于微控制器平台的测控系统具有极大的优势。由于本系统特点是以微控制器为核心，故系统选定 80本系统的控制核心。在传感器的选择上主要实现对温度和烟雾的探测，所以 在外部传感器的选型上主要包括温度传感器和烟雾测，所以在外部传感器的选型上主要包括温度传感器和烟雾制信号与被控制设备之间主要通过继电器等接口型器件完成。上述设计思路为系统方案确定的基础 。 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 4 统特征与主要使用技术 敏传感器 1 气敏传感器 气 敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（ 检测、呼气中乙醇的检测、 人体口腔口臭的检测等等。 它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。 2 气敏传感器工作原理 声表面波器件之波速和频率会随外界环境的变化而发生漂移。气敏传感器就是利用这种性能在压电晶体表面涂覆一层选择性吸附某气体的气敏薄膜，当该气敏薄膜与待测气体相互作用（化学作用或生物作用，或者是物理吸附），使得气敏薄膜的膜层质量和导电率发生变化时，引起压电晶体的 声表面波频率发生漂移；气体浓度不同，膜层质量和导电率变化程度亦不同，即引起声表面波频率的变化也不同。通过测量声表面波频率的变化就可以准确的反应气体浓度的变化。 3 半导体气体传感器 气体敏感元件，大多是以金属氧化物半导体为基础材料。当被测气体在该半导体表面吸附后，引起其电学特性 (例如电导率 )发生变化。目前流行的定性模型是：原子价控制模型、表面电荷层模型、晶粒间界势垒模型。 1、半导体气敏元件的特性参数 （ 1）气敏元件的电阻值 将电阻型气敏元件在常温下洁净空气中的电阻值，称为气敏元件 (电阻型 )的固有电阻 值，表示为。一般其固有电阻值在 (103 105) 范围。 测定固有电阻值时 , 要求必须在洁净空气环境中进行。由于经济地理环境的差异，各地区空气中含有的气体成分差别较大，即使对于同一气敏元件，在温度相同的条件下，在不同地区进行测定，其固有电阻值也都将出现差别。因此，必须在洁净的空气环境中进行测量。 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 5 （ 2）气敏元件的灵敏度 是表征气敏元件对于被测气体的敏感程度的指标。它表示气体敏感元件的电参量（如电阻型气敏元件的电阻值）与被测气体浓度之间的依从关系。表示方法有三种 ： （ a）电阻比灵敏度 K （ b）气体分离度 气敏元件在浓度为 气敏元件在浓度为 常， （ c）输出电压比灵敏度 a:气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的电压输出； 敏元件在规定浓度被测气体中工作时，负载电阻的电压输出 （ 3）气敏元件的分辨率 表示气敏元件对被测气体的识别（选择）以及对干扰气体的抑制能力。气敏元件分辨率 气敏元件在洁净空气中工作时，负载电阻上的输出电压； 气敏元件在规定浓度被测气体中 工作时，负载电阻上的电压 敏元件在 载电阻的电压 （ 4）气敏元件的响应时间 表示在工作温度下，气敏元件对被测气体的响应速度。一般从气敏元件与一定浓度的被测气体接触时开始计时，直到气敏元件的阻值达到在此浓度下的稳定电阻值的 63时为止，所需时间称为气敏元件在此浓度下的被测气体中的响应时间，通常用符号 （ 5）气敏元件的加热电阻和加热功率 气敏元件一般工作在 200 以上高温。为气敏元件提供必要工作温度的加热电路的电阻 (指加热器的电阻值 )称为加热电阻，用 热式的加热电阻值一般小于 5 ；旁热式的加热电阻大于 20 。气敏元件正常工作所需的加热电路功率，称为加热功率，用表示。一般在 (范围。 （ 6）气敏元件的恢复时间 表示在工作温度下 ,被测气体由该元件上解吸的速度 ,一般从气敏元件脱离被测气体时开始计时 ,直到其阻值恢复到在洁净空气中阻值的 63时所需时间。 2、烧结型 膜型和厚膜型三种。烧结型应用最广泛性。 其敏感体用粒径很小 (平均粒径 m) 的 据需要添加不同的添加剂，混合均匀作为原料。主 要用于检测可燃的还原性气体，其工作温度约 300 。根据加热方式，分为直接加热式和旁热式两种。 （ 1）直接加热式 直热式气敏元件 ) 由芯片 (敏感体和加热器 )，基座和金属防爆网罩三部分组成。因其热容量小、稳定性差，测量电路与加热电路间易相西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 6 互干扰，加热器与 体间由于热膨胀系数的差异而导致接触不良，造成元件的失效，现已很少使用。 （ 2）旁热式 旁热式气敏器件结构及符号 。 大电路 1 放大的概念 “ 放大 ” 的本质是实现能量的控制，即能量的转换：用能量比较小的输入信号 来控制另一个能源，使输出端的负载上得到能量比较大的信号。放大的对象是变化量，放大的前提是传输不失真。 2放大电路 增加电信号幅度或功率的 电子电路 。应 用放大电路实现放大的装置称为放大器。它的核心是电子有源器件，如电子管、晶体管等。为了实现放大，必须给放大器提供能量。常用的能源 是直流 电源 ，但有的放大器也利用 高频电源 作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的 能量转移 给输出信号。输入信号的作用是控制这种转移，使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。现代 电子系统 中，电信号的产生、发送、接收 、变换和处理，几乎都以放大电路为基础。 20世纪初，真空 三极管 的发明和电信号放大的实现，标志着 电子学 发展到一个新的阶段。 20世纪 40 年代末晶体管的问世，特别是 60年代 集成电路 的问 世，加速了电子放大器以至电子系统小型化和微型化的进程。放大 电路 的基本形式有 3种：共发射极放大电路， 共基极放大电路 和共集电极放大电路。在构成多级放大器时，这几种电路常常需要相互组合使用。 现代使用最广的是以晶体管（双极型晶体管或场效应晶体管）放大电路为基础的集成放大器。大功率放大以及高频、微波的低噪声放大，常用分立晶体管放大器。高频和微波的大功率放大主要靠特殊类型的真空管，如功率三极管或四极管、磁控管、速调管、行波管以及正交场放大管等。 放大电路的前置部分或集成电路元件变质引起高频振荡产生 咝咝 声，检查各部分元件，若元件无损坏，再在磁头信号线与地间并接一个 10000 047 雾的 电容 ， “ 咝咝 ” 声若不消失，则需要更换集成块。 文 内容 第一章 绪论 本章本主要介绍了声光报警器的发展史及发展趋势。对声光探测器进行了系统性的阐述。还有论文研究的目的和意义进行了简单的解释。 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 7 第二章 基于 本章是根据论文的要求分析了论文的主要任务。继而概括出整个设计的主要思想和确定出设计方案。 第三章 系统硬件实现 本章针对的是系统硬件是设计。在对整个系统硬件设计时，我们主要从它的主控电路 80片机的复位电路、时钟电路）的设计和外围电 路（声光报警电路、 A/D 转换电路）的设计来具体介绍。还有对在设计中用到的声光传感器进行了重点介绍。 最后附上 结论 、 致谢 和参考文献。 第 2 章 基于 片机的声光报警的设计方案 务分析 单片机应用系统可以分为只能仪器表和工业测控系统两大类，无论哪仪类，都必须以市场需求为前提。所以，在电路设计前，首先要进行广泛的市场调查，了解该电路的时常应用概况，以分析电路当前存在的问题，研究系统的时市场前景，确定市场开发设计的目的和目标。简单地说，就是通过调研克服旧缺点，开发新功能。 此次的设计先从硬件设计上着手 。先要整理出 火灾告警电路 的整体思路。确定出方案设计中需要的硬件设备。 我们在确定了大的方向基础上，就应该对系统实现进行规划。包括应该采集的信号种种类、数量、范围，输出信号的匹配和转换，传感器的选择，技术指标的确定等。 计方案 案设计思想 此次设计是针对于单片机原理及其应用展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的电工技术，传感器技术，单片机技术去设计基于单片机的声光 报警系统。 80片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。当周围的环境达到我们设定的数值时， 声光传感器把被测的物理量作为输入参数，转换为电量 （电流、电压、电阻等等）输出。物理量和测量范围的不同，传感器的工作机理和结构就不同。通常传感器输出的电信号是模拟信号（已有许多新型传感器采用数字量输出）。当信西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 8 号的数值符合 A/D 转换器的输入等级时 ，可以不用放大器放大；当信号的数值不符合A/D 转换器的输入等级时，就需要放大器放大。而我们选择前者，不需要用放大器，选择数值符合 A/D 转换器的输入等级，这样就可以简化整个系统的设置。传感器将物理信号经过 A/D 转换器转化为可以利用识别的电信号给单片机，这里我们选择单片机的 收到信号的单片机经过程序的设定会由 为单片机的输出直接启动报警电路。此时， 扬声器将发出高、低交替的 2 种叫声，同时 二极管发光，这就达到了声光报警的效果。 体框图 根据方案的设计思想，我们从中就可以得到了 声光报警系统的总体框图如图 2示下： 图 2光报警系统的总体框图 使用 80片机，选用 声光 传感器作为敏感元件，利用 换器和声光报警电路 ，开发了可用于 家庭或 小型单位火灾报警的 声光 报警器。 整个设计由 4 大部分构成：声光传感器、 A/D 转换电路、 80片机、声光报警电路。 其中， 声光 传感器 是将现场温度、 声光 等非电信号转化为电信号；转换电路 是将 完成将 声光 传感器输出的模拟信号到数字信号的转换。声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警功能。 综合考虑各因素，本文选 择 光传感器 用作采集系统的敏感元件。 它 灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测 。 A/D 转换器选用 换器。 第 3 章 系统硬件实现 控电路设计 硬件设计中最核心的器件是单片机 80一方面控制 A/D 转换器实现模拟信号西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 9 到数字信号的转换，另一方面，将采集到的数字电压值经计算机处理得到相应的二进制代码，与设定的值作比较。整个系统的软件编程就是通过汇编语言对单片机 80现其控制功能。 0列 80流地位已经形成。多年来的应用 实践已经证明， 80术成熟，许多单片机芯片倾力于提高 80列产品的综合功能，从而形成了 80主流产品的地位，近年来推出的与 80容的主要产品有： 华邦公司提出的 列高速低价单片机； 司推出的 8系列高精度 片机； 司推出的 7 系列低压高速单片机； 司推出的 速 (50片机； 司推出的 列高速单片机。 由此可见， 80经成为事实上的单片 机主流系列，所以，本次设计选择 80 0基本结构 80片机主要由以下部分组成： （ 1） 统 8 位 布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑。 （ 2）存储器系统 4程序存储器（ 扩至 64 128据存储器（ 再扩 64特殊功能寄存器 （ 3） I/O 口和其他动能单元 4 个并行 I/O 口； 2 个 16 位定时 /计数器； 1 个全双工异步串行口；中断系统（ 5 个中断源， 2 个优先级） 0片机的封装和引脚 80列单片机采用双列直插式（ 式封装。这里仅介绍常用的总线型 装。如图 3示。 40 个引脚按引脚功能大致可分为 4 个种类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 10 (1) 电源 : 芯片电源，接 +5V； 接地端； (2) 时钟 : 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 (3) 控制线 :控制线共有 4 根， 址锁存允许 /片内 程脉冲 能：用来锁存 送出的低 8 位地址 能：片内有 芯片，在 程期间，此引脚输入编程脉冲。 选通信号。 位 /备用电源。 能：复位信号输入端。 能：在 电情况下，接备用电源。 外 择 /片内 程电源。 能：内外 择端。 能：片内 芯片，在 程期间，施加编程电源 （ 4） I/O 线 80有 4 个 8 位并行 I/O 端口： ，共 32 个引脚。 还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 0片机的时钟 (1) 振荡器和时钟电路 80部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟脉冲，外部还需附加电路。 80时钟产生方法有以下两种。 a 内部时钟方式 利用芯片内部的振荡器，然后在引脚 端跨接晶体振荡器（简称晶振），就构成了稳定的自激振荡器，发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外接晶振时，2 的值通常选择为 30右； 振或陶瓷谐振器的频率范围可在 12间选择。为了减小寄生电容，更好地保证振荡器稳定、可靠地工作，振荡器和电容应尽可能安装得与单片机引脚 近。 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 11 图 380钟电路接线方法 b 外部时钟方式 此方式是利用外部振荡脉冲接入 片机外时钟信号接入方式不同。 芯片类型 接线方法 地 接片外时钟脉输入端（引脚需接上拉电阻 ） 片外时钟脉冲输入端 悬空 表 30片机外部时钟接入方法 0片机的复位 在整个 声光 报警系统中，要进行实验，必须对整个系统先复位。复位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。其作用是使 系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部复位电路才能实现。 复位电路设计 ： 单片机的外部复位电路有上电复位和上电和按键均有效的复位两 种。 我们在设计单片机复位时，选用上电复位。 上电复位 ： 上电复位利用电容器的充电实现。图 3 80片机的上电复位电路。图中给出了复位电路参数。 图 3 80片机的上电 +按键复位电路。 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 12 上电要求接通电源后，单片机实现自动复位操作。上电瞬间 脚获得高电平，随着电容的充电， 脚的高电平将逐渐下降。 脚的高电平只要能保持足够的时间（ 2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。该电路典型的电阻值和我电容参数为：晶振为 12容值为 10阻值为 图 3电复位电路 图 3按键复位电路 复位状态： 初始复位不改变 括工作寄存器 状态，复位后 80内各特殊功能寄存器的状态如表所示，表中“ x”为不定数。 表 3位后的内部特殊功能寄存器状态 寄存器 复位状态 寄存器 复位状态 000H 0H 0H 0H B 00H 0H 0H 0H 7H 0H 000H 0H 0H IP E 0位时， 成输入状态，即 = 1，片内 受复位影响。复位后， 输出高电平且使这些双向口皆处于输入状态，并将 07H 写入堆栈指针时将 其余专用寄存器清 0。此时，单片机从起始地址 0000H 开始重新执行程序。所以，单片机运行出错或进入死循环时，可使其复位后重新运行 。 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 13 围接口电路设计 光传感器简介 在设计中我们之所以选用 感器，是因为它的输出模拟量与我们所用的A/ 感输出 电压是 A/D 转换器的输入量程是 0 +10V） 声光传感器主要有以下两种： (1)散射式 在发光管和光敏电阻之间设置遮光屏，无 声光 时光敏元件接收不到信号，有 声光 时使光敏元件发出信号。 (2)离子式 用放射性同位素镅 附近空气电离，当平行平板电极间有直流电压时，产生离子电流 声光 时，微粒将离子吸附，而且离子本 身也吸收结果是离子 若有一个密封装有纯净空气的离子室作为参比元件，将两者的离子电流比较，就可以排除外界干扰，得到可靠的检测结果。 在本次设计中，我们选用 感器。它是离子式烟雾传感器，是日本 检测方式：离子型，一源两室。 放射参数：电源电压是 v，输出电压是 流损耗是 27+3灵敏度是 特性参数如下表所示： （根据 ） （ 25 60 温度特性（温度 60） 度 25）源： 放射元素是媚 241， 放射量是平均 29K 37 工作环境： 电源电压是 大 24V；温度是 0最大 温度 95。保存温度 温度 95。 长期稳定性测验如下表所示： 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 14 表 3长期稳定性测验 介 快速 12 位逐次比较式 A D 转换器为美国模拟器件公司产品。一次转换时间为 25 s，转换速率为 40辨率 12 位，非线性误差小于 1/2用 28脚双立直插式封装，各引脚功能如图 3示 图 3脚功能 : 2 位数据输出线。 最高， 最低，它们可由控制逻辑决名 称 方 法 标 准 高温储存特性 高温 80 5不通电的情况下储存 72 小时 保持特性参数不变，不变形、不变色、不产生裂纹 低温储存特性 低温 5不通电的情况储存 72 小时 保持特性参数不变，不变形、不变色、不产生裂纹 高温储存特性 在 40 5， 85 5通电的情况储存 72小时 保持特性参数不变，不变形、不变色、不产生裂纹 震动实验 共振频率 10幅 果不产生共振，则用频率 35小时 保持特性参数不变，不变形、不变色、不产生裂纹 跌落实验 三个不同方向把器件从 1保持特性参数不变，不变形、不变色、不产生裂纹 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 15 定是输出数据还是对外成高阻状态。 12/8：数据模式选择。当此引脚输入为高电平时， 12 为数据并行输出；当此引脚为低电平时，与引脚 合，把 12 位数据分两次输入。应该注意，此引脚不与 容，若要此引脚为高电平，应直接按脚 1；若要此引脚为低电平，应接引脚 15. 节选择控制。此引脚有两个功能，一个功能是决定方式是 12 位是 8 位。若，进行全 12 位转换，转换时间为 25 ,仅进行 8 位转换，转换时间为 16一个功能是决定输出数据是高 8 位还是低 4 位。若 ，高 8 位数据有效；若 ，低 4 位有效，中间 4 位为“ 0”，高 4 位为高阻状态。因此，低 4 位数据读出时，应遵循左对齐原则（即：高 8 位 +低 4 位 +中间 4 位的 0000）。 片选择。当 时， 选中；否则 进行任何操作。 R/C：读 /转换选择。当 R/C=1 时，允许读取结果；当 R/C=0，允许 A/D 转换。 片启动信号。 时，允许读取结果，到底是转换还是读取结果与 R/C 有关。 态信号。 表示正在进行 A/D 转换， 表示转换已完成。 +10V 基准电压输出。 电压输入。只有此脚把从“ 输出的基准电压引入到 部的 12 位 才能进行正常的 A/D 转换。 极性补偿。此引脚适当连接，可实现单极性或双极性输入。 1010V 量程模拟信号输入端。对单极性信号为 10V 量程的模拟信号输入端，对双极性信号为 5V 模拟信号输入脚。 2020V 量程输入端。单极性信号为 20V 量程模拟信号输入端，对双极性信号为 10V 量程模拟信号输入脚。 字地。各字电路（译码器、门电路、触发器等）及“ +5V”的电源地。 拟地。各模拟器件（放大器、比较器、多路开关、取样保持器等）地及“ +15V”和“ 源地。 辑电路供 电输入端， +5V. 电源端， 12 +15V。 电源端， 15 单极性和双极性输入 单极性输入电路：是 输入电压为 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 16 +10V 时，应从引脚 10入，当 20V，应从 20入。数字量 D 为无符号二进制码，计算公式为 D=4096中电位器 于调零，即保证在 时，输出数字量 D 为零。 双极性输入电路： 于调整增益 。 于调整双极性电路输入零点 。如果输入信号 =5V 之间，应从 10脚输入；当 =10V 之间，应从20脚输入。 根据 声光 传感器所输出的电压量，故选用单极性输入。 80片机接口电路 列的所有型号和功能因脚和排列都相同，因而它们与单片机借口也相同。 有型号都有内部始终电路，不需要任何外接器件和连线。为 80片机的接口电路。该电路采用双极性输入方式。根据 声光 传感器 设计时我们选用单极性输入方式 。 当 80片机配置时，由于 出 12 位数据，所以当单片机读取转换结果时，应分两次进行：当 时，读取高 8 位；当 时，读取低 4 位。 80 相连，故采用查询方式读取转换结果。 光报警电路 声光报警电路由单片机 出报警信号 (高低电平间隔 1，驱动声光报警电路，直至按复位键 声光报警电路由 555 定时器、扬声器和普通发光二极管组成，电路图如图 3 其中 555定时器接成了一 个低频多谐振荡器，其控制电压出入端 5脚与单片机 80相连，受 输出的脉冲信号控制。由电容 充冲放电作用，当 1时， 555输出脉冲的振荡频率较低，当 0时， 555输出脉冲的振荡频率较高。该脉冲信号经隔置电容 到扬声器上，扬声器将发出高、低交替的 2 种叫声， 1加到发光二极管 到声光同时报警的效果。 西安培华学院本科毕业论文（设计） 火灾告警电路的设计 17 图 3光报警电路 电路设计 根据要求，设计中我们选用 80 片机。 80片机的主控电路包括时钟电路、复位电路。两电路的接法在 分别做了详细的介绍，这里不再赘述。 而传感器是将非电量需要转换成与非电量有一定关系的电量。当今信息时代，随着电子计算机技术的非速发展，自动检测，自动控制技术显露非凡的能力，而大多数设备只能处理电信号，也就需要把被测，被控非电量的信息通过传感器转换成电信号。可见，传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。没有传感器对原始信息进行精确可靠的捕捉和转换，就没有现代自动检测和自动控制系统。没有传感器就没有现代科学技术的迅速 发展。设计中，传感器我们选择的是 光传感器。必须利用微粒的特点检测。而 光传感器它的性能参数是我们选择它理由。声光传感器连接在 A/D 转换器的输入接口。 我们将主控电路和外围接口电路（ 80 A/D 转换器的接口电路、 80声光报警电路）连接起来，就得到了基于 80