基于单片机的烟雾报警器设计与实现可行性研究报告

烟雾浓度显示电路图4-1主程序流程图结论烟雾检测报警器可保障生产与生活的安全，避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生，它是防火、防爆和安全生产所必备的仪器，具有广阔的市场空间与发展前景。本论文在对烟雾传感器和报警技术进行深入研究的基础上，全面比较国内外同类产品的技术特点，合理地确定系统的设计方案。并对仪器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。本论文设计的烟雾报警器由烟雾信号采集电路与单片机控制电路两大部分构成。根据设计要求、使用环境、成本等因素，选用MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器。该传感器是对以烷类烟雾为主的多种烟雾有良好敏感特性的广谱型半导体敏感器件。它的灵敏度适中，具有响应与恢复特性好，长期工作稳定性、重现性、不易受环境影响及抗温湿度影响等优点。在系统单片机控制电路的设计上，采用了高性能、高整合度的AT89C51单片机作为核心芯片，充分利用了其高速数据处理能力和丰富的片内外设，实现了仪器的小型化和智能化。使仪器具有结构简单、性能稳定、体积小、成本低等优点。由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。为提高响应时伺，保证传感器准确地、稳定地工作，需要向烟雾传感器持续供给5V的加热电压。为了保证传感器加热工作的可靠性，当传感器加热丝断线或传感器接触不良时，能够进行故障报警。烟雾报警器能在较宽的温度范围工作，可将烟雾浓度显示用LCD显示。当烟雾的浓度达到设定的浓度时，发出声光报警。还具有故障自诊断功能快速重复检测和延时报警功能。报警器还可以与上位机（PC）进行通信，实时传输烟雾浓度检测数据，由上位机记录保存，也可以利用上位机完成实现远程实时检测和控制等功能。在本论文研制的报警器的基础上，可以再做适当的功能扩展，使可燃性烟雾报警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。为了能够进一步提高安全性，可以在自动声光报警的基础上，实现带动烟雾管道关断等功能。应用程序以C语言编写，充分利用芯片资源，提高了测量精度和代码执行效率，减小了代码容量，采用中位值平均数字滤波算法对经A/D转换后的数字信号进行滤波处理。这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机干扰，不但最大限度地排除现场噪声干扰，降低烟雾报警器误报概率，而且易于在单片机中实现通过现场标定及测试，分析烟雾浓度信号的实验数据，计算本报警器显示烟雾浓度与实际浓度之间的误差为2.55%LEL，在所规定误差范围±5%LEL之内，满足检测要求，达到了预期的设计效果的结论。参考文献[1]童诗白，华成英，模拟电子技术基础[M].北京高等教育出版社，2010.[2]张保卫,尚家峰,赵金水.燃气报警器的分类与选择.山东消防,2003(8):27~28[3]彭军.传感器与检测技术.西安电子科技大学出版社,2003:263~315[4]李永生,杨莉玲.半导体气敏元件的选择性研究.传感器技术,2002(3):1~3YoonDh,YuJh,ChoiGm.COGasSensingPropertiesofZn0-CuOComposite.SensorsandActuators.1998(46):15~23谢望.烟雾传感器技术的现状和发展趋势.仪器仪表用户,2006,13(5):1~2[7]蔡文斋.专业级串口调试器设计.现代电子技术,2006(23):69~72[8]WangXihuai，XiaoJianmei，BaoMinzhong.Multi-sensorFireDetectionAlgorithmforShipFireAlarmSystemUsingNeuralFuzzyNetwork.SignalProcessingProceedings.2000(3):1602~1605[9]张鹏翼,罗卫兵,楼超英.基于AT89C51单片机的无人飞机控系统设计.设计参考,2006,18:23~25[10]求是科技.单片机应用系统开发实例导航.人民邮电出版社,2003.[11]何衍庆.控制系统分析设计和应用.化学工业出版社,2003.[12]宏晶科技(深圳).AT89C51系列单片机器件手册..[13]郑郁正.单片机原理及应用.版社,2003:25~56[14]成伟,郝跃,马晓华,刘红侠.EEPROM单元的电荷保持特性.电子学报,2006,27(7):1290~1293[15]NkansahFD.Technologyandreliabilityofsubmicron1T2flashEEPROM.UMINumber:9995534.Bell&HowellInformationandLearningCompany,2001:2[16]DeSalvoB,GhibaudoG.PananakakisGetal.Experimentalandtheoreticalinvestigationofnonvolatilememorydata-retention.IEEETransElectronDevices,1999,46(7):1518[17]黄再银.带看门狗和电源监控功能的复位芯MAX813L.电子世界,2003(3):39~40[18]黄新友,高春华.烧结温度对大功率超薄型压电蜂鸣器用压电陶瓷结构和性能的影响.中国陶瓷工业.2003,10(2):22~24[19]于冶会.对调整仪表用蜂鸣器振动规范的探讨.传感器世界,2000(1):35~38[20]邵子扬,黄保明,刘海涛.Keil软件仿真的串口调试技巧.单片机与嵌入式系统应用,2006(7):76~78[21]KeilSoftware.Cx51ComplierUser ‘sGuide.KeilSoftware,2001[22]KeilSoftware.MacroAssemblerandUtilitiesUser‘sGuide.KeilSoftware,2001 [23]陈晓莉,张俊涛.KEILC51单片机仿真器的设计.微计算机信息(嵌入式与SOC),2006,2(2):19~20[24]魏东.KeilC51总线外设操作问题的深入分析.单片机与嵌入式系统应用,2006(2):78~79[25]曹珍贯.在单片机中用插值法实现线性化器.工矿自动化,2005(6):44~45[26]王勇,冷剑青,徐健健.基于单片机的室内一氧化碳安全监控系统设计.工业仪表与自动化装置,2001(4):19~22[27]许贵桥,李同胜.分段线性插值收敛速度的一种估计 .大学数学,2002,22(5):64~66曹乐南,霍大勇.单片机与