吸烟报警器毕业论文

吸烟报警器毕业论文吸烟报警器毕业论文1.概述1.1有关“禁烟”的相关措施/“禁烟”势在必行吸烟被认为是造成早逝的第一杀手。世界卫生组织等机构提醒说,世界上每秒钟有一个人因吸烟引起的疾病而死亡。2009年8月，公安部下文明确要求，严令全国公安机关非常时期采取非常手段，对消防违法行为实施 “六个一律”,其中就明确规定“对在有火灾危险场所吸烟者，一律拘留5日”。消防部门的排查重点集中在加气加油站、大型批发市场等易燃易爆场所，以及地下商场、歌城、网吧等公众聚集性场所。同时，若市民在易燃易爆场所遇上吸烟者，可先用手机摄像取证，并上前劝阻。若对方继续吸烟，甚至出言辱骂、动手打人，可打110或119报警，也可直接将其扭送派出所，执法部门将从重处罚。自此，一场全国范围内“禁止公共场所吸烟”的整治风暴拉开帷幕。这绝对不是耸人听闻，事实胜于雄辩。河南郑州，2名在豫泰大厦内吸烟者被处以5日以下拘留；湖南，累计30多人因为在加油站等具有火灾、爆炸危险的场所内吸烟，而被依法治安拘留。浙江湖州，在童装企业缝纫车间内抽烟的男子聂某近日被处以3天行政拘留，这是浙江首次对在危险场所吸烟者处以拘留。北京宣布打造“健康北京人—全民健康促进十年行动规划”，规划2018年前公共场所全面禁烟；此外，广西、山东、江西、浙江、河南、沈阳、广东、云南等众多省市纷纷采取各种针对“禁烟”的措施与活动。其中，香港实行全面禁烟，违者将最高处以5000港元罚款。截止到目前，全国已有150多个城市颁布实施公共场所禁烟规定。世界卫生组织《烟草控制框架公约》与《防止接触烟草烟雾准则》规定，自2011年1月起，应当在所有室内公共场所、室内工作场所、公共交通工具和其他可能的室外公共场所完全禁止吸烟。而根据世界卫生组织对194个国家的统计结果，到2009年底，已有84个国家和地区通过法律法规禁止在公共场所和工作场所吸烟，其中16个国家和地区的所有机构全面禁烟，其余68个国家和地区的医疗卫生机构等2类以上机构全面禁烟。关于禁烟的问题，就绝对不能不说烟民大国的中国。时间是2009年1月，中国政府对于公共场合禁烟的措施，采取的是循序渐进的方式。从最初的公共汽车、绿皮车之外的火车上禁烟起；最近，上海开始全面禁止司机在出租车内吸烟，而餐厅分设吸烟专区的做法也基本被大家接受。只是，中国对于未成年人吸烟限制的无能为力一直为人所诟病，这当然与有“中国特色”的零售业销售方式有关。没有任何一个国家，有中国这样大规模的、密如蛛网的零售小店。如果我们可以在大型零售商场做到，出示身份证明才能购买香烟的话，那么控制路边小店守法售烟，则几乎不可能。所以，禁烟的问题只能从摧毁烟民心理底线入手――将“吸烟有害健康”这句耳熟能详但又熟视无睹的口号，做个崭新的阐释。身边很多戒烟的烟民，大多是在亲人因肺癌去世的强烈震撼下才金盆洗手的。一个被尼古丁折磨得千疮百孔的肺，胜过百句古训教条。所谓“不见棺材不落泪”，是真有道理。与日本“致肺癌的原因之一”、“量将损害您的健康”这类相对温和的禁烟宣言不同，中国香港可是下了猛药的，“吸烟导致肺癌”、“吸烟足以致命”――跟你简直没商量；如果你觉得反正活了那么多年也值了，那么，“吸烟可导致阳萎”这种具体的提醒，倒更直接地敲打着男人那根脆弱的神经。不过鉴于中国内地的国情，2010年的烟盒上估计不会出现赤裸裸的恐怖图像，甚至会不会出现此类图像现在还不能确定。只是，在一个对口号、标语类东西已经见怪不怪、习以为常的国家，仅仅加大烟盒上的警示语，难见真效。不管怎样，烟民的日子肯定是一天不如一天了。不管是抱着及时行乐还是眼不见心为净的心态，至少现在，还被烟盒上优美的风光和和谐的气氛迷惑着，然后，等待着被现实震慑的这一天的到来。1.2烟雾提醒器的产品引入通过一段时间的调查研究，我们发现吸烟人群对标语警示很不敏感。些吸烟者，发现四下无人，对禁烟标语不屑一顾；再者由于要兼顾环境，禁烟标语不可能贴的到处都是，而吸烟者不知道此处不能吸烟，就开始抽起来；若是安排人员巡检，二者很容易发生冲突，兼顾面子问题，彼此不服，争执不下，同时还要动用大量人力，造成人力资源的浪费。有些吸烟者呢，较注意对他人的影响，没有发现有禁烟标语，也没有巡视人员给予提醒，不知道不能吸烟，挨不住香烟的诱惑，便抽上一根。仿照国外，国内也建起了不少吸烟室，专为那些烟民提供可以宣泄烟瘾的地方，想法很好，烟民一旦犯了烟瘾，就控制不住，总想抽上一根烟，解解烟瘾，但不知道吸烟室在哪，又扛烟瘾，就会对他人造影响。烟雾探测提醒器——能够实时对空气中烟雾粒子浓度进行检测，一旦检测到有人吸烟，则会在第一时间给吸烟者发出最为有效的语音警示，效果将优越于标语警示和人员巡视等。由于是机器产生的语音提醒，兼顾了吸烟人群的面子问题，还能够提醒吸烟者到哪里可以吸烟，同时，可以节省大量人力物力。在此相关领域中，也没有此类电子产品，为此，我们提出烟雾探测提醒器，相信此款产品的出现，将在公共场所对吸烟人群有很好的警示作用，同时，它还拥有广阔的市场空间，可以形成良好的经济效益和社会效益，在一定程度上，它也有着很好的可行性和必要性。1.3本文所做的工作本文基于单片机开发出一套烟雾探测提醒产品，并对本产品做了系统的方案设计、硬件方案设计和系统测试。本产品可以实现对空气中烟雾粒子浓度进行实时检测，一旦检测到有人吸烟，则会在第一时间给吸烟者发出最为有效的语音警示。本设计能够体现学生开发学习的需求，可应用于毕业设计、单片机课程设计等环节。本文的主要结构如下：第一章对国内外禁烟的现状做了详细分析及对市场需求做了调查，提出了一款集毕业设计、开发应用于一体的开发方案。第二章详细描述了烟雾探测提醒器的系统设计，各个部分电路分析及相关器件选型，最后设计出符合需求的电路，并介绍了语音录放芯片的使用，画出了各部分实验的流程。第三章产品安装调试过程。主要介绍硬件电路的安装和测试、软件调试过程、仿真调试软件的使用、调试结果的分析等。第四章结束语，对在本设计过程中遇到的问题、解决方法以及收获做出总结。2系统的方案设计在设计烟雾探测提醒器过程中，经历了查阅相关资料，学习与本设计相关的知识，并对系统的硬件和软件设计方案进行论证，最终确定了系统的设计方案。本系统由单片机、烟雾传感器电路、AD转换电路及录放音电路组成。下面将详细讲述各部分的硬件设计和软件设计过程。2.1相关器件及电路分析和选型2.1.1单片机的选型及功能设定2.1.2烟雾传感器的选型无线烟雾传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络，传感器节点具有数据采集，处理，无线通信和自动组网的能力，协作完成。适合用于大型或复杂的监测任务，该设计将不予采用此类型传感器。红外光电式烟雾传感器在燃烧之前会产生大量烟雾,利用烟雾传感器可及时发现火情,减少损失。虽然它价廉而得到广泛使用，但这种传感器目前还存在以下问题:一是受光照时,传感器灵敏度将大大下降甚至失效或误报；二是采用调制光时,调制频率不稳定,无法长期工作,且调试过程复杂。所以，该设计将不予采用此类型传感器。气敏传感器是一种能将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电气信号的装置。根据这些电气信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息,从而可以进行检测、监控、报警,具有测量精度高、所需试样少、响应快等特点,广泛应用于化工、建筑、环保、医疗、家电、安全保卫等领域。随着纳米技术、薄膜技术等新材料研制成功,微机械与微电子技术、计算机技术等的综合应用,高性能的气敏传感器将会不断出现，应用前景广泛。香烟烟雾中，92％为气体，如一氧化碳、氢氰酸及氨等，由此可见，检测空气中中的CO浓度，能够从侧面的反映出空气中空气的质量，从正面突出烟雾浓度程度，有助于在无烟的公共场所，能够检测出是否有人吸烟。一氧化碳气敏元件可用于工业生产、环保、汽车、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃烧检测报警。MQ-7型气敏元件正是一款对一氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性，既可直流供电，有支持交流供电，长期的使用寿命和可靠的稳定性使其在同类产品中脱颖而出。因此，它具有优秀的长期稳定性，在正常使用条件下，其使用寿命可达5年，表2-1列出MQ-7烟雾传感器的工作条件。表2-1MQ-7的工作条件符号参数名称技术条件备注Tao使用温度-10℃-50℃Vc回路电压≤10VAcorDcVH(H)加热电压（高）5.0V±0.2VAcorDcVH(L)加热电压（低）1.5V±0.1VAcorDcRL负载电阻可调RH加热电阻31Ω±3Ω室温TH(H)加热时间（高）6±1secondsTH(L)加热时间（低）9±1secondsPH加热功耗约350mwMQ-7电路连接及使用说明，如图2-1所示

图2-1MQ-7电路连接图MQ-7气敏元件的结构和外形如图1所示(结构A或B),由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。填充活性炭的过滤腔体，进一步减弱了氮氧化物、烷类等气体的干扰。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流。其工作原理是传感器的表面电阻Rs，是通过与其串联的负载电阻RL上的有效电压信号VRL输出而获得的。二者之间的关系如式1所示：Rs/RL=(Vc-VRL)/VRL(1)MQ-7型气敏器件对不同种类，不同浓度气体时，体现出不同的电阻值，如图2-2所示：另有就是该烟雾传感器的物理结构，如管脚的排列、器件的尺寸、高度等，经测量得到的属性信息，基本如图2-3所示：图2-3烟雾传感器物理结构图2.1.3语音芯片选型美国ISD公司推出的一款超薄、超小廉价的短时间录放模块ISD1820，录放时间从8秒--20秒,它的基本结构与ISD1110、ISD1420完全相同，采用CMOS技术，内含振荡器，话筒前置放大，自动增益控制，防混淆滤波器，扬声器驱动及FLASH阵列。ISD系列语音录放模块，是应用目前技术最先进的美国ISD公司单片语音处理大规模集成电路ISD系列为核心，内含消除噪声的话筒前置放大器和自动增益调节AGC电路、适合语音的专用滤波电路、具有极高温度稳定性能的时钟振荡电路及全部语音处理电路。它具有全贴片微型化、使用方便、语音任意录抹放、断电语音保存、微功耗、直推喇叭、音质与磁带效果相当等特点。这种电路还提供了多种应用方式选择和接口，并可方便地应用到各种集成化电子语音系统中。正是鉴于其以下特点：使用方便的单片8秒至20秒录放音,高质量，自然的语音还原技术，自动节电；边沿/电平触发放音；不耗电信息保存100年；外接电阻调整录音时间；内置喇叭驱动放大电路；3-5V单电源供电；借助专用设备可以批量拷贝，决定选择使用该芯片。以下为该芯片所要使用的管脚，介绍如下：VCC引脚：电源，芯片内部的模拟和数字电路使用的不同电源总线在此引脚汇合，这样使得噪声最小，去耦电容应尽量靠近芯片。VSSA/VSSD引脚：地线，芯片内部的模拟和数字电路的不同地线汇合在这个引脚。REC引脚：录音，高电平有效。只要REC变高(不管芯片处在节电状态还是正在放音)，芯片即开始录音。录音期间，REC必须保持为高。REC变低或内存录满后，录音周期结束，芯片自动写入一个信息结束标志(EOM)，使以后的重放操作可以及时停止。然后芯片自动进入节电状态，同时REC的上升沿有84毫秒防颤，防止按键误触发。PLAYE引脚：边沿触发放音，此端出现上升沿时，芯片开始放音。放音持续到EOM标志或内存结束，之后芯片自动进入节电状态。开始放音后，可以释放PLAYE。RECLED引脚：录音指示，处于录音状态时，此端为低，可驱动LED。此外，放音遇到EOM标志时，此端输出一个低电平脉冲。此脉冲可用来触发PLAYE，实现循环放音。MIC引脚：话筒输入，此端连至片内前置放大器。片内自动增益控制电路(AGC)控制前置放大器的增益。外接话筒应通过串联电容耦合到此端。耦合电容值和此端的10KΩ输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。MICREF引脚：话筒参考，此端是前置放大器的反向输入。当以差分形式连接话筒时，可减小噪声，提高共模抑制比。AGC引脚：自动增益控制，动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量(从耳语到喧嚣声)时失真都能保持最小。经过试验测试发现此处连接22u的电容，实现的效果较好。SP+/SP-引脚：喇叭输出，这对输出端可直接驱动8Ω以上的喇叭。单端使用时必须在输出端和喇叭之间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高至4倍。SP+和SP-之间通过内部的50KΩ的电阻连接，不放音时为悬空状态。为了更好的实现放音效果，使用功放电路对该芯片输出的音频信号进行功率放大和滤波。ROSC引脚：振荡电阻，此端接振荡电阻至VSS，由振荡电阻的阻值决定录放音的时如果用户想制作变调电路，现在ISD芯片也可以了，原来的ISD系列芯片的内部时钟固定，几乎不能产生变调效果，而ISD1820P可以方便的实现，只需要录音和放音时的外部振荡电阻不同就能改变声音的录入和播放速度，详见表2-3所示：表2-2振荡电阻和取样率表。ROSC录放时间采样频率典型带宽80K8秒8.0KHZ3.4KHZ100K10秒6.4KHZ2.6KHZ120K12秒5.3KHZ2.3KHZ160K16秒4.0KHZ1.7KHZ200K20秒3.2KHZ1.3KHZ根据本设计的需求，放音时长在10秒钟之内，所以选择取样电阻为100k。2.1.4AD转换器的选型根据设计需求，需要一个双通道、数率要求始终、精度要求适中、必须为市场主流AD转换芯片的一款AD转换器。经过市场调查、上网搜索、咨询老师，得到数款基本符合要求的AD转换器，经过筛选，最终决定使用Microchip公司出品的一款双通道10位AD转换器MCP3002。MCP3002是一款具有片上采样和保持10位逐次逼近型模数转换器，可被编程为单通道伪差分输入对或双通道单端输入。指定差分非线性和积分非线性均为±1LSB。它使用符合SPI协议的简单串行接口与器件通信。器件在5V和2.7V工作电压下的转换速率最高分别为200ksps和75ksps。低电流设计允许器件在典型待机电流5nA和典型工作电流为375μA的条件下工作。MCP3002以8引脚MSOP、PDIP、TSSOP和150milSOIC封装形式提供。应用较为广泛，也是市面上的主流AD芯片，常应用于传感器接口、过程控制、数据采集、电池供电系统。了解MCP3002芯片的管脚是使用芯片和设计电路的前提，各管脚的详细描述，如下所示：CH0/CH1引脚：它们分别为通道0和通道1的模拟输入端。可通过编程将上述通道用作：单端模式下的2个独立通道或伪差分输入对，此时一个通道为IN+，另一个通道为IN-。CS/SHDN引脚：片选/关断，将CS/SHDN拉为低电平可启动与器件的通信，将其拉为高电平可终止转换并使器件进入低功耗待机模式。在两次转换之间，必须将CS/SHDN引脚拉为高电平。CLK引脚：串行时钟，SPI时钟引脚用于启动转换，并在转换发生时为输出转换结果提供时钟，时钟速率可配置。DIN引脚：串行数据输入，SPI端口串行数据输入引脚用于移入输入通道的配置数据。DOUT引脚：串行数据输出，SPI串行数据输出引脚用于移出A/D转换的结果。转换发生时数据总是在每个时钟的下降沿改变。器件工作原理：MCP3002A/D转换器采用传统的SAR架构。在此架构下，接收到启动位后，在串行时钟的第二个上升沿开始由内部采样保持电容对信号采集1.5个时钟周期。采样结束后，转换器的输入开关打开，器件使用内部采样保持电容收集的电荷产生一个10位的串行数字输出编码。MCP3002的转换速率可达200ksps。与器件的通信使用一个符合SPI协议的3线接口实现。串行通信：使用标准的符合SPI协议的串行接口实现与MCP3002的通信。将CS线拉为低电平可以启动与器件之间的通信。请参见图5-1。如果在引脚CS为低电平时给器件上电，则必须首先将此引脚拉高，然后再拉低才能启动通信。在CS为低电平且DIN为高电平时接收到的第一个时钟构成启动位。启动位后跟的SGL/DIFF位和ODD/SIGN位用于选择输入通道配置。SGL/DIFF位用于选择单端或伪差分输入模式。ODD/SIGN位在单端模式下，用于选择使用的通道；或在伪差分模式下，用于确定通道的极性。在ODD/SIGN位后发送MSBF位，该位用于使能器件的LSB在前格式。如果MSBF位为高电平，则以MSB在前格式从器件输出数据，且只要CS引脚为低电平，任何时钟都将导致器件输出零。如果MSBF位为低电平，则器件发送完MSB在前格式的转换字后，再反过来以LSB在前格式输出该字。2.1.5功放选型LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。2.2硬件系统设计2.2.1系统组成框图整个系统的组成框图如2-所示图2-4系统组成框图前向通道：烟雾传感器电路，主要负责探测空气中CO的气体浓度，能够随着CO浓度的不同，体现出不同的变化，将变化的信号转化为易于MCU处理的电压信号。由于烟雾传感器的输出信号不大，经过运放比例放大电路，适当放大所得的电压信号，经A/D转换器，将模拟电压信号转换为数字电压信号，便于MCU处理。MCU将接收前向通道输入的数字信号，经过运算、处理，输出控制后向通道(LED显示、语音芯片)等。后向通道：语音电路，主要负责语音滤波和受控放音功能，配合功放电路，放大音频信号，输出给喇叭，实现良好的放音效果。2.2.2烟雾传感器电路及AD采样电路根据MQ-7烟雾传感器的工作原理，烟雾浓度的变化体现于其自身电阻的变化，将MQ-7与电阻串联构成分压电路。考虑到整个系统的灵敏度，及通过多次调试和测试，得到MQ-7与20K电阻串联的效果较好，为了保证采样数据的稳定性和可靠性，将分压输出的电压信号经由运放LM358构成的电压跟随电路跟随输出，减小电源波动、外界因素对采样数据的影响。为了适应不同环境及不同的报警门限要求，方便使用者自定义调节，接入一个滑动变阻器，以简单而有效的实现报警门限可调功能。AD的通道CH0接入烟雾浓度信号，通道接入报警门限可调电阻。具体电路，如图2-5所示：图2-5传感器连接电路2.2.3MCP3002与AT89C2051的连接电路AD转换电路的数据传输符合标准SPI总线，需要片选、时钟、数据输入、数据输出，分别于AT89C2051的P1.7、P1.6、P1.4、P1.5相连接，具体连接电路如图2-1所示：图2-1AD连接电路2.2.3语音录放电路语音录放电路，音频信号由J1接入麦克风，通过1K和4.7K电阻串联形成分压，以给音频信号偏置；将振荡电阻调整为100K，使得录放时间大致为10S；AGC接入22u的电容，动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，使得录制变化很大的音量时失真都能保持最小录音时；按下开关KEY，红色LED亮，表明已进入录音状态，可以语音输入要录制的音频；放音时，点击按键AN即可实现一次放音操作，此时，红色LED亮，表明正在放音操作。其具体电路，如图2-2所示：图2-2音频录放电路2.2.4LM386功放电路为了很好地抵消共模信号，有效地抑制共模噪声，采用双音频输入/输出。通过接在1脚、8脚间的电容来改变增益，断开时增益为20dB。BYPASS引脚接一个电解电容到地，起滤除噪声的作用。工作稳定后，该管脚电压值约等于电源电压的一半，增大这个电容的容值，减缓直流基准电压的上升、下降速度，有效抑制噪声。减少输出耦合电容。此电容的作用有二：隔直+耦合。隔断直流电压，直流电压过大有可能会损坏喇叭线圈；耦合音频的交流信号。它与扬声器负载构成了一阶高通滤波器。减小该电容值，可使噪声能量冲击的幅度变小、宽度变窄；太低还会使截止频率提高。分别测试，发现10uF/4.7uF最为合适，这是我的经验值。电源的处理，也很关键。由于电压不同、负载不同以及并联的去耦电容不同，每组电源的上升、下降时间必有差异。非常可行的方法：将上电、掉电时间短，电源放到+12V处，选择上升相对较慢的电源作为LM386的Vs，但不要低于4V。2.3软件系统设计产品犹如我们人类一样，硬件系统是整个外形，软件系统则是大脑，程序犹如思维。整个系统的工作流程，保证了系统的正常运行；想要充分利用好MCU，就要将其资源按需分配，有条有理，这就需要将MCU的内存详细分配，各个单元各尽其责；MCU的端口分配，不仅有助于程序控制，而且对PCB制版大有裨益。2.2.1系统工作流程图图2-2系统工作流程图MCU初始化完成了内存清空，端口配置，AD配置，定时、中断设置等操作；AD转换包括通道0、通道1的采样；数据处理包括报警值的滑动滤波、烟雾浓度信号的滑动滤波、有符号增量计算等一系列计算。放音和LED控制有MCU通过I/O口直接控制。2.2.2单片机端口配置表I/O口连接器件端口代码声明说明备注P1.0NCP1.174HC595-CPCP_59574HC595时钟输入调试使用P1.274HC595-LATCHLATH_59574HC595锁存信号调试使用P1.374HC595-DIDI_59574HC595数据输入调试使用P1.4MCP3002-DIDIMCP3002数据输入P1.5MCP3002-DODOMCP3002数据输出P1.6MCP3002-CLKCLKMCP3002数据时钟P1.7MCP3002-CSCSMCP3002数据片选P3.0绿色LEDR_LED红LED控制端口P3.1红色LEDG_LED绿LED控制端口P3.2NCP3.3NCP3.4NCP3.5ISD1820-PLAYEYY_KZ放音控制端口P3.7NC2.2.3内存分配表内存代码名称说明20H.0BZ_Z标志位20H.1BZ_ZC正常标志：0-不正常1-正常20H.2BZ_DD等待标志：0-不等待1-等待20H.3OVER结束标志：0-继续1-结束20H.4CH1通道标志：0-通道01-通道120H.5FY_W放音标志：0-禁止放音1-允许放音25H..2CHMCP3002，通道1采样数据存储区，共4个数据，(8个单元)2DH报警平均值H字节2EH报警平均值L字节30HW_DATMCP3002配置字节31HW_CS数据个数(计数器)32HCH1_DZ数据指针(AD采样数据存放位置)33HWZ数据低位起址34HDZ_WZ最新采样数据地址缓存35H最新采样数据L字节36H最新采样数据H字节37H延时38H延时39HLEDCS1定时器T0用于红LED，计数器3AHLEDCS2定时器T0用于红LED，结束3BHFHW增量D符号字节3CH增量D数据H字节3DH增量D数据L字节3EH累加和H字节/平均值H字节3FH累加和L字节/平均值L字节40H..7FHMCP3002，通道0采样数据存储区，共32个数据，(64个单元)2.2.4温度对系统的影响及解决办法每个元件都会受到温度或多或少的影响，而探测CO浓度所使用的烟雾探测传感器，受温度的影响较大，同一空气浓度不同温度时，传感器的输出信号不同。每天早上、中午、晚上的温度不同，春夏秋冬的气候各异，这样对采集的数据的可靠性大大降低，会影响到烟雾浓度的有效信号，从而产生误报警现象。可从软件和硬件两方面进行考虑：采用硬件方式，需配以测温元件，如热敏电阻、DS18B20等，同时还要测试不同温度对二者的影响情况。若使用热敏电阻，调整出合适的硬件电路会加大电路的复杂度，同时，每个热敏元件对温度的敏感程度各不相同，意味着每做一个板子，都到重新测试一次，选择不同硬件电路参数，十分麻烦，不宜采用；若用DS18B20集成测温元件，除了模拟温度，调整参数麻烦外，再有则是集成的测温元件的价格较贵，整个产品性价比将大打折扣，亦不易采用。采用软件方式，考虑到温度的变化是较为缓慢的，采取这样一种思路：将每次的采集值与这次前的32次平均值相减得到变化量，并将此变化量累加，将其累加和作为报警的判别依据。这样，即可减小因干扰而带来的错误数据，又可实现削减温度对整个系统可靠性的影响，实现起来，较为简易，同时不会增加硬件成本，本系统将采用此种方法。2.4设计要求及应用说明烟雾探测提醒器能够实时对空气中烟雾粒子浓度进行检测，当检测到烟雾浓度超过报警门限就会进行语音提醒。在系统设计的过程中，兼顾了报警门限设定功能，使用者可以很方便的调节报警门限，适应性较强。不仅如此，解决了温度对烟雾传感器影响大的问题，减小了温度对整个系统的影响。使用真声，给人们的感觉更为真实，使用价值甚高。在检测到有人吸烟，则会在第一时间给吸烟者发出最为有效的语音警示，效果将优越于标语警示和人员巡视等。由于是机器产生的语音提醒，兼顾了吸烟人群的面子问题，还能够提醒吸烟者到哪里可以吸烟，同时，可以节省大量人力物力。在此相关领域中，也没有此类电子产品，为此，我们提出烟雾探测提醒器，相信此款产品的出现，将在公共场所对吸烟人群有很好的警示作用，同时，它还拥有广阔的市场空间，可以形成良好的经济效益和社会效益，在一定程度上，它也有着很好的可行性和必要性。3系统安装调试3.1系统PCB板的设计在硬件电路和软件方案设计确定后，首先进行了PCB的设计。电路板采用双面板，在充分考虑器件大小、布局及布线后，经反复调整，最后确定本系统的PCB板布局，如图3-1所示：图2-1PCB板布局系统的PCB板大小为46mm*69mm。兼顾布线规则，将电源线宽度设为40mil，信号线宽度设为16mil，系统PCB板的布线图，如图3-2所示：图2-2PCB布线图3.2硬件安装在进行安装、焊接元器件之前，首先要对加工好的PCB板进行检测，目测电路板是否有明显的短路，使用万用表检测可能出现短路和断路的地方。在检测电路板正常后，要对进行安装的元器件进行检测，判断元件是否能够使用；在确定元器件一切正常后，就要对元器件进行焊接，一般遵循先低后高，一个方向的原则。根据本实验板实际情况，就要先焊电阻、管座、晶振、瓷片电容，后焊LED、电解电容，最后，焊接烟雾传感器。图3-1为电路板焊接的整个流程图。3.3仿真调试软件应用及设置 时下，流行使用的软件模拟仿真软件有2款：伟福和Keil，二者均可以仿真51单片机。鉴于实验室有伟福仿真器，便于调试，同时在学习微控制器及原理应用时，专门对此软件进行过系统学习，使用起来轻车熟路。Wave的简介，及仿真，参数3.4单元电路调试整个系统安装调试分单元电路调试和系统调试。硬件系统主要由烟雾传感器电路、AD转换电路、语音电路及功放电路组成，其中配合使用的还有语音录放电路。系统整体硬件，如图3-1所示：调试要按照模块模式进行，部分调试成功后，在进行整个系统的调试。保证调试顺利通过前提是所加的电源电压为4.5V—5.5V，电路板的正负极不能接反。上电后，要先观察电源上的电流示数是否超出140mA，再用手抚摸电路板上的芯片是否明显烫手的感觉。在电压、电流一切正常，芯片也无发热迹象后，可以进行单元电路调试。3.4.1AD转换电路调试AD芯片选用的是MCP3002，双通道、标准SPI接口通信。首先，要验证两通道是否都是正常的。通道0的采样数据放在40H-7FH单元，通道1的采样数据放在25H-2DH单元。在烟雾传感器工作稳定后，通道0的采样数据基本不变；通过调节电位器，调节为最小时，采样为00H，调节为最大时，采样数据为FFH，可以验证通道1是否正常。其调试程序如下所示：MCP3002:CLREA;关使能CLRTR0;关定时计数CLRET0SETBCS;片选CLRCSCLRCLKJBCH1,CH_1;判断是否为通道1MOVW_DAT,#0D0H;写入要发送的数据1101LJMPCH_11CH_1:MOVW_DAT,#0F0H;取CH1通道的数据CH_11:MOVW_CS,#04HLCALLFS_SJ;以上发送数据CLRCLK;空操作位NOPSETBCLKLCALLJS_SJ;接收数据SETBCS;状态复位CLRCLKNOPJBOVER,MCP_3;判断结束标志SETBTR0;开定时计数SETBET0SETBEA;开中断使能MCP_3:JBCH1,CH_4;判断通道MOVA,DZ_WZ;判断是否到7FH单元CJNEA,#80H,MCP_2MOVDZ_WZ,#40H;重赋初值LJMPMCP_2CH_4:MOVA,CH1_DZ;判断是否到2DHCJNEA,#2DH,MCP_2;MOVCH1_DZ,#25H;重赋初值MCP_2:RET;发送子程序FS_SJ:MOVA,W_DAT;配置数据MOVR2,W_CS;位数FS_1:RLCAMOVDI,C;传输1个位SETBCLK;模拟CPCLRCLKDJNZR2,FS_1;判断是否传输完毕RET将调试程序用仿真进行在板子上仿真后内存数据如图3-2所示。3.4.2滤波及报警算法调试将每次的采集值与这次前的32次平均值相减得到变化量，并将此变化量累加，将其累加和作为报警的判别依据。报警的门限值直接通过滑动滤波算法进行处理。其核心调试程序如下所示：D_JH:;计算D=和(X-X`);PUSH00H;保护R0MOVA,3FHCJNEA,#01H,D_X11;判断是否大于256D_X11:JNCD_X1MOVA,FHW;小于256CJNEA,#0FFH,D_42_X1;判断是正是负MOVA,3EH;为负，小于2，舍弃CJNEA,#02H,D_42_X2D_42_X2:JNCD_X1LJMPD_FHD_42_X1:MOVA,3EH;为正，小于4，舍弃CJNEA,#04H,D_X2D_X2:JNCD_X1;差值门限修改LJMPD_FHD_X1:MOVA,FHWCJNEA,#0FFH,D_JH_1JNBBZ_Z,JH_2MOVR0,#3EHMOVA,3DHCLRCADDA,@R0MOV3DH,AINCR0MOVA,3CHADDCA,@R0MOV3CH,AJCJH_2_2LJMPD_FHJCJH_1_1LJMPD_FHJH_1_1:MOV3CH,#0FFHMOV3DH,#0FFHD_FH:;POP00HRETJS_SJ:PUSH00H;累加平均MOVR3,#8JBCH1,CH_2;MOVR0,DZ_WZ;给首址LJMPCH_22CH_2:MOVR0,CH1_DZ;CH_22:MOVA,@R0CLRCLKSETBCLKMOVC,DORLCACLRCLKSETBCLKMOVC,DORLCAANLA,#02HMOV@R0,A;以上接收高2位INCR0;指向下一个，存储单元JS_1:CLRCLKSETBCLKMOVC,DORLCADJNZR3,JS_1MOV@R0,A;以上接收低8位JBCH1,CH_3;数据接收完毕，需求(X-X`)LCALLCZ_D;求一次的差值DINCDZ_WZ;指向下一个，存储单元首址INCDZ_WZLJMPCH_33CH_3:INCCH1_DZ;INCCH1_DZ;CH_33:POP00HRET3.4.3语音及功放电路调试语音JB_PD:MOVA,3BHJBACC.7,JB_FH;报警处理MOVA,3CHCJNEA,2FH,JB_1JB_1:JCJB_FHSETBG_LEDCLRBZ_ZCCLRR_LEDJNBFY_W,JB_2;放音操作CLRYY_KZ;启动放音操作NOPNOPCLRFY_WCLRTR0CLRYY_KZLCALLDEL_21LCALLDEL_21SETBYY_KZNOP;标志位,红绿灯操作JB_2:SETBBZ_DD;置位"等待"标志CLRTR0;也可再清一次定时中断标志位MOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOVLEDCS1,#20MOVLEDCS2,#10;10S后结束SETBTR0JB_FH:RET3.5系统联