电路课程设计——烟雾报警器(报告).doc

北京交通大学 电子课程设计报告 烟雾报警器 一，问题背景 当发生火灾或可燃气体泄漏时，为了减少危害，我们需要烟雾气体报警器这一装置。一旦检测到遇到烟雾或可燃气体，烟雾报警器可立即发出声光来警示人们，同时还可以通过接口自动实现灭火，断气操作，保障生命和财产安全。烟雾报警器具有广泛的应用价值和意义。我们这次课程设计就是尝试掌握其原理，设计一个初级的烟雾报警器。 二，设计目的 1，了解传感器的基本知识，掌握传感器的使用方法； 2，进一步加深对模拟电路基础理论和数字电路基础理论的理解； 3，掌握比较器和振荡器的设计方法； 4，提高认识一些器件手册并运用这些器件的能力。 三，设计要求 1，基本部分： 1）电源电压不限，可以使用交流或直流电源； 2）有气体和烟雾时进行报警，无气体和烟雾后仍然维持报警，直至重新上电后才撤消报警； 3）气体和烟雾报警以不同的声光加以区分； 4）气体和烟雾报警分别设置断气、灭火驱动接口； 5）显示报警时间。 2，发挥部分： 1）可以通过无线方式向远端发送报警信息，无线传输所使用的信号调制、解调方式不限，可以使用成品模块； 2）多个报警器报警时互相不影响，在接收端各自有独立的声光指示； 3，设计任务： 1）设计，安装、调试所设计的电路； 2）画出完整电路图，详细说明电路原理，写出设计总结报告。 四，设计原理 1，原理框图 2，原理描述 当发生火灾或可燃气体泄漏，传感器遇到烟雾或可燃气体时，将产生电信号。信号通过逻辑处理模块使能声光显示及计时模块，实现烟雾报警功能。 五，设计方案 设计总图 当传感器遇到可燃气体或烟雾时，比较器的输出由低变高，通过无线发射模块发射信号，无线接收模块接收到信号，使能声光报警及计时，由于触发器的保持功能，所以声光报警及计时延续到重新上电。 考虑到时间和成本，我们只制作了可燃气体的报警，烟雾报警原理完全一样，只需加上烟雾的信号产生电路及不同的声光报警（加以区别），无线发射和接收模块上已经有相关的接口和通道。 2,各子模块的实现方案 信号的产生部分 主要器件：QM-NG1气敏传感器， LM324，电阻若干。 传感器比较电路 由于市场上气体传感器的选择不多，我们只购买到QM-NG1型广谱型气体传感器。QM-NG1型广谱型气体传感器。它是采用目前国际上工艺最成熟，生产规模最大的SnO2材料作为敏感基体制作的广谱型气体传感器。它的最大特点是对各种可燃性气体（如氢气、液化石油气、一氧化碳、烷烃类等气体）以及酒精、乙醚、汽油、烟雾等有毒气体具有较高的敏感性。QM-NG1的标准工作条件如下： 加热电压（VH） 5±0.2V（AC.DC） 10V(最大DC24V) 2K(可自定) ≤1.5V 灵敏度 ≥3 响应时间(tres) ≤10S 恢复时间(trec) ≤30S 元件功耗 ≤0.7W 使用寿命 5年 通过以比较器将变大的电位转换为低电平向高电平转变，这样就达到了信号产生的目的。简单的运放就能设计一个比较器， LM324物美价廉，自然便是理想的选择。如是，得到如下电路图： 接通电源，预热约2分钟，当气敏传感器遇到可燃气体后，LM324的3端电压迅速增大，从而比2端电位高，输出端由低变高。 无线发收部分 主要器件：PT2262编码及F05P发射集成模块，PT2272解码及J04V接收集成模块。 集成模块构成及功能。 为了使电路简单并可靠，我们选用了F/J模块，此模块的调制方式为ASK，功率低，稳定性不错，无线发射部分采用PT2262编码，F05P发射，采用应用广泛成熟的电路。数据可由10～13脚任意一脚输入，1～8脚为地址编码。接收部分我们采用对应的PT2272、J04V，只要两端有同样的地址码，2272对应脚就会输出高电平。 其基本电路图如下： 通过无线发射、接收部分我们可以实现多路信号的编码、调制、解调，应用时从2262两路（例如10、11脚）分别接气体、烟雾传感电路，在2272对应管脚接相应的不同响应电路（声光显示的不同加以区别），可以实现气体、烟雾分别报警，互相区分，互不干扰。也可以接入多个报警器，各报警器在感应报警时互不影响，能分别实现自己的功能。 信号保持部分 主要器件： CD4013双D触发器，单刀双掷开关。 CD4013实现信号保持 CD4013为集成D触发器，其芯片管脚图及功能表如下： 由功能表可知，当R，S端为L，L，CP为上升沿时，次态与D相同，同时从表中可以看出R为清零端，高电平有效。所以，当~Q端接D端时可以实现信号保持电路，并可以清零复位。如下图： 当CP为上升沿时，触发器输出高电平并能保持下去，