基于单片机的烟雾报警器.doc

第1章 绪论 1.1 问题由来 随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，环境污染问题对人们的危害也越来越明显。有一定的社会性，可能诱发多种疾病，多个体健康危害极大，可以引起致癌，提高心﹑脑血管疾病的发病率，引起呼吸道疾病等多种危害。为了早期的发现和通报有害的气体，防止对环境的污染和人体得危害，保卫现代化建设，防止因有害而引起的中毒、污染等事故，造成严重的经济损失，甚至危害人的生命安全。目前我国报警器使用十分广阔，不仅可以及时检测工厂的气体，还可以让我们及早做好防患措施。现在有许多城市铺设了煤气管道，使用人口约达二亿人，煤气发生基地及中转站也达几千家。如果这些家用燃气和煤气基地及中转站的报警率按10% 计算，检测报警器的需求量就达2000万台以上。随着全社会对防火防爆及人身安全的重视程度的提高，这个数字会继续增长。因此，研究的检测方法与研制报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题目前，我们已经学习了许多相关知识，如单片机与单片机控制电路，传感器与其相关电路，D/A转换电路，A/D转换电路，放大电路设计，以及语音芯片等，已经具备对信号的采集、放大、传输控制，语音芯片的语音录制及放音控制，微控制电路的应用设计等能力，并具备一定的实践创新能力。 通过对微控制器，语音电路，烟雾传感器电路以及报警电路的整合，形成一个可靠性好稳定度高，性能优良的电路，能够实现对低浓度烟雾的有效检测，并给予语音警示的功能。如果配以精美的外壳，则可以形成一个优秀的有良好社会效益和经济效益的产品。本设计是以单片机为核心，通过烟雾传感器发出的信号对烟雾进行报警，最后通过语音报警电路报警，达到对烟雾报警的目的。 研究内容： 电子语音芯片的录音和放音控制，以及音效的处理和信号的放大烟雾检测装置的选型以及在低浓度下灵敏度域有效检测的方法与算法控制电路的实现方式以及MCU的选型电路的抗干扰能力和可靠吸烟警示器是能够检测环境中的烟雾，并具有报警功能的仪器，仪器的最基本组成部分应包括：烟雾信号采集模数转换电路、单片机控制电路、录音报警电路。 烟雾信号采集电路一般由烟雾传感器和模拟放大电路组成，将烟雾信号转化为模拟的电信号。模数转换电路将从烟雾检测电路送出的模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或等于某个预设值(也就是报警限)，如果大于则启动报警电路发出报警声音，反之则为正常状态，以上是根据报警器应具备的功能，提出的整体设计思路。 烟雾传感器及单片机是可燃烟雾检测报警器的两大核心，根据报警器功能的需要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器及单片机芯片是至关重要的。 本系统由烟雾传感器、A/D转换电路、MCU控制电路、语音模块及功放电路组成。系统组成框图如图2-1所示 图2-1 系统组成框图 本系统采用的是以mq-7为传感器，以AT89C2051作为系统的主控芯片，通过语音录放电路报警的过程。 由于本次设计的是针对公共场所的烟雾，而这些烟雾大多都含有一氧化碳，所以就选用对一氧化碳具有很高灵敏度的mq-7气体传感器。 Mq-7气体传感器特点对一氧化碳具有很高的灵敏度和良好的选择性具有长期的使用寿命和可靠的稳定性 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。二者之间的关系为： Rs/RL = (Vc-VRL) / VRL （2-1） 图电压与co浓度的关系 图为利用回路测得在传感器由洁净空气转移至一氧化碳气氛中时，RL上的信号输出变化情况，输出信号的测定是在一个完整的加热周期（由高电压至低电压2.5分钟）或在两个完整的加热周期内测得。 灵敏度调整： MQ-7型气敏器件对不同种类，不同浓度的气体有不同的电阻值。 因此，在使用此类型气敏器件时，灵敏度的调整是很重要的。当精确测量时，报警点的设定应考虑温湿度的影响。 灵敏度的调整程序： 将传感器连接在应用回路中. 接通电源，通电老化48小时以上. 调整负载电阻RL至获得对应于某一个一氧化碳浓度时所需信号值。 MQ-7型气敏元件的敏感层是用非常稳定的二氧化锡制成的。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。根据MQ-7型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，通过多次调试和测试，得到MQ-7型烟雾传感器与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。 图LM358引脚图 图