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单片机的火灾报警系统设计解析.pdf

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单片机火灾报警系统

烟雾检测报警器设计思路

烟雾检测报警器是能够检测环境中的烟雾浓度,并具有报警功能的仪器,仪

器的最基本组成部分应包括:烟雾信号采集电路、模数转换电路、单片机控制电

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。为方便检测与监控,

使仪器测试人员及用户能够直观地观察到环境中的可燃烟雾浓度值,可将浓度

值送到显示屏中。方便调节报警限,可以加入按键。为使报警装置更加完善,

可以在声音报警基础上,加入光闪报警,变化的光信号可以引起用户注意,弥补

嘈杂环境中声音报警的局限。以上是根据报警器应具备的功能,提出的整体设计

思路。

烟雾传感器的选型

烟雾传感器属于气敏传感器,是气-电变换器,它将可燃性气体在空气中

的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号,通过A/D转换电路将模拟量转换成

数字量后送到单片机,进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工

作。传感器作为烟雾检测报警器的信号采集部分,是仪表的核心组成部分之一。

由此可见,传感器的选型是非常重要的。

烟雾检测报警器整体设计方案

该创新的烟雾检测报警器以STC12C5410AD单片机为控制核心,采用MQ-2

型电阻式半导体传感器采集烟雾信息。

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首先,传感器送来的烟雾浓度对应的微小的电压信号经过放大,转化成较大

的电压信号送入STC12C5410AD单片机;然后,在STC12C5410AD单片机内A/D

转换、浓度比较,对数据进行线性化处理,将数字化电压信号转化成为对应的

十进制浓度值;最后,将实际可燃性气体浓度送入液晶,并判断浓度值是否超

出报警限,当浓度处于正常状态绿灯长亮,当烟雾浓度超出设定的限定值时,

发出声音报警并伴随红灯闪亮。另外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。为提高响应时间,保证传

感器准确地、稳定地工作,报警器需要向烟雾传感器持续输出一个5V的电压。

为了保证其可靠性,在输出5V的电压的同时,进行故障监测。当传感器加热丝

或电缆线和传感器断线或接触不良时,进行故障报警,发出声光报警信号。当

然几种状态的报警信号是各不相同的。

烟雾检测报警器的结构

为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求,设计的可燃性烟雾

报警仪应不仅能在较宽的温度范围工作,而且应具有显示可燃烟雾浓度、故障自

检、延时报警功能及可接计算机进行现场远测和实时控制等功能。其目标是在传

统的烟雾报警仪的基础上,尽量提高准确性,降低成本,缩小体积。

报警器系统结构框图如图所示,系统以单片机为核心,配合外围电路共同完

成信号采集、浓度显示、时间显示、状态显示、声音及闪烁报警、按键输入、故

障自检等功能。报警器采用巡检的工作方式,进行两级报警值设定,并发出不

同的光、声信号。系统应采用高性能的单片机,要求工作稳定、测量精度高、通

用性强、功耗低,保证报警器的精确性及可靠性,而且最好体积小,成本低,

有利于减少报警器的体积,降低报警器的成本。

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可燃性气体检测报警器结构框图

烟雾检测报警器的功能

(1)自诊断故障报警功能

当传感器加热丝或者电缆线发生断线或者接触不良的情况时,报警器发出警

报,并且黄色指示灯闪烁,提醒用户检查传感器或者电路线接触情况,及时排除

故障,保证安全。

(2)烟雾浓度显示

通过液晶屏显示可燃烟雾的浓度值,并且可以切换到设置状态,通过键盘设

置或者更改报警限值,以便于用户或检测人员随时观测烟雾浓度及更改报警限。

(3)烟雾报警功能

当烟雾浓度连续20秒取值都在报警限值之上,蜂鸣器开始报警,且声音越

来越急促,并且伴随红灯闪烁。因为人对变化的信号更为敏感,所以变化的声

音及灯光更容易引起用户的注意。

(4)防止报警器误报功能

快速重复检测及延时报

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