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基于单片机的烟雾报警器的设计(2011毕业设计).doc

发布时间：2022-06-25 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.47M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘要 随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技 术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越 高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术 发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本 结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器 的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而 设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这 一烟雾监控系统。。 本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其 他电子技术相结合， 设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。其 中选用 MQ-2 型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的 检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格 低廉，使用寿命长。选用的 STC12C5410AD 单片机，其整合了 A/D 转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具 有高速、低 功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产 品。 以 STC12C5410AD 单片机和 MQ-2 型半导体电阻式烟雾传感 器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度 显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一 种结构简单、性能 稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报
    警器。具有一定的实用价值。 关键词：烟雾，报警器，STC12C5410，传感器 Abstract While “information age” the arrival, obtained the remarkable progress as the gain information method - - sensor technology, its application domain is more and more widespread, is more and more high to its request, the demand is more and more urgent.The sensor technology has become weighs one of national science and technology level of development important symbols.Therefore, understood and grasps each kind of sensor the basic structure, the principle of work and the characteristic is extremely important. In order to enhance to the sensor understanding and the understanding, in particular to the smog sensor thorough research as well as its usage and the use, based on practical, widespread and the model principle has designed this system.This article used the monolithic integrated circuit union sensor technology to develop has designed this smog supervisory system.。 The present paper take leaves the minor smog sensor and the monolithic integrated circuit technology unifies as the core and with other electronic technology, designs one kind of technical level good smog alarm apparatus.In which selects the 2M007 semiconductor
    resistance type smog sensor realization smog the examination, has the sensitivity high, responds, the antijamming ability quickly strong and so on the merits, moreover the price is inexpensive, the service life is long.Selects the STC12C5410AD monolithic integrated circuit, its conformity A/D transformed, the hardware multiplier, resources and so on hardware PDM keyer, has high speed, low merits and so on power loss, ultra strong antijamming, is the present similar technology neutral price quite high product. May realize the acousto-optics take the STC12C5410AD monolithic integrated circuit and the 2M007 semiconductor resistance type gas sensor as the core design smog alarm apparatus to report to the police, the breakdown from the diagnosis, the density demonstrated, reports to the police limits the establishment, the time delay reports to the police and with functions and so in position machine serial port correspondence.Is one kind of structure simple, the performance stable, the easy to operate, the price inexpensive, the intellectualized smog alarm apparatus.Has certain practical value. Key word: Smog, alarm apparatus, STC12C5410, sensor 目 录 摘要 1 Abstract 2
    第一章 绪论 6 1.1 论文研究来源、目的和意义 6 1.1.1 论文研究来源 6 1.1.2 论文研究目的和意义 7 1.2 烟雾报警器的国内外现状 8 1.3 本论文主要任务 10 第二章 烟雾检测报警器的方案设计 11 2.1 烟雾检测报警器设计思路 11 2.2 烟雾传感器的选型 12 2.2.1 烟雾传感器介绍 12 2.2.2 烟雾传感器的选定 19 2.2.3 MQ-2 型烟雾传感器的工作原理21 2.2.4 MQ-2 型传感器的特性及主要技术指标23 2.3 烟雾检测报警器整体设计方案 26 2.3.1 烟雾检测报警器工作原理 26 2.3.2 烟雾检测报警器的结构 27 2.3.3 烟雾检测报警器的功能 28 2.3.4 烟雾检测报警器的主要技术指标 29 2.4 本章小结 30
    第三章 烟雾检测报警器的硬件设计 30 3.1 单片机的选型 31 3.1.1 单片机的选择 31 3.1.2 STC12C5410AD 单片机的特点 33 3.2 烟雾检测报警器硬件电路设计 36 3.2.1 信号采集及前置放大电路 36 3.2.2 声音报警电路 39 3.2.3 数码管显示电路 40 3.2.4 状态指示灯及控制键电路 41 3.2.5 报警器故障自诊断电路 43 3.3 本章小结 44 第四章 烟雾检测报警器的软件设计 45 4.1 STC12 系列单片机调试及开发工具 45 4.2 烟雾检测报警器软件流程及设计 46 4.2.1 主程序设计及流程图 46 4.2.2 主程序初始化流程图 48 4.2.3 中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图 49 4.2.4 插值法线性化处理子程序设计及流程图 51 4.2.6 报警子程序设计及流程图 54
    4.2.7 控制按键设计子程序及流程图 55 4.3 本章小结 57 第五章 实验检定及误差分析 57 5.1 烟雾检测报警器检定 57 5.1.1 爆炸下限(LEL)概念介绍 57 5.1.2 实验数据分析 59 5.2 实验误差分析 62 5.3 本章小结 64 结 论 64 参考文献 66 致 谢 69 附 录 1 69 第一章 绪论 1.1 论文研究来源、目的和意义 1.1.1 论文研究来源 随着科技的发展，越来越多的巨大的隐患由于工业生产和人 们的日常生活而产生。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火 灾危害，保护人身和财产安全。保卫社会主义现代化建设，防止
    火灾引起燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生 命安全。 为了减少这类事故的发生，就必须对烟雾进行现场实时检测， 采用先进可靠的安全检测仪表，严密监测环境中烟雾的浓度， 及 早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保工业 安全和 家庭生活安全。因此，研究烟雾的检测方法与研制烟雾报 警 器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。 1.1.2 论文研究目的和意义 为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身 和财产安全。保卫社会主义现代化建设，防止火灾引起燃烧、爆 炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及生命安全。 烟雾检测报警装置是能够检测环境中的烟雾浓度并具 有报 警功能的仪器。该报警装置是石油化学工业、有气体泄漏可能 的 生产工厂及家庭防火防爆必备的仪器。烟雾报警器属于《中华人 民共和国强制检定的工作计量器具目录》中第 46 项，它归类于物 理化学 计量器具。《建筑设计防火规范》(GBJ16-87)第 10.3.2 条 明确规定:“散发可燃烟雾、可燃蒸汽的甲类厂房和场所，应设置 烟雾浓度检测报警装置”。2003 年 12 月，国家执行新的烟雾探测 器标准(GB 15322-2003)《可燃烟雾探测器》，2004 年 10 月国家颁 布《可燃烟雾检测报警器规程 JJG693-2004》，研究新型、性能稳 定、准确监测可燃性气 体，并合乎国家相关规定的报警器具有极
    其重要得意义。 目前我国已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，烟雾检测报警器的需求 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。 近十年来，农村的沼气使用也得到了极大的发展。到 2006 年 底，全 国沼气池数量已达近 1300 万座，这就为检测沼气（主要 成分是甲烷）浓 度的仪器提供了市场。可见，烟雾报警器具有十 分广阔的市场前景。 1.2 烟雾报警器的国内外现状 国外从 20 世纪 30 年代开始研究及开发烟雾传感器，且发展 迅速，一 方面是因为人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒 适性要求提高；另 一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法 规的推动。据有关统计，美 国 1996 年~2002 年烟雾传感器年均 增长率为 27%~30%。随着传感器生产 工艺水平逐步提高，传感 器日益小型化、集成度不断增大，使得烟雾检测 仪器的体积也逐 渐变小，提高了烟雾检测仪器的便携性，更加利于生产、运输及 市场推广。 1963 年 5 月，日本开发完成第一台接触燃烧式家用燃气泄漏 报警器，次年 12 月其改良产品问世，改良的报警器可以检测燃气、
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