消防火灾自动报警系统.docx

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1、毕 业 论 文火灾监控系系统的设设计作 者 姓姓 名： 赵亮亮 学 科 专专 业： 应用用电子技技术 学 号： 22 指 导 教教 师： 焦冬冬莉 完 成 日日 期：20111-006-009太原工业学学院Taiyuuan Insstittutee off Teechnnoloogy毕业设计（论论文）任任务书姓 名：x专业：x班 级：x学号：x指导教师：x职 称：x完成时间：x毕业设计（论论文）题题目：消防火灾自自动报警警系统设计目标：利用传感器器技术和和单片机机及模拟拟、数字电电路的理理论知识识，设计计实现用用传感器器件和单单片机组成一个高高灵敏自自动报警警的小型型消防火火灾自动动报警系系统

2、技术要求：1 报警器工作作方式：现场固固定安装装，自然然扩散进进行采样样，长年年连续运运行。2 工作环境温温度：检检测器 -500C-50C；报报警器00C-5000C3 工作环境湿湿度：85%RH4 报警方式：烟雾泄泄漏声光光报警、自自诊断故故障报警警5 响应时间：30SS。所需仪器设设备：计算机一台台、C551试验验箱、伟福仿仿真软件件等成果验收形形式：原理图、仿仿真结果果参考文献：传感器与与检测技技术、单单片机原原理及应应用、SSTC112C554100AD系系列单片片机器件件手册时间安排15周-6周立题论证39周-13周周仿真调试27周-8周方案设计414周-166周成果验收指导教师：

3、教研室室主任：系主任任：毕 业 论论 文火灾监控系系统的设设计作 者 姓姓 名： 赵亮亮 学 科 专专 业： 应用用电子技技术 学 号： 22 指 导 教教 师： 焦冬冬莉 完 成 日日 期：20111-006-009太原工业学学院Taiyuuan Insstittutee off Teechnnoloogy设 计 任任 务 书题 目:火灾监监控系统统的设计计 设计工作量量:1、2、3、4、设 计 日日 期：发题日期: 20010年04月226日完成日期: 20010年006月118日设 计 者者：班 级088702221 学 号 222 姓 名 赵亮 指导教师 焦冬冬莉 指导教师评评语： 成

4、绩绩：指导教师（签签名）：年 月月 日评阅教师评评语： 成绩绩：评阅教师（签签名）： 年 月月 日 火灾监控系系统的设设计摘要随着“信息息时代”的的到来，传传感器技技术得到到了显著著的进步步，他的的应用领领域越来来越广泛泛，要求求也越来越越高，需需求越来来越迫切切。传感感器技术术已成为为衡量一一个国家家科学技技术发展展水平的的重要标标志之一一。因此此，了解解并掌握握各类传传感器的的基本结结构、工工作原理理及特性性是非常常重要的的。为了提高人人们对传传感器的的认识和和了解，尤尤其是对对烟雾传传感器的的用法与与用途的的了解，基基于实用用、广泛泛和典型型的原则则而设计计了本系系统。本本文利用用单片机

5、机结合传传感器技技术开发发设计了了这一烟烟雾监控控系统。本论文以电电阻式烟烟雾传感感器和单单片机技技术为核核心并与与其他电电子技术术相结合合，设计计出一种种技术水水平较好好的烟雾雾报警器器。其中中选用MMQ-22型半导导体可燃燃气体敏敏感元件件烟雾传传感器实实现烟雾雾的检测测，具有有灵敏度度高、响响应快、抗抗干扰能能力强等等优点，而而且价格格低廉，使使用寿命命长。选选用的SSTC112C554100AD单单片机，其其整合了了A/DD转换、硬硬件乘法法器、硬硬件脉宽宽调制器器等资源源，具有有高速、低低功耗、超超强抗干干扰等优优点，是是目前同同类技术术中性价价比较高高的产品品。以STC112C55

6、4100AD单单片机和和MQ-2型半半导体电电阻式烟烟雾传感感器为核核心设计计的烟雾雾报警器器可实现现声光报报警、故故障自诊诊断、浓浓度显示示、报警警限设置置、延时时报警及及与上位位机串口口通信等等功能。是是一种结结构简单单、性能能 稳定定、使用用方便、价价格低廉廉、智能能化的烟烟雾报警警器。具具有一定定的实用用价值。关键词 烟雾，报报警器，SSTC112C554100，传感感器Fire monnitoorinng ssysttem dessignn AbstrracWith thee arrrivval of thee iinfoormaatioon aage, tthe sennsorr

7、teechnnoloogy havve mmadee siigniificcantt prrogrresss, hhe iis mmoree annd mmoree exxtennsivve aappllicaatioon ffielld oof rrequuireemennts, moore andd moore is alsso hhighh, ddemaand morre aand morre uurgeent. Thhe ssenssor tecchnoologgy hhas beccomee thhe mmeassuree off a nattionnal sciiencce aan

8、d tecchnoologgy ddeveeloppmennt lleveel oone of thee immporrtannt mmarkks. Theerefforee, uundeersttandd annd mmastter thee baasicc sttruccturre oof oof aall kinnds of sennsorrs, worrk pprinncipple andd chharaacteerissticcs iis vveryy immporrtannt. In orrderr too immproove thee peeoplle oof tthe senn

9、sorr too knnow andd unnderrstaand, esspecciallly forr smmokee seensoor oof uusagge wwithh usse oof uundeersttanddingg, bbaseed oon ppraccticcal, wiidelly aand typpicaal pprinncipple andd deesiggn tthe sysstemm. TThiss paaperr USSES sinnglee seensoor ttechhnollogyy coombiinedd wiith devveloopmeent an

10、dd deesiggn tthe smooke conntrool ssysttem. Thhis papperss too thhe rresiistiive sennsorr annd ssinggle chiip mmicrrocoompuuterr smmokee teechnnoloogy as thee coore andd wiith othher eleectrroniic ttechhnollogiies, deesiggn aa kiind of tecchniicall leevell iss goood smooke alaarm. Ammongg thhem choo

11、osee MQQ-tyype 2 ssemiiconnducctorr coombuustiiblee gaas ssenssitiive commponnentts ssmokke ssenssor to makke tthe smooke dettecttionn, hhas a hhighh seensiitivvityy, ffastt reespoonsee annd sstroong antti-iinteerfeerennce abiilitty aand othher advvanttagees, andd thhe ppricce iis llow, seerviice li

12、ffe llongg. TThe sellecttionn off STTC122C54410AAD mmicrrocoontrrolller, thhe iinteegraatioon oof AA/D connverrsioon, harrdwaare on timme-mmulttipllierr, hharddwarre ppulsse wwidtth oomduulattross annd rresoourcces, haas hhighh sppeedd, llow powwer connsummptiion, sttronng aantii-jaammiing andd otth

13、err addvanntagges, iss siimillar in thee teechnnoloogy of higgh ccostt peerfoormaancee prroduuctss. To STTC122C54410AAD ssinggle-chiip mmicrrocoompuuterr annd MMQ-ttypee 2 semmicoonduuctoor rresiistiive sennsorr ass thhe ccoree deesiggn oof ssmokke ssmokke aalarrm ccan achhievve ssounnd aand ligght

14、alaarm, faaultt diiagnnosiis, conncenntraatioon, thee allarmm liimitt thhat setttinng, dellay alaarm andd annd tthe uppper serriall coommuuniccatiion etcc. FFuncctioon. Is a kkindd off siimplle sstruuctuure, sttablle pperfformmancce, eassy tto uuse, innexppenssivee annd iinteelliigennt ssmokke aalar

15、rm. Hass ceertaain praactiicall vaaluee. 、Key WWordds：Smooke, allarmm, SSTC112C554100, ssenssor目 录第1章绪论论11.1 概述11.2 发展趋趋势11.3 现状及及特点11第2章烟雾雾检测报报警器的的方案设设计32.1 烟雾检检测报警警器的设设计思路路32.2 烟雾传传感器的的选型332.2.11 烟烟雾传感感器介绍绍32.2.22 烟烟雾传感感器的选选定52.3 烟雾检检测报警警器的整整体设计计方案662.3.11 烟烟雾检测测报警器器的工作作原理662.3.22 烟烟雾检测测报警器器的结构构72

16、.3.33 烟烟雾检测测报警器器的功能能7第3章烟雾雾检测报报警器的的硬件设设计93.1 单片机机的选型型93.2 烟雾检检测报警警器硬件件电路的的设计1103.2.11 信信号采集集及前置置放大电电路1003.2.22 声声音报警警电路1113.2.33 数数码管显显示电路路123.2.44 状状态指示示灯及控控制键电电路1333.2.55报警器器故障自自诊断电电路 第4章烟雾雾检测报报警器的的软件设设计1554.1 STCC12系系列单片片机调试试及开发发工具1154.2 烟雾检检测报警警器软件件流程及及设计1154.2.11 主主程序设设计及流流程图1164.2.22 主主程序初初始化流

17、流程图1174.2.33 中中位值平平均滤波波法数字字滤波子子程序设设计及流流程图1174.2.44 插插值法线线性化处处理子程程序设计计及流程程图1884.2.55 报报警子程程序设计计及流程程图1994.2.66 控控制按键键设计子子程序及及流程图图20第5章误差差分析221结论22致谢23参考文献224火灾监控系系统第1章绪论论1.1概述述火灾监控系系统，一一般由火火灾探测测器、区区域报警警器和集集中报警警器组成成；也可可以根据据工程的的要求同同各种灭灭火设施施和通讯讯装置联联动，以以形成中中心控制制系统，即由自自动报警警、自动动灭火、安安全疏散散、系统统过程显显示、消消防档案案管理等等

18、组成一一个完整整的消防防控制系系统。 火灾探探测器是是探测火火灾的仪仪器，由由于在火火灾发生生的阶段段，将伴伴随产生生烟雾、高高温和火光。这这些烟、热热和光可可以通过过探测器器转变为为电信号号报警或或使自动动灭火系系统启动动，及时时扑灭火火灾。 区域报报警器能能将所在在楼层之之探测器器发出的的信号转转换为声声光报警警，并在在屏幕上上显示出出火灾的的房间号号；同时时还能监监视若干干楼层的的集中报报警器、输出信信号或控控制自动动灭火系系统。 集中报报警是将将接收到到的信号号以声光光方式显显示出来来，其屏屏幕上也也具体显显示出着着火的楼楼层和房房间号，机机上停走走的时钟钟记录下下首次报报警时间间性，

19、利利用本机机专用电电话，还还可迅速速发出指指示和向向消防队队报警。此此外，也也可以控控制有关关的灭火火系统或或将火灾灾信号传传输给消消防控制制室。1.2发展展趋势二十多年前前，中国国的消防防报警产产品刚刚刚起步，无无论产品品技术含含量、产产品系列列完整性性、使用用性，还还是社会会影响程程度都是是相当低低的。国国外的产产品和品品牌占领领了中国的的大部分分市场。由由于中国国的建设设正在飞飞速发展展，市场场大的惊惊人，难难道这由由中国发发展带来来的成果果任由由外外国企业业来瓜分分吗？可幸幸的是中中国企业业抓住了了机遇，顶顶住了挑挑战，通通过几次次产品更更新换代代，就使使自己的的产品紧紧紧跟上上了国际

20、际水平，并并且夺回回了大部部分国内内市场，使使得现在在大多国国外产品品只有招招架之功功，这是是典型的的自力更更生，走走自己的的路。当当然目前前而言，我我们基本本占据的的是国内内市场，对对外还刚刚开始。中中国企业业正在充充分准备备进军海海外市场场。1.3现状状及特点点消防报警产产品是一一个系列列产品，包包括火灾灾探测设设备、信信息传输输设备、报报警分析析控制器器、消防防控制联联动。是是物理传传感技术术、自动动控制、计计算机技技术、数数据传输输和管理理、智能能楼宇等等技术的的综合集集成，属属于高新新技术。由于中国多年的基本建设的发展，这个行业也得到发展，具备了和国外知名企业抗衡的能力。目前中国许多

21、高新技术的行业中，中国企业大多做的是下游的制造和服务，分取极少一部分的利润，像消防报警产品那样又拥有自我知识产权，又拥有大量市场的行业其实是很少的。在消防报警警产品的的技术含含量上，国国内产品品和国外外产品差差距不是是很大，许许多指标标已经超超越，存存在的问问题是：类似于于国外消消防报警警产品的的大批量量规模化化的生产产才刚起起步，有有待于积积累经验验和技术术；也因因此在产产品一致致性和长长期稳定定性上有有一些差差距；国国内正在在形成权权重的大大型企业业和集团团，这样样可以带带领国内内的各家家企业去去挑战海外外市场，并并最终占占领海外外的消防防报警市市场。第2章烟雾雾检测报报警器的的方案设设计

22、2.1烟雾雾检测报报警器的的设计思思路烟雾检测报报警器是是能够检检测环境境中的烟烟雾浓度度，并具具有报警警功能的的仪器，仪仪器的最最基本组组成部分分应包括括：烟雾雾信号采采集电路路、模数数转换电电路、单单片机控控制电路路。烟雾信号采采集电路路一般由由烟雾传传感器和和模拟放放大电路路组成，将将烟雾信信号转化化为模拟拟的电信信号。模模数转换换电路将将从烟雾雾检测电电路送出出的模拟拟信号转转换成单单片机可可识别的的数字信信号后送送入单片片机。单单片机对对该数字字信号进进行滤波波处理，并并对处理理后的数数据进行行分析，是是否大于于或等于于某个预预设值(也就是是报警界界限)，如如果大于于则启动动报警电电

23、路发出出报警声声音，反反之则为为正常状状态。为为方便检检测与监监控，使使仪器测测试人员员及用户户能够直直观地观观察到环环境中的的可燃烟烟雾浓度度值，可可将浓度度值送到到数码管管显示。方方便调节节报警限限，可以以加入按按键。为为使报警警装置更更加完善善，可以以在声音音报警基基础上，加加入闪光光报警，变变化的光光信号可可以引起起用户注注意，弥弥补嘈杂杂环境中中声音报报警的局局限。以以上是根根据报警警器应具具备的功功能，提提出的整整体设计计思路。2.2烟雾雾传感器器的选型型烟雾传感器器属于气气敏传感感器，是是气电变换换器，它它将可燃燃性气体体在空气气中的含含量(即即浓度)转化成成电压或或者电流流信号

24、，通通过A/D转换换电路将将模拟量量转换成成数字量量后送到到单片机机，进而而由单片片机完成成数据处处理、浓浓度处理理及报警警控制等等工作。传传感器作作为烟雾雾检测报报警器的的信号采采集部分分，是仪仪表的核核心组成成部分之之一。由由此可见见，传感感器的选选型是非非常重要要的。2.2.11烟雾传传感器介介绍1. 烟雾雾传感器器的分类类 烟雾传感器器种类繁繁多，从从检测原原理上可可以分为为三大类类： (1)利用用物理化化学性质质的烟雾雾传感器器：如半半导体烟烟雾传感感器、接接触燃烧烧烟雾传传感器等等。 (2)利用用物理性性质的烟烟雾传感感器：如如热导烟烟雾传感感器、光光干涉烟烟雾传感感器、红红外传感

25、感器等。(3)利用用电化学学性质的的烟雾传传感器：如电流流型烟雾雾传感器器、电势势型气体体传感器器等。 2. 烟雾雾传感器器应满足足的基本本条件一个烟雾传传感器可可以是单单功能的的，也可可以是多多功能的的；可以以是单一一的实体体，也可可以是由由多个不不同功能能传感器器组成的的阵列。但但是，任任何一个个完整的的烟雾传传感器都都必须具具备以下下条件： (1)能选选择性地地检测某某种单一一烟雾，而而对共存存的其它它烟雾不不响应或或低响应应； (2)对被被测烟雾雾具有较较高的灵灵敏度，能能有效地地检测允允许范围围内的烟烟雾浓度度；(3)对检检测信号号响应速速度快，重重复性好好；(4)长期期工作稳稳定性

26、好好； (5)使用用寿命长长； (6)制造造成本低低，使用用与维护护方便。3. 常见见烟雾传传感器简简介下面对工业业上常用用的几种种烟雾传传感器作作简单介介绍。(1)半导导体烟雾雾传感器器。半导体体烟雾传传感器包包括用氧氧化物半半导体陶陶瓷材料料作为敏敏感体制制作的烟烟雾传感感器，以以及用单单晶半导导体器件件制作的的烟雾传传感器。自自19662年半半导体金金属氧化化物烟雾雾传感器器问世以以来，由由于具有有灵敏度度高、响响应快、输输出信号号强、耐耐久性强强、结构构简单、价价格便宜宜等诸多多优点，得得到了广广泛的应应用。该该传感器器己成为为世界上上产量最最大、使使用最广广的烟雾雾传感器器之一。按按

27、照敏感感机理分分类，可可分为电电阻型和和非电阻阻型。 (2)固体体电解质质烟雾传传感器。固体电电解质烟烟雾传感感器使用用固体电电解质气气敏材料料作为气气敏元件件，其原原理是利利用气敏敏材料在在通过烟烟雾时产产生电阻阻，测量量其形成成电动势势从而测测量气体体浓度。由由于这种种传感器器电导率率高，灵灵敏度和和选择性性好，因因而得到到了广泛泛的应用用，几乎乎打入了了石化、环环保、矿矿业等各各个领域域，其产产量仅次次于半导导体烟雾雾传感器器的一类类传感器器。但这这种传感感器制造造成本高高，检测测烟雾范范围有限限，在检检测环境境污染领领域中有有优势。 (3)接触触燃烧式式传感器器。当易燃燃烟雾接接触这种

28、种被催化化物覆盖盖的传感感器表面面时会发发生氧化化反应而而燃烧，故故得名接接触燃烧烧式传感感器。接接触燃烧烧式烟雾雾传感器器的检测测元件一一般为铂铂金属丝丝(也可可表面涂涂铂、钯钯等稀有有金属催催化层)，使用用时将铂铂丝通电电，保持持3000C4000C的高温温，此时时若与烟烟雾接触触，烟雾雾就会在在稀有金金属催化化层上燃燃烧，因因此铂丝丝的温度度会上升升，铂丝丝的电阻阻值也上上升；通通过测量量铂丝的的电阻值值变化的的大小，就就知道烟烟雾的浓浓度。 (4)高分分子烟雾雾传感器器。利用高高分子气气敏材料料制作的的烟雾传传感器近近年来得得到很大大的发展展。高分分子气敏敏材料在在遇到特特定烟雾雾时，

29、其其电阻、介介电常数数、材料料表面声声波传播播速度和和频率、材材料重量量等物理理性能发发生变化化。高分分子气敏敏材料由由于具有有易操作作性、工工艺简单单、常温温选择性性好、价价格低廉廉、易与与微结构构传感器器和声表表面波器器件相结结合，在在毒性烟烟雾和食食品鲜度度等方面面的检测测中具有有重要作作用。高高分子烟烟雾传感感器具有有对特定定烟雾分分子灵敏敏度高，选选择性好好，且结结构简单单，能在在常温下下使用，可可以弥补补其它烟烟雾传感感器的不不足。 (5)电化化学传感感器。电化学学传感器器由膜电电极和电电解液封封装而成成。烟雾雾浓度信信号将电电解液分分解成阴阴阳带电电离子，通通过电极极将信号号传出

30、。它它的优点点是：反反映速度度快、准准确、稳稳定性好好、能够够定量检检测，但但寿命较较短(大大约两年年)。它它主要适适用于毒毒性烟雾雾检测。目目前国际际上绝大大部分毒毒气检测测采用该该类型传传感器。 (6)热传传导传感感器。热传导导传感器器与接触触燃烧式式传感器器具有类类似的结结构形式式，但是是测量原原理不同同。它的的测量原原理是：将加热热后的铂铂电阻线线圈置于于目标烟烟雾中，由由于向目目标烟雾雾传送热热量造成成温度降降低，引引起电阻阻值变化化，传感感器即测测量电阻阻值的变变化情况况。温度度的变化化情况是是目标烟烟雾热传传导率的的函数，而而对于一一种给定定的烟雾雾或汽化化物，热热传导率率是它固

31、固有的物物理特性性。 (7)红外外传感器器。红外传传感器通通常用两两束红外外光进行行烟雾测测量，主主光束通通过测量量元件内内的目标标烟雾，参参考光束束通过比比较元件件内的参参考烟雾雾。在测测量和比比较元件件中，红红外射线线被烟雾雾有选择择地吸收收了。未未吸收的的红外光光由光电电探测器器测量，产产生一个个正比于于目标烟烟雾浓度度的差分分信号。非非扩散式式红外探探测器NNDIRR (nnon-dissperrsivve IIR )是其中中的一种种，所有有的未吸吸收光全全部以最最小的扩扩散和损损耗被记记录下来来。 不同的烟雾雾吸收不不同波长长的IRR，所以以传感器器根据目目标烟雾雾而调整整，典型型应

32、用包包括测量量CO和和CO22、冷冻冻剂烟雾雾和一些些易燃气气。由于于非碳氢氢化合物物易燃烟烟雾(如如氢)不不吸收电电磁谱中中IR部部分的能能量，所所以这种种传感器器可以精精确地测测量碳氢氢化合物物，并具具有最小小的交叉叉灵敏度度，而且且不受其其它烟雾雾的腐蚀蚀以及高高浓度目目标烟雾雾的影响响。 4. 常见见烟雾传传感器可可检测烟烟雾种类类 由于烟雾的的种类繁繁多，一一种类型型的烟雾雾传感器器不可能能检测所所有的气气体，通通常只能能检测某某一种或或两种特特定性质质的烟雾雾。例如如氧化物物半导体体烟雾传传感器主主要检测测各种还还原性烟烟雾，如如CO、HH2、C2H5OH、CCH3OH等等。固体体

33、电解质质烟雾传传感器主主要用于于检测无无机烟雾雾，如OO2、COO2、H2、Cll2、SOO2等。表表2-11简要列列举出已已经研究究、开发发的各类类烟雾传传感器及及其可检检测的气气体种类类。传感器种类类C0CO2 HH2S NNH3HCNHCICOCI22CI2 NNOXSO2O2CH4C3H2H2H2O半导体气体体传感器器固体电解质质传感器器接触燃烧式式传感器器电化学式传传感器高分子电解解质气体体传感器器注：好 不太好好表2-1 各类类烟雾传传感器及及其可检检测的气气体种类类2.2.22烟雾传传感器的的选定烟雾检测报报警器主主要应用用在石油油、化工工、冶金金、油库库、液化化气站、喷喷漆作业

34、业等易发发生可燃燃烟雾泄泄漏的场场所，根根据报警警器检测测烟雾种种类的要要求，一一般选用用接触燃燃烧式烟烟雾传感感器和半半导体烟烟雾传感感器。使用接触燃燃烧式传传感器，其其探头的的阻缓及及中毒，是是不可避避免的问问题。阻阻缓是当当在烟雾雾与空气气的混合合物中含含有硫化化氢等含含硫物质质的情况况下，则则有可能能在无焰焰燃烧的的同时，有有些固态态物质附附着在催催化元件件表面，阻阻塞载体体的微孔孔，从而而引起响响应缓慢慢反应滞滞缓，灵灵敏度降降低。虽虽然将阻阻缓的传传感器再再放回新新鲜空气气环境中中有得到到某种程程度的恢恢复的可可能，但但是如果果长期暴暴露在这这样的环环境中，其其灵敏度度会不断断下降

35、，导导致传感感器最终终丧失检检测烟雾雾的能力力。中毒毒是如果果环境空空气中含含有硅烷烷之类的的物质时时，则传传感器将将使催化化元件产产生不可可逆转的的中毒，以以致灵敏敏度很快快就丧失失。当怀怀疑检测测环 境境中存在在这些物物质时，经经常对探探头进行行标定，是是必须且且有效的的办法。 因此，经常常对传感感器进行行标定，是是保证其其准确性性的必要要的途径径。一般般连续使使用两个个月后应应对传感感器进行行量程校校准，这这种经常常性对传传感器的的维护，无无形中加加大了工工作人员员的工作作量，同同时增加加了报警警器的维维护成本本。半导体烟雾雾传感器器包括用用氧化物物半导体体陶瓷材材料作为为敏感体体制作的

36、的烟雾传传感器以以及用单单晶半导导体器件件制作的的烟雾传传感器，它它具有灵灵敏度高高，响应应快、体体积小、结结构简单单，使用用方便、价价格便宜宜等优点点，因而而得到广广泛应用用。半导导体烟雾雾传感器器的性能能主要看看其灵敏敏度、选选择性(抗干扰扰性)和和稳定性性(使用用寿命)。 经过对比上上述两种种烟雾传传感器的的应用特特性，发发现半导导体烟雾雾传感器器的优点点更加突突出：灵灵敏度高高、响应应快、抗抗干扰性性好、使使用方便便、价格格便宜，且且不会发发生探头头阻缓及及中毒现现象，维维护成本本较低等等。因此此，本设设计采用用半导体体烟雾传传感器作作为报警警器烟雾雾信息采采集部分分的核心心。而在在众

37、多半半导体气气体传感感器中，本本设计选选用MQQ-2型型烟雾传传感器，这这种型号号的传感感器不但但具备一一般半导导体烟雾雾传感器器灵敏度度高、响响应快、抗抗干扰能能力强、寿寿命长等等优点。 2.3烟雾雾检测报报警器的的整体设设计方案案2.3.11烟雾检检测报警警器的工作原原理本论文中的的烟雾检检测报警警器以SSTC112C554100AD单单片机为为控制核核心，采采用MQQ-2型型电阻式式半导体体传感器器采集烟烟雾信息息。 首先，传感感器送来来的烟雾雾浓度对对应的微微小的电电压信号号经过放放大，转转化成较较大的电电压信号号送入SSTC112C554100AD单单片机；然后，在在STCC12CC

38、54110ADD单片机机内A/D转换换、浓度度比较，对对数据进进行线性性化处理理， 将将数字化化电压信信号转化化成为对对应的十十进制浓浓度值；最后，将将实际可可燃性气气体浓度度送入液液晶，并并判断浓浓度值是是否超出出报警限限，当浓浓度处于于正常状状态绿 灯长亮亮，当烟烟雾浓度度超出设设定的限限定值时时，发出出声音报报警并伴伴随红灯灯闪亮。另另外由于于烟雾传传感器需需要在加加热状态态下工作作，温度度越高，反反应越快快，响应应时间和和恢复时时间就越越快。为为提高响响应时间间，保证证传感器器准确地地、 稳稳定地工工作，报报警器需需要向烟烟雾传感感器持续续输出一一个5VV的电压压。为了了保证其其可靠性

39、性，在输输出5VV的电压压的同时时，进行行故障监监测。当当传感器器加热丝丝或电缆缆线和传传感器断断线或接接触不良良时，进进行故障障报警，发发出声光光报警信信号。当当然几种种状态的的报警信信号是各各不相同同的。 2.3.22烟雾检检测报警警器的结结构为适应家庭庭和工业业等场所所对可燃燃性易爆爆烟雾安安全性要要求，设设计的可可燃性烟烟雾报警警仪应不不仅能在在较宽的的温度范范围工作作，而且且应具有有显示可可燃烟雾雾浓度、故故障自检检、延时时报警功功能及可可接计算算机进行行现场远远测和实实时控制制等功能能。其目目标是在在传统的的烟雾报报警仪的的基础上上，尽量量提高准准确性，降降低成本本，缩小小体积。

40、报警器系统统结构框框图如图图2-1所示，系系统以单单片机为为核心，配配合外围围电路共共同完成成信号采采集、浓浓度显示示、时间间显示、状状态显示示、声音音及闪烁烁报警、按按键输入入、故障障自检等等功能。报报警器采采用巡检检的工作作方式，进进行两级级报警值值设定，并并发出不不同的光光、声信信号。系系统应采采用高性性能的单单片机，要要求工作作稳定、测测量精度度高、通通用性强强、功耗耗低，保保证报警警器的精精确性及及可 靠靠性，而而且最好好体积小小，成本本低，有有利于减减少报警警器的体体积，降降低报警警器的成成本。图2-1可可燃性气气体检测测报警器器结构框框图2.3.33烟雾检检测报警警器的功功能1.

41、 自诊诊断故障障报警功功能 当传感器加加热丝或或者电缆缆线发生生断线或或者接触触不良的的情况时时，报警警器发出出警报，并并且黄色色指示灯灯闪烁，提提醒用户户检查传传感器或或者电路路线接触触情况，及及时排除除故障，保保证安全全。 2. 烟雾雾浓度显显示通过液晶屏屏显示可可燃烟雾雾的浓度度值，并并且可以以切换到到设置状状态，通通过键盘盘设置或或者更改改报警限限值，以以便于用用户或检检测人员员随时观观测烟雾雾浓度及及更改报报警限。 3. 烟雾雾报警功功能 当烟雾浓度度连续220秒取取值都在在报警限限值之上上，蜂鸣鸣器开始始报警，且且声音越越来越急急促，并并且伴随随红灯闪闪烁。因因为人对对变化的的信号

42、更更为敏 感，所所以变化化的声音音及灯光光更容易易引起用用户的注注意。 4.防止报报警器误误报功能能 快速重复检检测及延延时报警警可以区区别出是是管道中中可燃烟烟雾的泄泄漏，还还是由于于打开阀阀门时的的微量烟烟雾的散散失。 5.看门狗狗自检单单片机状状态功能能 调用单片机机中的看看门狗程程序，定定时检查查单片机机工作状状态，一一旦发现现单片机机出现死死循环状状态，立立即复位位，保证证报警器器工作正正常。 6.与上位位机通讯讯功能 可以实现与与计算机机串口通通讯，对对报警器器采取统统一控制制，以及及便于采采集和处处理数据据，也可可以在计计算机上上更改报报警限值值等。 7.自动控控制相关关安全装装

43、置的扩扩展功能能 留有继电器器接口，可可以带动动排风扇扇或大功功率蜂鸣鸣器，也也可以控控制管道道电子阀阀门，可可在报警警的同时时自动启启动相关关安全装装置。 第3章 烟雾检测报报警器的的硬件设设计在报警仪的的设计中中，单片片机是其其核心部部件。它它一方面面要接收收来自传传感器送送来的烟烟雾浓度度对应的的模拟信信号和故故障检测测信号，另另一方面面要对两两种信号号分别进进行处理理，控制制后续电电路进行行相应动动作；与与此同时时查询是是否有键键按下的的请求。在在单片机机完成这这些的工工作中，尤尤其是信信号处理理中，比比较浓度度值后送送入显示示的软件件实现比比较复杂杂，要求求单片机机具备较较快的运运算

44、速度度，使检检测人员员能够较较准确地地观测到到烟雾浓浓度，并并根据情情况做进进行相应应处理。并并且也要要考虑选选择低价价实用的的机型，并并为研制制同一系系列的低低功耗产产品做准准备。根根据多方方面的比比较，本本设计选选用宏晶晶科技生生产的SSTC112系列列单片机机。 3.1单片片机的选选型单片机是烟烟雾检测测报警器器的核心心部件，一一方面它它要接收收来自传传感器的的烟雾浓浓度的模模拟信号号和故障障检测信信号，另另一方面面要对两两种信号号分别进进行处理理，控制制后续电电路的相相应工作作；同时时，查询询是否有有键按下下的命令令。在单单片机实实现的功功能中，将将模数转转换后的的信号做做数字滤滤波，

45、再再进行线线性化处处理，然然后送数数码管显显示，这这一过程程的软件件实现，需需要单片片机有较较快的运运算速度度，使仪仪表监测测人员能能够观测测到实时时的烟雾雾浓度，并并进行相相应处理理。同时时，在能能够满足足报警器器设计的的计算速速度及接接口数的的要求的的同类型型单片机机中，要要考虑选选择价格格低廉且且体积轻轻巧的机机型，在在保证了了报警器器的精确确性、可可靠性及及抗干扰扰性的基基础上，能能够不提提高成本本，缩小小体积。 如今市面上上比较普普遍的单单片机有有80551系列列与STTC系列列。 8051单单片机虽虽然应用用普遍，工工具多，易易上手，片片源广，价价格低，但但是速度度慢，功功耗大，适适合民用用，商用用，不适适合工业业用途。STC单片片机是MMICRROCHHIP公公司的产产品，其其突出