1、電氣檢測技術設計(論文)題 目 煙霧光敏報警器 摘 要 在現代社會中由于由于火災和有害氣體中毒而導致死亡的人越來越多，每年給社會帶來了很大的財產損失和社會負擔，但是由于其突發性如果發現不及時很容易造成重大損失，煙霧傳感器就可以很好的解決這個問題。它具有實時性，可以在最快的時間內對火災做出反應，而且具有很高的靈敏度，即使在很低的濃度下也可以進行探測，不僅如此它的成本還很低，容易被消費者接受，便于進行推廣。MQ-2/MQ-2S氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可

2、將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。MQ-2/MQ-2S氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器關鍵字： 實時性；高靈敏度；傳感器目錄第1章 緒 論.1.1 設計背景.1.2 建筑物防災現狀.1.3 設計目的.第2章 原理分析.2.1原理. 2.2報警系統功能設計. 2.3報警系統設計方案.3各部分電路設計3.1單片機.3.2 系統初始化電路.3.3時鐘電路.3.4 聲音報警電.L.3.5 發光報警電路的設計.3.6外部中斷電路. 3.7供電電路. 3.8液晶顯示電路. 3.9

3、光敏傳感器電路. 3.10煙霧傳感器電路.第4章 用Altium Designer軟件繪制原理圖.第5章 實物照片.第6章 根據報警器功能編寫程序.第7章 制作實物并檢測.心得體會.參考文獻.第一章 緒 論1.1 設計背景當今，火災是世界各國人民所面臨的一個共同的災難性問題。它給人類社會造成過不少生命、財產的嚴重損失。火災是威脅公共安全，危害人們生命財產的災害之一。俗話說：“水火無情”；“賊偷一半，火燒全光”。當今，火災是世界各國人民所面臨的一個共同的災難性問題。它給人類社會造成過不少生命、財產的嚴重損失。隨著社會生產力的發展，社會財富日益增加，火災損失上升及火災危害范圍擴大的總趨勢是客觀規律

4、。隨著社會生產力的發展，社會財富日益增加，火災損失上升及火災危害范圍擴大的總趨勢是客觀規律。據聯合國“世界火災統計中心”提供的資料介紹，發生火災的損失，美國不到7年翻一番，日本平均16年翻一番，中國平均12年翻一番。全世界每天發生火災1萬多起，造成數百人死亡。近幾年來，我國每年發生火災約4萬起，死2000多人，傷30004000人，每年火災造成的直接財產損失10多億元，尤其是造成幾十人、幾百人死亡的特大惡性火災時有發生，給國家和人民群眾的生命財產造成了巨大的損失。嚴峻的現實證明，火災是當今世界上多發性災害中發生頻率較高的一種災害，也是時空跨度最大的一種災害。火災的危害性具體體現在以下五個方面。

5、 （1）火災會造成慘重的直接財產損失 （2）火災造成的間接財產損失更為嚴重 。現代社會各行各業密切聯系，牽一發而動全身。一旦發生重、特大火災，造成的間接財產損失之大，往往是直接財產損失的數十倍。 （3）火災會造成大量的人員傷亡 。 （4）火災會造成生態平衡的破壞，據資料統計，我國年均森林火災毀林面積達100萬公頃（我國森林覆蓋率僅為13%，日本60%），森林大面積減少，造成洪水泛濫。 （5）火災會造成不良的社會政治影響 。然而很多火災都是由于發現不及時導致了嚴重的后果，及早發現隱患對于后期的救災具有至關重要的作用。于是煙霧傳感器就應運而生了，而煙霧傳感器以其獨特的優勢，在火災報警和有害氣體檢測

6、起到了至關重要的作用。而基于煙霧傳感器的火災報警器也就順應時代的要求產生了，他克服了很多的不確定性，大大減小了誤報率，在實際生活中有很大的應用價值。1.2建筑物防災現狀在建高層建筑的消防設施缺乏或不完善。由于在建高層建筑物本身的消防設施未建成或不完善，部分在建工地的火災自動報警系統尚未建立或不完善，使初期火情不易被察覺；部分雖有消防設施，但由于未接通水電，此時的消防設施只是“擺設”， 而且施工場地大多采用臨時水源，水壓不足，且大部分工地未設置消防水池；部分建筑工地沒有配備消防器材或配備不足，切存放位置不明顯,隨意丟放現象嚴重，施工周期長的工地滅火器材失效現象嚴重。在建高層建筑內外可燃物質多。在

7、建高層建筑外圍的施工的腳手架和安全防護網大多用可燃材料做成；內部存放大量裝飾、裝修材料多為可燃易燃物品；施工人員臨時搭建的倉庫、食堂、工棚等，這些簡易建筑大部分采用木材、竹子、油氈等可燃材料搭建，里面還存放大量施工人員的生活物品，這都增加了火災的荷載。在建高層建筑內部情況復雜。工程在建過程中，建筑材料堆垛多，腳手架多，存放物多，物品雜亂無章；一些工地為了建筑工地、建筑材料的安全，在一些在建樓層內的通道、樓梯、庫室設置臨時的門、檔板等障礙物，并且沒有必要的安全出口指示標志，使人很難找到安全出口；但與此相反由于正在施工，樓梯間、電梯井等未做防火防煙處理，成為火勢蔓延的途徑。工地周邊的各種建筑材料、

8、垃圾堆積如山，嚴重堵塞消防通道，一旦發生火災，這些都給人員疏散，官兵滅火救援帶來極大的阻礙。安全生產制度落實不嚴，電氣設備設計不規范。筆者深入當地的多處在建高層建筑工地中實地查看，從查看的情況看，雖然大部分工地的相關安全生產制度都能上墻公布，但抓落實不嚴，安全生產管理松懈，管理人員消防安全意識淡薄，麻痹、僥幸心理嚴重，工地中電焊、電工等特種工操作人員缺乏專業培訓。施工方為了趕進度，用人審查制度不嚴，不少特種工都沒有特種行業許可證，屬無證上崗，施工時操作不規范，違反安全生產制度現象時有發生。此外，由于施工現場用電量大，而建筑工地用電是臨時性的，導致安裝極不規范，電線私拉亂接、配電箱隨意安裝現象嚴

9、重。由于電線移動頻繁，致使絕緣層破損，易引起短路而引發火。這些都是在建高層建筑實際存在但又容易被工人忽略的火災隱患。工人消防安全意識淡薄，生活用火用電隱患普遍。由于高層建筑工地施工用電、用氣、用火量大，施工人員者大多為外來務工人員，消防安全意識淡薄，消防安全素質偏低，私拉亂接電線、就地生火做飯、使用液化氣、亂扔煙頭等現象普遍，特別是冬季，有些施工人員甚至燒木材取暖。建筑內部設施一般達不到防火要求，臨時布線過多、過亂，施工現場木料、模板、防護網、裝修貼面材料、油漆、工人的生活物品等都是易燃、可燃物品多，如果生活用火用電稍有不慎，極易引發火災。北京央視北配樓“2。9”火災正突出反映了單位負責人及員

10、工消防安全意識淡薄。1.3 設計目的為了能切實保障人們的生命安全及財產安全不受火災的影響，設計出一種能夠在火災剛剛發生時或者有可燃氣體堆積引起的火災隱患或人員安全時就能報警的裝置，就能極大地減少不良后果的發生。做到防患于未然。報警器通過內部智能處理器感應離散光源、微小的煙粒和氣霧來檢測，一旦檢測到煙霧，立刻通過一個內置的專用IC驅動電路和一個外部壓電式換能器輸出報警聲，使人們及早得知火情，將火災撲滅在萌芽狀態。第2章 原理分析2.1原理本設計煙霧傳感器采用MQ-2，在可燃氣體或煙霧中MQ-2煙霧傳感器的電阻會有相應的變化，MQ-2 氣敏元件的結構和外形如圖1 所示由微型AL2O3 陶瓷管、Sn

11、O2 敏感層,測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有只針狀管腳，其中個用于信號取出，個用于提供加熱電流。圖1：MQ-2實物圖由于當有煙霧或有害氣體產生時引起傳感器變化的是電阻所以用圖2 所示的驅動電路就可以將非電信號轉換成電壓。H兩端接到電源的兩端起預熱的作用。圖2：典型應用電路2.2報警系統功能設計液晶顯示器根據smog信號和see信號，顯示白天與黑夜，安全與危險。當有危險時，顯示并同時聲光報警。當按鍵按下時，外部中斷觸發，跳出報警。當按下復位時，程序重新啟動。2.3報警系統設計方案根據報警器的功能確定設計方案，

12、設計包括硬件和軟件設兩個部分。包括熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機控制電路及相關的控制管理軟件組成。聲、光報警執行電路單片機復位電路傳感器探頭信號處理報警器指示燈驅動圖2.1 報警器設計框圖3各部分電路設計3.1單片機89C52機是高性能單片機，因為受引腳數目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼

13、，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫1時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位

14、。在給出地址1時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入1后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。P3口也可作為AT89C52一些特殊功能口，如下所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T

15、1（記時器1外部輸入）P3.6 （外部數據存儲器寫選通）P3.7 （外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執行MO

16、VX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/VP：當保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，將內部鎖定為RESET；當端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時鐘源驅動器件，應不接。圖3.1 單片機3.2 系統初始化電路復位方法一

17、般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續時間應不小于2us。本報警器是外部手動按鍵復位電路。圖3.2單片機復位電路3.3時鐘電路XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態周期，而每個狀態周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一

18、個機器周期為1us。如圖3.3時鐘電路3.4 聲音報警電路用一個蜂鳴器、三極管和電阻接到單片機P2.1引腳上，當單片機的P2.1引腳被置低電平后蜂鳴器響，當單片機的P2.1引腳被置高電平后，蜂鳴器不響。系統檢測到信號時，蜂鳴器發出“滴答滴答”的聲音，這樣就實現了聲音報警的功能。圖3.4 聲音報警電路3.5 發光報警電路由2個發光二極管接上電阻后連上單片的P1引腳，外接VCC，當單片機的P2.0引腳被置低電平后，發光二極管被點亮，P2.0引腳被置高電平后，發光二極管被熄滅，這樣起到報警作用。圖3.5 發光報警電路（因器件過多，僅以2個示意）3.6外部中斷電路按下手動復位鍵后，系統進入中斷程序，程

19、序使系統停止報警。圖3.6外部中斷電路3.7供電電路通過電腦USB供電，按下開關D9亮，則通電3.8液晶顯示電路D0-D7輸送數據，單片機通過控制RS WR LCDEN的高低電平，控制液晶的顯示3.9光敏傳感器電路光敏傳感器感光，則電阻變小，當可調電阻適當時，電平由高轉低，為單片機所感知3.10煙霧傳感器電路當有煙霧時，smog變為高電平，4 用Altium Designer軟件繪制原理圖打開Altium Designer軟件，進行原理圖繪制，在繪制過程中要注意元件的封裝。5 實物照片6 根據報警器功能編寫程序#include<reg52.h>#define uchar unsig

20、ned char#define uint unsigned intsbit beep=P20;sbit see=P22;sbit smog=P23;sbit lcden=P35;sbit lcdrs=P34;sbit lcdwr=P24;uchar code table0=" S I F E "uchar code table1=" S O S ! "uchar code table2=" D A Y "uchar code table3=" N I G H T "uchar num;uchar i,j,mu,fl

21、ag=1;void dsp();void action0();void action1();void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void write_com(uchar com)lcdrs=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void write_data(uchar date)lcdrs=1;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;void init()lcdwr=0;lcden=0;write_com(

22、0x38);write_com(0x0e);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80+0x10);void dsp()init();if(mu=1)for(num=0;num<12;num+)write_data(table1num);delay(20);elsefor(num=0;num<11;num+)write_data(table0num);delay(20);if(see=0)write_com(0xc0+17);delay(50);for(num=0;num<10;num+)write_data(table2num);delay(40); elsewrite_com(0xc0+17);delay(50);for(num=0;num<13;num+)write_data(table3num);delay(40);for(num=0;num<16;num+)write_com(0x18);delay(20);void main()j=1;EA=1;EX0=1;IT0=1;while(1)dsp;if(smog=1) mu=1;if(mu=1) action1();void action0()dsp();for(i