烟雾火灾报警器开题报告.docx

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1、本科毕业设计（论文）开题报告论文题目：基于单片机的火灾自动报警系统的设计与开发120706202电子科学与技术探讨员学生姓名：舒伟学号:二级学院名称：电子信息学院专业:指导教师：金步平职称:合作/企业老师： 职 称:填表日期：2015年12月23日一、前三1.1选题背景与意义随着科技的发展，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。为了早期发觉和通报火灾，防止和削减火灾危害，爱护人身和财产平安，须要 建立火灾自动报警系统。单片机与烟雾传感器是烟雾报警器系统的两大核心。单片机好比一个桥梁，联 系着传感器和报警电路设备。近几年来，单片机已逐步深化应用到工农业生产各部 门与人们生活的

2、各个方面。各种类型的单片机也依据社会的需求而开发出来。单片 机是器件级计算机系统，事实上它是一个微限制器或微处理器。由于它功能齐全， 体积小，成本低，因此它可以应用到全部电子系统中。同样，它也可以广泛应用于 报警技术领域，使各类报警装置的功能更加完善，牢靠性大大提高，以满足社会发 展的须要。而传感器作为信息技术系统的“感官”器件，假如没有“感官”感受信 息，或者“感官”迟钝，都难以形成高精度、高速度的限制系统。美国曾把二十世 产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS系列单片 机以其优越的性能、成熟的技术与高牢靠性和高性能价格比，快速占据了工业测控 和自动化工程应用的主

3、要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。其中，51系列 单片机的优点是价钱便宜,1/0 口多,程序空间大。因此，测控系统中，运用51系列 单片机是最志向的选择，因此设计采纳STC89c52。2. 2. 3 STC89C52单片机简介STC89C52是一种低功耗、高性能CM0S8位微限制器，具有8K可编程Flash存 储器。运用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51产品指令和引脚完全兼 容。片上Flash允许程序存储器在线可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥 有灵活的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式限制应用 系统供应高敏捷、超有效的解决方案。STC

4、89C52具有以下标准功能：8k字节Flash, 256字节RAM, 32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/ 计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振与时钟电路。另外， STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下, CPU停止工作，允许RAM定时器/计数器、串口、中断接着工作。掉电爱护方式下, RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复 位为止。这一模块以单片机为中心把程序代码烧进去然后外围接上复位电路、振荡 电路、键盘限制、LED显示电路、报警电路等子模块。2. 2.4单片机的引脚

5、功能描述下面对STC89C52各引脚的功能进行较为具体的介绍： 1）电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）：电源端为+5VVss（20脚）：接地端。2）时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容的一端。在单片机内部它是振荡电路反 向放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采纳外部时针电路时, 该引脚输入外时钟脉冲。要检查STC89C52的振荡电路是否正常工作，可用示波器查 看XTAL2端是否有脉冲信号输出。XTALK19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端。在片内，它是振荡电路反向 放大器的输入端。在采纳外部时钟时，该引脚必需接地。3）限制信号脚RS

6、T ALE PSEN和EA。RST（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效。在此输入端保持两个机器周 期（24个时钟振荡周期）的高电平常，就可以完成复位操作。ALE/PROG （30引脚）：地址锁存允许信号端。当STC89c52上电正常工作后， ALE引脚不断向外输出正脉冲信号。此频率为振荡器频率fosc的1/6,当CPU访问 片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的限制信号。在CPU访问片外数 据存储时，每取值一次（一个机器周期）会丢失一个脉冲。平常不访问片外存储时, ALE端也以1/6的振荡频率固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟 或定时信号。假如你想看一下STC

7、89C52芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有 脉冲信号输出，如有脉冲信号输出，则STC89c52基本上是好的。ALE的负载驱动实 力为8个LS型TTL （低功耗高速TTL）。PSEN （29 W）；程序存储允许输出信号引脚，在访问片外程序存储器时，此端 定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引脚接ERR0M的0E端。PSEN端 有效，即允许读出ERR0M/R0M中的指令码。CPU在从外部ERR0M/R0M取指令期间,每个周期PSEN两次有效。不过，在访问片外RAM时，要少产生两次PSEN负脉冲信 号。要检查一个AT89C52小系统上电后CPU能否正常到ERROM/ROM中读取指令码

8、， 也可用于示波器看PSEN端有无脉冲输出。如有，说明基本上工作正常。EA/VPP （31脚）：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当 EA引脚接高电平常，CPU只访问片内ERROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令。 但在PC （程序讦数器）的值超过OFFFH （对8751/8051为4k）时，将自动转向执行 片外存储器的程序。当出入信号EA引脚接低电平（接地）时，CPU只访问外部 ERROM/ROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。对于 无芯片内的ROM的8031或8032,须外扩ERROM,此时必需将EA引脚接地。假如运用有片内ROM的STC89c

9、52,外扩ERROM也是可以的，但也要使EA接地。4）1/0 （输入/输出端口，P0, Pl, P2, P3）P0 0： P0 口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。P1 口： 8位准双向I/O端口。P2 口：即可以做地址总线输出地址高8位，也可以做一般I/O用，（此时为准双向口）。P3 ：双功能口，即可以做一般I/O 口用（此时为准向口，也可以按每位定义实现其次功能操作），如表2所示。表2 P3 口的其次功能表引脚其次功能P3. 0RXD （串行输入口）P3. 1P3. 2TXD （串行输出口）INTO （外部中断0）P3. 3P3. 4P3. 5P3. 6P3. 72. 3烟雾报警系统模

10、块介绍INTI （外部中断1）TO （定时器0外部中断）T1 （定时器1外部中断）WR （外部存储器写选通）RD （外部存储器读写通）2. 3.1温度采集模块方案1：采纳PT1OO作为测温电路的温度传感器。PT1OO传感器是利用伯电阻的阻值随 温度改变而改变、并呈肯定函数关系的特性来进行测温的，具有抗振动、稳定性好、 精确度高、耐高压等优点。但运用起来比较困难。方案2：采纳DS18B20作为测温电路的温度传感器。DS18B20的数字温度输出通过“ 一 线”总线（Wire是一种独特的数字信号总线协议，它将独特的电源线和信号 线复合在一起，仅运用一条口线；每个芯片唯一编码，支持联网寻址、零功耗等待

11、 等，是所需硬件连线最少的一种总线）这种独特的方式，可以使多个DS18B20便利 地组建成传感器网络，为整个测量系统的建立和组合供应了更大可能性。它在测温 精度、转换时间、传输距离、辨别率等方面比其他温度传感器有了很大的进步，给 用户带来了更便利的运用和更令人满足的效果。通过比较，DS18B20干脆输出数字温度值，不须要校正，因此选择方案2。2. 3. 2单片机最小系统要使单片机工作起来最基本的电路构成为单片机最小系统如图3所示。图3单片机最小系统单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。STC89C52单片机的工作电压范围：4V-5. 5V,所以通常给单片机外界5V直流电 源。连接方

12、式为单片机中的40脚VCC接正极5V,而20脚VSS接电源地端。复位电路就是确定单片机的工作起始状态，完成单片机的启动过程。单片机接 通电源时产生复位信号，完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统 在运行中，受到外界环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动 从头起先执行。一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作 以后，在RESET端持续给出2个机器周期的高电平常就可以完成复位操作。本设计 采纳的是外部手动按键复位电路，须要接上拉电阻来提高输出高电平的值。时钟电路好比单片机的心脏，它限制着单片机的工作节奏。时钟电路就是振荡 电路，是向单片机供应一个正弦波

13、信号作为基准，确定单片机的执行速度。XTAL1 和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出，该反向放大器可以配置为片内振荡器。 如采纳外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期, 而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，假如外接 石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ, 一个振荡周期为l/12uso2. 3.3单片机的时钟电路与复位电路设计本系统采纳STC系统列单片机，相比其他系列单片机具有很多优点。一般STC 单片机资源比其他单片机要多，而且执行速度快；STC系列单片机运用串口对单片 机进行烧写，下载程序较为便利；STC89C52单片机内部集

14、成了看门狗电路；且具有 很强抗干扰实力。本系统采纳内部方式的时钟电路和加电自复位的复位电路，如图4和图5所示。图4时钟电路图5复位电路由于单片机P0 口内部不含上拉电阻，为高阻态，不能正常地输出高/低电平，因而该组I/O 口在运用时必需外接上拉电阻。2. 3. 4烟雾检测AD采集电路烟雾检测采纳MQ-2传感器。经过ADC0832采集后就可以得到各种烟雾浓度下的电压值。从而设定出志向的烟雾强度报警值。电路如图6所示。图6烟雾检测AD采集电路2. 3.5显示模块显示采纳数码管显示，数码管显示电路如图7所示，驱动电路如图8所示。图7数码管显示图8数码管驱动电路2. 3.6声音报警电路电路通过三极管基

15、极串连一个电阻与单片机P3. 6端口连接从而达到限制蜂鸣 器是否报警，声音报警电路如图9所示。图9声音报警电路图2. 3.7按键限制电路 本电路设计了四个按键，一个设置键、一个加键、一个减键、一个紧急报警键, 当遇到紧急状况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警，如图10所示。图10消音按键连接电路图2. 3.8电源模块由于本系统采纳电池供电，考虑了如下几种方案为系统供电。方案1：采纳5V蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动实力以与稳定的电压输 出性能。但是蓄电池的体积过于浩大，在报警器上运用极为不便利。因此放弃这个 方案。方案2：采纳4节1.5 V干电池共4. 5V做电源，经过试验验证系

16、统工作时，单片机、传 感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换便利。综上所述采纳方案2。电源接口电路如图11所示，其中P1为电池接口，SW1为电源开关。图11电源接口电路2. 4硬件PCB图硬件PCB图如图12所示。图12硬件PCB图三、软件设计思路主程序流程图如图13所示。首先要给传感器预热，因为MQ-2型半导体电阻式烟 雾传感器在不通电存放一段时间后，再次通电时，传感器不能马上正常采集烟雾信 息，须要一段时间预热。程序初始化结束后，系统进入监控状态。程序初始化图13主程序流程图在整个报警系统工作中，烟雾浓度信息经ADC0832转换处理后，由单片机进行 分析处理，推断系统是否启动报

17、警。主程序还包括LED八段式数码管浓度字符显示 功能、手动报警功能、报警浓度设定功能，中断子程序等，使报警器功能更加完善, 给用户带来便利。四、探讨预期结果与探讨内容1 .1预期探讨内容与成果制作基于单片机的火灾自动报警系统的设计与开发的成品，并测试各个模块的 功能是否完好，是否能实现火宅报警功能。设计烟雾火灾自动报警系统，其中核心模块为单片机系统、单片机的时钟电路 与复位电路设计、烟雾检测AD采集电路、显示模块，声音报警电路，按键限制电路, 电源模块等几大模块。4 . 2探讨步骤和方法探讨步骤和方法如下：第一步：查找国内外有关烟雾火灾自动报警系统的设计、单片机、以与传感器 相关的中英文资料，

18、了解国内外探讨现状与意义。其次步：起先独立设计系统各个模块的原理图和PCBo第三步：购买相关元器件，将PCB制作成板并进行相关的连线等整体系统搭建。第四步：在Keil uVision4集成开发环境下进行C语言编程并仿真。第五步：编程实现单片机与解码模块之间的联系。第六步：编程实现单片机与键盘之间的联系。第七步：编程实现本设计整体功能的联调。第八步：假如调试胜利，整理完成后的相关数据和文档。假如失败，返回到其 次步，进行逐步查找出错之处，直至调试胜利。五、可行性分析与进度支配基于STC89c52的火灾自动报警系统的设计与开发课题，可有较多相关论文供 参考与探讨。另外，单片机系统、片机的时钟电路与

19、复位电路设计和烟雾检测AD 采集电路等模块，都能运用所学的理论学问进行设计探讨，如：电路分析、模 拟电子技术基础、数字电子技术基础、单片机原理与其应用、C语言 程序设计等课程，通过自己所学的理论基础再进行实践，遇到问题可以通过网上 搜寻或请教育师等方式解决，所以可以完成该课题。毕业设计工作的进度支配如表1所示。表1毕业设计工作的进度支配时间工作内容毕业设计选题、文献查阅、分析并确认工作任务书文献查阅、分析，提出初步的设计方案打算开题报告等相关材料5开题报告并分析存在的问题，完善和修改设计方案，上交定稿开题报告、外文翻译、文献综述完成毕业设计的硬件设计和部分软件设计，并进行中期检查完成毕业设计的

20、全部设计、制作、测试、验证工作，并起先撰写论文完成毕业设计（论文）的撰写工作，打算毕业答辩 的PPT,进行项目成果验收。指导老师审核看法，依据指导老师看法修改和完善毕业设计（论文），并元成全部相关Jj乍，打算答辩为了早期发觉和通报须要建立火灾白动报警系修改并提交全部毕设材杜（纸质和电子），提交 火灾，防止和削减火灾危害，爱护人身和财产平安,尊计实物与说明书，完成答辩。的相关学问，确定“基于单片机的火灾自动报警系统的设计与开发”作为毕业设计的课题。该系统核心模块为单片机系统、单片机的时钟电路与复位电路设计、烟雾检测AD采集电路、显示模块，声音报警电路，按键限制电路，电源模块等几大模块。该系统将实

21、现当检测到烟雾的浓度到达肯定的数值之后实现报警和当温度到达肯定的数值之后实现报警等功能。课题选题合适，完成后也有较好的实际意义，技术路途可行，时间支配也较合理。同意纪八十年头称为传感技术时代，日本更是把传感技术列为十大技术之首。所以，依据报警器功能的须要，选择合适、精确、经济的烟雾传感器和单片机芯片是至关重 要的。在本论文中的最主要的设计是选STC89C52单片机和MQ-2半导体气体烟雾传 感器为核心器件。目前，现代建筑都会有选择地安装不同功能的烟雾自动报警系统。因为烟雾自 动报警系统是建筑物的神经系统，它能够感受、接收着发生火灾的早期信号并与时 报警，发出警报同时告知用户和周边居民。它就像是

22、一个个称职的更夫，给居住、 劳碌或是休息在家庭中的人们以极大的平安感。在火灾的早期阶段，精确的探测到 火情并快速报警，对于与时组织有序快速疏散、主动有效地限制火灾的扩散、快速 灭火和削减火灾对居住人群的损失都具有重要的意义。本次设计一个以STC89C52单片机为核心的火灾报警器可以实现声光报警、故障 自诊断、浓度显示、报警限设置。是一种结构简洁、性能稳定、运用便利、价格低 廉、智能化的火灾报警器，具有肯定的好用价值。以下为主要实现的功能：能够感知烟雾的浓度，到达肯定的数值之后实现报警功能。能够检测现场的温度，到达肯定的数值之后实现报警功能。实现三极管驱动 数码管显示当前采集模块烟物浓度和温度值

23、功能。实现两种报警方式可紧急报警方式和手动取消紧急报警方式。实现可设置烟雾浓度和高温报警值功能，并在掉电状况下有掉电保存功能。实现一旦检测到火宅释放的烟雾超过肯定数值，即可进行蜂鸣器同步报警功 能；实现能够检测到温度的上升，当超过设定的报警温度时候，蜂鸣器也将产生 报警功能。1.2基于单片机的火灾自动报警系统的设计与开发的探讨价值如今社会火灾事故频繁发生，为了尽可能削减生活中火灾事故的发生，就必需 对烟雾进行现场实时检测，采纳先进牢靠的平安检测仪表，严密监测环境中烟雾的 浓度，与早发觉事故隐患，实行有效措施，避开事故发生，才能确保工业平安和家 庭生活平安。因此，探讨烟雾的检测方法与研制烟雾报警

24、器就成为传感器技术发展 领域的一个重要课题。二、探讨的基本内容2.1整体设计思路本系统是一个由单片机限制的火灾烟雾浓度、温度检测系统，它将传感器输出 的电压信号进行A/D转换、滤波、线性化，由单片机将电压值转换为气体浓度和温 度送LED显示，并推断是否超过报警上限，若超过，则发出声光报警。同时用户可 以自己设定报警上限和定时时间，运用户可以依据实际状况便利的驾驭平安状况。烟雾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。该报警系 统的最基本组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机限制电路、字符显示 电路、声光报警电路和平安爱护电路等部分组成。为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾

25、平安性要求，设计的烟雾报警器具 有显示报警状态。报警器采纳延时的工作方式，烟雾检测报警器以STC89C52单片机 为限制核心，选用嫄-2半导体气体烟雾传感器采集烟雾浓度信息，协作外围电路构 成烟雾报警系统。本设计包括硬件和软件设计两个部分。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：烟雾检测部分、STC89c52单片机 主控部分、报警部分，AD采集四大部分。电路总体设计框图如图1所示。图1总体设计框图处理器采纳51系列单片机STC89C52O整个系统是在系统软件限制下工作的。 设置在监测点上的烟雾检测探头将检测到的烟雾变换成电信号，送出模拟信号，给 AD采集电路采集。在单片机内，经软件查询、识别判

26、决等环节实时发出烟雾报警状 态限制信号。驱动蜂鸣器与报警指示灯报警。2. 2器材的选择与简介2. 2.1烟雾检测传感器选型烟雾传感器是测量装置和限制系统的首要环节。而烟雾报警器的信号采集由烟 雾传感器负责。烟雾传感器能够将气体的种类与其浓度有关的信息转换为电信号， 依据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在的状况有关的信息，从 而达到检测、监控、报警的功能。可以说，没有精确牢靠的传感器，就没有精确牢 靠的自动检测、限制和报警系统。烟雾传感器作为报警器中不行缺少的核心器件， 它确定了所采集的烟雾浓度信号的精确性和牢靠性。烟雾传感器内部结构如图2所Zj O图2烟雾传感器与其结构图烟雾传感

27、器是模拟传感器。它能将空气中的烟雾浓度变量转换成有肯定对应关 系的输出信号的装置。烟雾传感器就是通过监测环境中烟雾的浓度来实现火灾防范 的。当烟雾探头遇到烟雾或某些特定的气体，烟雾探头内部阻值发生改变，产生一 个模拟值，从而对其进行限制。烟雾传感器利用烟雾敏感元件的电阻受烟雾（主要 是可燃颗粒）浓度影响阻值改变的原理向单片机发送烟雾浓度相应的模拟信号。在智能建筑中对火灾探测器的应用主要以感烟火灾探测器选用为主。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，使得烟雾探测器 的体积也渐渐变小，提高了烟雾探测器的便携性，更加利于生产、运输和市场推广。 目前，烟雾传感器广泛应用在

28、城市安防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、 仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。在国内的产品中，无论哪家生产的烟雾探测器，都可以探测到火灾的发生，都 具有比较高的灵敏度，而且在安装中都比较简洁。但是，由于各生产的设备不行通 用，独立为正，不但不行彼此相互代替，更不行以相互通讯。使得用户面对众多厂 家生产的烟雾探测器感到不知所措。而这也正是国内产品市场的一个重大缺陷。（1）烟雾传感器的分类从构成气体传感器材料的形态上通常将它们分为干式和湿式气体传感器。由于 对不同气体的检测方法不尽相同，目前主要的方法有：利用半导体气体器件检测的 电气法；运用电极和电解液对气体进行检测的电化学法；利用

29、气体对光的折射率或 光汲取等特性来检测气体的光学法。（2）烟雾传感器应满足的基本条件一个烟雾传感器可以是单功能的，也可以是多功能的；可以是单一的实体，也 可以是由多个不同功能传感器组成的阵列。但是，任何一个完整的烟雾传感器都必需具备以下条件:(a)能选择性地检测某种单一烟雾，而对共存的其它烟雾不响应或低响应； (b)对被测烟雾具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的烟雾浓度； (c)对检测信号响应速度快，重复性好；(d)长期工作稳定性好；(e)运用寿命长；(f)制造成本低，运用与维护便利。(3)常见的烟雾探测器种类与工作原理(a)半导体烟雾传感器(半导体气敏传感器)半导体烟雾传感器包括用氧化

30、物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感 器，以与用单晶半导体器件制作的烟雾传感器。半导体烟雾传感器是利用气体在半 导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值改变而制成的。依据敏感机理分类， 半导体烟雾传感器可分为电阻式和非电阻式。当半导体接触到气体时，半导体的电 阻值将发生改变，利用传感器输出端阻值的改变来测定或限制气体的有关参数，这 种类型的传感器称为电阻式半导体气敏传感器；当MOS场效应管在接触到气体时， 场效应管的电压将随四周气体状态的不同而发生改变，利用这种原理制成的传感器 被称为非电阻式半导体气敏传感器。自1962年半导体金属氧化物烟雾传感器问世以来，由于具有灵敏度高、响应快、 输出

31、信号强、耐久性强、结构简洁、体积小、修理便利、价格便宜等诸多优点，得 到了广泛的应用。但是其最大的缺点就是选择性较差。该传感器己成为世界上产量 最大、运用最广的烟雾传感器之一。(b)光电式感烟传感器光电式感烟传感器由光源、光敏元件和电子开关组成。平常光源发出的光，通 过透镜射到光敏元件上，电路维持正常，假如有烟雾从中阻隔，到达光敏元件上的 光就显著减弱，于是光敏元件就把光强的改变变成电的改变，利用光散射原理对火 灾初期产生的烟雾进行探测，并与时发出报警信号。依据光源不同，可分为一般光 电式、激光光电式、紫外光光电式和红外光光电式等4种。光电式感烟探测器发展很快，种类不断增多，就其功能而言，它能

32、实现早期火 灾报警，除应用于大型建筑物内部外，还特殊适用于电气火灾危急性较大的场所， 如计算机房、仪器仪表室和电缆沟、隧道等处。依据报警器检测烟雾种类的不同要求，很多场合都会选择运用半导体烟雾传感 器。经过对比众多烟雾传感器的应用特性，发觉半导体烟雾传感器的优点更加突出。 半导体烟雾传感器具有灵敏度高、响应快、体积小、结构简洁，运用便利、价格便 宜等优点，且不会发生探头阻缓与中毒现象，维护成本较低，因而得到广泛应用。 因此，本设计中的烟雾传感器选用MQ-2半导体气体烟雾传感器。(c) MQ-2半导体气体烟雾传感器MQ-2半导体传感器是以清洁空气中电导率较低的金属氧化物二氧化锡(Sn02)为 主

33、体的N型半导体气敏元件。当传感器所处环境中存在烟雾气体时，传感器的电导 率随空气中烟雾气体浓度的增加而增大。在设计报警器时只有运用简洁的电路即可 将电导率的改变转换为与该气体浓度相对应的输出信号。该传感器具备一般半导体 烟雾传感器灵敏度高、电导率改变大、响应和复原时间短、抗干扰实力强、输出信 号大、寿命长和工作稳定等优点，在市面上应用特别广泛。MQ-2气敏元件的结构如图2所示，由微型ALzA陶瓷管、SnO2敏感层，测量电 极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件供应了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取 出，2个用于供应加热电流。M

34、Q-2半导体气体烟雾传感器适用于烟雾、自然气、煤气、氢气、烷类气体、汽 油、煤油、乙快、氨气等的检测，对可燃性气体的(CH.、CH1。、不等)的检测很志 向。这种传感器在较宽的浓度范围内对烟雾气体有良好的灵敏度，能够检测多种可 燃性气体，特别适合应用在家庭的气体泄漏报警器中。是一款便携式气体检测器， 特别适合多种应用的低成本传感器。其技术指标如表1所示。表1 MQ-2的技术指标加热电压(Vh)回路电压(Vc)负载电阴(RD清洁空气中电阻(Ra)灵敏度(S=Ra/Rdg)响应时间(tree)复原时间(tree)元件功耗检测范围运用寿命AC 或 DC 50. 2V最大DC 24V2KQ2000 K

35、Q三4（在 1000ppmC4H10 中）10SW30s0. 7W50一lOOOOppm2年由于物理量和测量范围的不同，传感器的工作机理和结构就不同。通常烟雾传感器输出的电信号是模拟信号（已有很多新型传感器采纳数字量输出）。当信号的 数值符合A/D转换器的输入等级时可以不用放大器放大；当信号的数值不符合A/D 转换器的输入等级时，就须要放大器放大。所以MQ-2半导体气体烟雾传感器要想把 采集到的烟雾浓度模拟信号传送给单片机限制器就必需经过将模拟信号经过A/D转 换器转化为可以识别的电信号给单片机。设计时应留意，气敏元件开机通电时，其内阻很小，但经过一段时间后，才能 复原到原来的稳定状态。因此，

36、QM-2气体传感器需开机预热几分钟，才可投入运用, 以免造成误报。最终依据各方面的条件与器材的性能指标，选择用MQ-2半导体烟雾传感器，因 为它能满足课题所须要的基本条件，例如：该传感器具备一般半导体烟雾传感器灵 敏度高、电导率改变大、响应和复原时间短、抗干扰实力强、输出信号大、寿命长 和工作稳定等优点，其中的灵敏度和响应和复原时间短是最须要的。而且它的其他 方面的性能相对于其他器件也更为优秀。2. 2.2单片机选型单片机是烟雾自动报警系统的心脏，用来接收火灾信号并启动报警装置显示和 执行相应的报警。在单片机实现的限制功能中，须要单片机有较快的运算速度，使 检测人员和用户在报警器系统正常工作时能够与时地观测到实时的烟雾浓度等级， 并进行相应处理。同时，在能够满足报警器系统设计的计算速度与接口功能要求的 同类型单片机中，要考虑选择价格低廉且体积灵活的机型，在保证了报警器的精确 性、牢靠性与抗干扰性的基础上，能够不提高成本，缩小体积。由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上很多集成电路生