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1、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)I 目 录摘 要 .1第 1 章 绪论 .21.1 论文研究背景、目的和意义 .21.1.1 论文研究背景 .21.1.2 论文研究目的和意义 .21.2 国内外发展状况 .2第 2 章 方案论证 .42.1 设计方案的介绍 .42.1.1 方案一 .42.1.2 方案二 .52.2 设计方案的选定 .5第 3 章 单元电路设计 .73.1 电源电路设计 .73.1.1 变压器 .73.1.2 桥式整流电路 .83.1.3 滤波电路 .83.1.4 三端集成稳压电路 .93.2 烟雾检测电路设计 .103.2.1 气体传感器的介绍 .103.2.2
2、烟雾传感器的选定 .103.2.3 半导体烟雾传感器简介 .113.2.4 烟雾检测电路 .133.3 555 时基集成电路.143.3.1 555 时基电路简介.14四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)II 3.3.2 555 时基电路的工作原理.153.3.3 555 时基电路的工作模式.163.4 声光报警电路 .173.5 整机电路的工作原理 .17第 4 章 电路仿真与调试 .19第 5 章 印制板制作与整机装配调试 .225.1 印制电路板设计 .225.2 印刷板制作工艺流程 .225.3 整机装配与调试 .23结 论 .25参考文献 .26附录 1 整机电路原理图.27附
3、录 2 元件明细表.28四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 1 页 共 28 页摘 要为了提前发现并阻止火灾的发生，提高人们的警觉性，防止和减少火灾引起的事故。设计出以模数电和传感器技术为设计方法，基于实用、广泛和典型的原则，由三端集成稳压电路、半导体电阻式烟雾传感器、555 集成电路等元器件构成的烟雾报警电路，可实现烟雾检测和声光报警功能。并且运用电子仿真软件进行电路仿真、实物制作来实现设计的功能。电路选用半导体烟雾传感器 MQ-2 型，对烟雾进行检测。运用555 集成电路实现声光报警，及时提醒用户。本设计是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、使用寿命长等优点的烟雾报警电路
4、，且具有一定的实用性。关键词关键词 烟雾传感器；555 集成电路；声光报警四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 2 页 共 28 页第 1 章 绪论1.1 论文研究背景、目的和意义 1.1.1 论文研究背景 随着科技的发展，越来越多的安全隐患由工业生产和人们的日常生活而产生。为了更早发现和阻止火灾的发生，防止因火灾引起的燃烧、爆炸等事故，造成严重的经济损失，甚至危及人的生命安全。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电路，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。也是科学技术和社会发展的
5、必然要求。因此，研究烟雾的检测方法与烟雾报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要方向。 1.1.2 论文研究目的和意义 为了提前发现和阻止火灾发生，防止和减少火灾引起的燃烧、爆炸等事故，造成社会严重的经济损失，甚至危及人的生命安全。因此，研究烟雾的检测方法与烟雾报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。本设计中的烟雾报警电路是能够检测环境中的烟雾浓度并具有声光报警功能的电路。该报警电路是石油化学工业、有气体泄漏可能的生产工厂及家庭防火防爆必备的仪器。因此研究新型、性能稳定、准确监测可燃性气体，并符合国家相关规定的报警器具有极其重要得意义。1.2 国内外发展状况 我国在 70 年代初期开始研
6、制烟雾报警器，生产型号多样、品种较齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器，产品数量也在不断增加。但主要是在引进国外先进的传感器技术和先进的生产工艺基础上，进行研究与开发形成自己的特色。近年来，在烟雾选择性和产品稳定性上也有很大进步。国外从 20 世纪 30 年代开始研究并开发烟雾传感器，且发展迅速，一方面是因为四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 3 页 共 28 页人们安全意识增强，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
7、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。 烟雾报警器可分为民用火灾烟雾报警器、工业用烟雾报警器、有毒有害烟雾报警器三大系列产品。1.民用火灾烟雾报警器 民用火灾烟雾报警器为居民家庭用的火灾报警器,一般安装在厨房，遇到火灾产生的烟雾时，报警器可发出声光报警，或同时伴有数字显示，同时联动外部设备。有的报警器可自动开启排风扇，把烟雾排出室外。 2.工业用烟雾报警器及有毒有害烟雾报警器 工业用烟雾报警器及有毒有害烟雾报警器只是检测探头有差异，而在原理和应用中都很相近。工业用燃气报警器及
8、有毒烟雾报警器根据检测环境的不同，也可分为检漏仪、控制器和探测器。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 4 页 共 28 页第 2 章 方案论证2.1 设计方案的介绍烟雾报警电路是能够检测环境中的烟雾浓度，若达到一定的值时具有报警功能的电路。根据烟雾报警电路的设计要求，在本次的设计中有两种设计方案可选择:一种是由 555 时基集成电路为核心器件构成的烟雾报警电路，另一种是由 LM324 集成电路为核心器件构成的烟雾报警电路。以下是对两种不同设计方案的介绍。2.1.1 方案一以 555 时基电路为核心的报警电路此方案电路的最基本部分是由直流稳压电源、气敏烟雾传感元件和触发电路、声光报警
9、电路等组成。其中，电压降压、整流与稳压电路是由变压器、桥氏整流电路、三端集成稳压器 CW7805 等器件组成。触发电路和报警电路由可控多谐振荡器(555 集成电路)和蜂鸣器等组成。电路选用 MQ-2 型烟雾传感器实现对烟雾的检测，且其也适用于煤气、天然气、汽油、醇、醚类及各种烟雾的报警，其具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，且价格低廉，使用寿命长。由于气敏元件工作时要求其加热电压相当稳定，所以利用 CW7805 三端集成稳压器对气敏元件加热灯丝进行稳压，且要求开机预热 3 分钟，使报警器能稳定地工作在额定的电压范围内，使电路省电且可靠性更高。其组成框图如图 2-1 所示：220V烟雾传感
10、器555 集成电路声光报警直流稳压电源图 2-1 电路组成框图四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第 5 页 共 28 页本方案是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉等优点的烟雾报警电路，且具有一定的实用价值。2.1.2 方案二以 LM324 集成电路为核心构成的报警电路。此方案的电路组成框图如图 2-2 所示，整个电路分为电源、检测、定时报警输出三部分。电路的结构较为简单。其核心的元件是烟雾传感器和 LM324 集成电路。电源部分是由变压器、电桥、CW7805 集成电路、CW7810 集成电路几部分构成的。电路检测部分是由烟雾传感器和一个电位器组成，报警电路是由 LM324 集成块、三极管及扬声器组成。在此方案中烟感元件采用 HQ-2 气敏管，在电路加点的瞬间，气敏管可能会导通一下，但如果长期搁置时再使用时，没有遇到烟雾时元件的电阻也可能会变小，所以需要预热 10 分钟的初始稳定时间后才能
