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1、 摘要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。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
2、，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理与特性是非常重要的。 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与其用法与用途，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。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、延时报警与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AbstractWhile “informatio
3、n 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
4、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 thor
5、ough 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 sm
6、og 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 sensitivit
7、y 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
8、 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 ala
9、rm 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 perform
10、ance 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1Abstract2第一章绪论51.1论文研究来源、目的和意义51.1.1论文研究来源51.1.2论文研究目的和意义51.2烟雾报警器的国外现状51.3本论文主要任务6第二章烟雾检测报警器的方案设计82.1烟雾检测报警器设计思路82.
11、2烟雾传感器的选型82.2.1烟雾传感器介绍82.2.2烟雾传感器的选定102.2.3 MQ-2型烟雾传感器的工作原理112.2.4 MQ-2型传感器的特性与主要技术指标122.3烟雾检测报警器整体设计方案132.3.1烟雾检测报警器工作原理132.3.2烟雾检测报警器的结构142.3.3烟雾检测报警器的功能142.3.4烟雾检测报警器的主要技术指标152.4本章小结15第三章烟雾检测报警器的硬件设计173.1单片机的选型173.1.1单片机的选择173.1.2 STC12C5410AD单片机的特点183.2烟雾检测报警器硬件电路设计193.2.1信号采集与前置放大电路193.2.2声音报警电
12、路213.2.3数码管显示电路223.2.4状态指示灯与控制键电路233.2.5报警器故障自诊断电路253.3本章小结26第四章烟雾检测报警器的软件设计274.1 STC12系列单片机调试与开发工具274.2烟雾检测报警器软件流程与设计274.2.1主程序设计与流程图274.2.2主程序初始化流程图294.2.3中位值平均滤波法数字滤波子程序设计与流程图294.2.4插值法线性化处理子程序设计与流程图314.2.6报警子程序设计与流程图354.2.7控制按键设计子程序与流程图364.3本章小结39第五章实验检定与误差分析405.1烟雾检测报警器检定405.1.1爆炸下限(LEL)概念介绍405
13、.1.2实验数据分析405.2实验误差分析425.3本章小结43结论44参考文献45致47附录148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，甚至危与生命安全。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， 与早发现事故隐患，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
14、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，甚至危与生命安全。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 的生产工厂与家庭防火防爆必备的仪器。烟雾报警器属于中华人 民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(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
15、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 发生基地与中转站也达几千家。如果这些家用燃气和煤气基地与中转站的 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与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烟雾报警器的国外现状国外从20世纪30年代开始研究与开发烟雾传感器，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、运输与市场推广。
