全措施。

当烟雾浓度超过报警限，报警器发出鸣叫，用户到达现场，可按下按键停止报警器鸣叫。

若过点时间浓度仍超出报警限，报警器会再次鸣叫提醒用户。

图状态指示灯电路图图控制按键连接示意图报警器故障自诊断电路判断传感器电源连接情况在传感器的地端串联个电阻。

当传感器正常连接时，电阻和传感器分压，此时电阻两端有微弱的电压，单片机可以通过口检测到如果传感器电源连接不正常，则会产生断路，检测到电阻两端电压为。

图传感器电源连接自诊断电路判断传感器信号端连接情况另种情况是判断传感器信号端是否连接正确，此时不需要外加电路，在传感器预热分钟后，测量传感器信号的输出电压，如果电压为，则说明传感器的信号端连接不正常。

当报警器自诊断发现传感器连接不正常，就会发出长鸣声音警报，并伴随黄灯闪烁，提醒用户及时排除传感器连接问题。

烟雾检测报警器的软件设计烟雾检测报警器软件流程及设计本论文中，软件解决的主要问题是检测烟雾传感器的烟雾浓度信号，然后对信号进行转换，数字滤波，线性化处理，段式液晶浓度显示，按键功能设置，以及报警器声光警报。

主程序设计及流程图主程序流程图如图所示。

首先要给传感器预热三分钟，因为型半导体电阻式烟雾传感器在不通电存放段时间后，再次通电时，传感器不能立即正常采集烟雾信息，需要段时间预热。

程序初始化结束后，系统进入监控状态。

本论文的主程序设计先对传感器预热三分钟，预热同时，对传感器加热丝故障检测，采用软件方式检测传感器加热丝或电缆线是否断线或者接触不良。

单片机对传感器检测的烟雾浓度信号进行转换平均值法滤波线性化处理后，将浓度值与报警限设定值相比较，判断是否报警。

同时送入段式液晶显示烟雾浓度值。

主程序还包括状态指示灯及按键功能设置，中断子程序等，使报警器功能更加完善，给用户带来便利。

图主程序流程图主程序初始化流程图主程序初始化流程图如图所示。

给传感器预热后，程序开始执行初始化子程序，这部分实现的功能包括各种口输入输出状态的设定寄存器初始化中断使能等。

首先设定定时初值，利用写入，作为取值间隔。

然后设置定时器，选择方式。

方式状态下定时器的工作寄存器是全位参与操作。

接下来定时器中断允许位置，打开定时器，关闭蜂鸣器，开启绿灯，设置报警限初值。

图主程序初始化流程图中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图在烟雾传感器对烟雾浓度采样时，可能会遇到尖脉冲干扰的现象。

干扰通常只影响个别采样点的数据，此数据与其陈连生可燃烟雾探测器及其设置安装要领石油工程建设张保卫，尚家峰，赵金水燃气报警器的分类与选择山东消防，彭军传感器与检测技术西安电子科技大学出版社，李永生，杨莉玲半导体气敏元件的选择性研究传感器技术，谢望烟雾传感器技术的现状和发展趋势仪器仪表用户蔡文斋专业级串口调试器设计现代电子技术，张鹏翼，罗卫兵，楼超英基于单片机的无人飞机控系统设计设计参考课程建议此课程生动有趣，老师认真负责，能学到很多有用的东西，希望老师讲些理论知识的时候，能够讲几个案例，甚至可以全课程就是案例分析，找个经典的案例，每模块都仔细的讲解，讲到相关内容可以随时引申出来讲解，这样既能够覆盖所有内容，又容易理解。

些搜索资料的技巧老师可以在课堂上现场演示下。

此课程也可以改为大家起做个系统，从项目的提出到项目的设计，完成，由老师和学生起在上课时互动，选定个题材后，起做。

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他采样点的数据相差比较大。

如果采用般的平均值法，则干扰将平均到计算结果上去，故平均值法不易消除由于脉冲干扰而引起的烟雾浓度采样值的偏差。

为此，可采取中位值平均滤波法又称防脉冲干扰平均滤波法，先对个采样数据进行比较，去掉其中的最大值和最小值，然后计算余下的个数据的算术平均值。

这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机干扰。

保证报警器检测烟雾浓度的准确性，减小误报错报的可能。

在实际应用中，可取任何值，但为了加快测量计算速度，本论文数字滤波的设计中取。

即调用连续进行次采样，去掉其中的最大值和最小值，计算其余个值的平均值，将这个平均值送入寄存器。

中位值平均滤波法的程序流程图如图所示。

图中位值平均滤波法程序流程图插值法线性化处理子程序设计及流程图在单片机测控系统中，使用之前必须进行静态标定，以得到输出信号与被测信号的关系输出曲线，用来作为使用过程中的计量依据。

但是标定时输出曲线往往不是条理想的直线，所以要对标定曲线进行线性化处理，用条拟合直线近似代替输出曲线，线性化是智能仪表的典型功能之。

该报警器主要针对甲烷烟雾检测，在软件线性化处理时，以传感器对甲烷的响应曲线为依据。

本论文报警器使用的型传感器的电阻是随着烟雾浓的升高而降低的，因此输入单片机的电压也是随之降低的。

图为单片机采集电压值与烟雾浓度百分比的对应曲线，可以看出，电压值与烟雾浓度之间是非线性的关系，为了实时显示烟雾浓度需要对其进行线性化处理。

在误差许可范围内，根据标定曲线形状，以及单片机处理能力，把曲线分成若干小段，对每小段分别线性化。

图单片机采集电压值与烟雾浓度百分比线性化曲线根据分段线性插值法求输入单片机的电压值对应的烟雾浓度的公式如下式中，为所分区间个数，为实际烟雾检测浓度，为实际气体检测浓度对应的电压值，是区间的下限浓度对应电压值，是区间的上限浓度对应电压值，为区间下限烟雾浓度值，为区间上限烟雾浓度值。

根据公式设计分段插值法线性化程序流程图如图所示。

图分段插值法线形化程序流程图报警子程序设计及流程图当烟雾浓度超过报警设定值时，报警器发出种近似警笛的鸣叫声，对应通道的红灯闪亮，以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置，从而保障生产安全，避免火灾和爆炸事故的发生。

为防止误报，在程序设计上，对烟雾浓度进行快速重复检测和延时报警，以区别出是管道中烟雾的泄漏，还是由于暂短打开阀门产生的可燃烟雾的微量散失，防止误报。

报警子程序流程图如图所示。

图报警子程序流程图控制按键设计子程序及流程图本报警器设计附加个按键，功能分别为确定消音。

按键处理子程序流程图如图所示。

图键盘处理子程序参考文献，将数字化电压信号转化成为对应的十进制浓度值最后，将实际可燃性气体浓度送入液晶，并判断浓度值是否超出报警限，当浓度处于正常状态绿灯长亮，当烟雾浓度超出设定的限定值时，发出声音报警并伴随红灯闪亮。

另外由于烟雾传感器需要在加热状态下工作，温度越高，反应越快，响应时间和恢复时间就越快。

为提高响应时间，保证传感器准确地稳定地工作，报警器需要向烟雾传感器持续输出个的电压。

为了保证其可靠性，在输出的电压的同时，进行故障监测。

当传感器加热丝或电缆线和传感器断线或接触不良时，进行故障报警，发出声光报警信号。

当然几种状态的报警信号是各不相同的。

烟雾检测报警器的结构为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的可燃性烟雾报警仪应不仅能在较宽的温度范围工作，而且应具有显示可燃烟雾浓度故障自检延时报警功能及可接计算机进行现场远测和实时控制等功能。

其目标是在传统的烟雾报警仪的基础上，尽量提高准确性，降低成本，缩小体积。

报警器系统结构框图如图所示，系统以单片机为核心，配合外围电路共同完成信号采集浓度显示时间显示状态显示声音及闪烁报警按键输入故障自检等功能。

报警器采用巡检的工作方式，进行两级报警值设定，并发出不同的光声信号。

系统应采用高性能的单片机，要求工作稳定测量精度高通用性强功耗低，保证报警器的精确性及可靠性，而且最好体积小，成本低，有利于减少报警器的体积，降低报警器的成本。

图可燃性气体检测报警器结构框图烟雾检测报警器的功能自诊断故障报警功能当传感器加热丝或者电缆线发生断线或者接触不良的情况时，报警器发出警报，并且黄色指示灯闪烁，提醒用户检查传感器或者电路线接触情况，及时排除故障，保证安全。

烟雾浓度显示通过液晶屏显示可燃烟雾的浓度值，并且可以切换到设置状态，通过键盘设置或者更改报警限值，以便于用户或检测人员随时观测烟雾浓度及更改报警限。

烟雾报警功能当烟雾浓度连续秒取值都在报警限值之上，蜂鸣器开始报警，且声音越来越急促，并且伴随红灯闪烁。

因为人对变化的信号更为敏感，所以变化的声音及灯光更容易引起用户的注意。

防止报警器误报功能快速重复检测及延时报警可以区别出是管道中可燃烟雾的泄漏，还是由于打开阀门时的微量烟雾的散失。

看门狗自检单片机状态功能调用单片机中的看门狗程序，定时检查单片机工作状态，旦发现单片机出现死循环状态，立即复位，保证报警器工作正常。

与上位机通讯功能可以实现与计算机串口通讯，对报警器采取统控制，以及便于采集和处理数据，也可以在计算机上更改报警限值等。

自动控制相关安全装置的扩展功能留有继电器接口，可以带动排风扇或大功率蜂鸣器，也可以控制管道电子阀门，可在报警的同时自动启动相关安全装置。

烟雾检测报警器的硬件设计在报警仪的设计中，单片机是其核心部件。

它方面要接收来自传感器送来的烟雾浓度对应的模拟信号和故障检传感器的上端出来的信号经过运算放大器的同相输入端，但是为保证引入的是负反馈，输出电压通过电阻接到反相输入端，同时，反相输入端通过电阻接到参考电压。

同相比例运算电路中反馈的组态为电压串联负反馈，同样可以利用理想运放工作在线性区时的两个特点来分析其电压放大倍数。

在图中，根据运放的虚短和虚断的特点可知所以而且由以上两式可求出所以本放大电路的放大倍数，此放大电路为同相比例放大电路，它的放大倍数总是大于或等于。

同相比例运算电路有以下几个特点同相比例运算放大电路是个深度的电压串联负反馈电路。

因为不存在虚地现象，所以其输入端有较高的共模输入电压。

电压放大倍数，即输出电压与输入电压的幅值