【毕业设计】单片机火灾报警电路设计

即由自动报警自动灭火安全疏散诱导系统过程显示消防档案管理等组成个完整的消防控制系统。

火灾探测器是探测火灾的仪器，由于在火灾发生的阶段，将伴随产生烟雾高温格火光。

这些烟热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火灾。

区域报警器能将所在楼层之探测器发出的信号转换为声光报警，并在屏幕上显示出火灾的房间号同时还能监视若干楼层的集中报警器如果监视整个大楼的则设于消防控制中心输出信号或控制自动灭火系统。

集中报警是将接收到的信号以声光方式显示出来，其屏幕上也具体显示出着火的楼层和房间号，机上停走的时钟记录下首次报警时间性，利用本机专用电话，还可迅速发出指示和向消防队报警。

此外，也可以控制有关的灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室。

发展趋势二十多年前，中国的消防报警产品刚刚起步，无论产品技术含量产品系列完整性使用性，还是社会影响程度都是相当低的。

国外的产品和品牌统天下，占领中国的大部分市场。

由于中国的建设正在飞速发展，市场大的惊人，难道这由中国发展带来的成果只能由外国企业来瓜分可幸的是中国企业抓住了机遇，顶住了挑战，先是批国家的科研院所，后是批国营企业民营企业，业内也吸引和凝聚大批国内的技术和管理精英，花了十多年时间，通过几次产品更新换代，就使自己的产品紧紧跟上了国际水平，并且夺回了大部分国内市场，使得现在大多国外产品只有招架之功，这是典型的自力更生，走自己的路。

当然目前而言，我们基本占据的是国内市场，对夠还刚启动。

中国企业正虎视眈眈，准备进军海外市场。

现状及特点消防报警产品是经实验的标定，实际烟雾浓度与显示浓度误差对比如表所示浓度浓度误差浓度浓度误差表分段线性化误差数据根据误差计算公式，在本实验中为，计算本报警器显示烟雾浓度与实际浓度之间皠误差为，在所规定误差范围之内。

因此，本论文中的可燃性报警器满足检测要求。

实验误差分析在测量仪器的实际使用中，造成误差的来源很多，通常是多种误差源综合作用的结果。

就本仪器而言，误差来源主要有软件和硬件两个方面。

软件误差主要来自以下两个方面转换量化误差单片机的内部转换器为，输入单片机模拟电压信号，参考电压，转换器对输入模拟信号的最大分辨率为，因此可求得转换误差为。

数字滤波过程中的有限字长效应在中位值平均滤波法数字滤波过程中，用到了乘法和除法运算，因此在运算过程中，由于字长有限而不能保留原有数据的有效位数会出现舍入误差，由于累计计算会造成计算误差。

本仪器使用数据的计算全部是由完成的，可以直接行定点乘法和定点除法运算，所以有限字长造成的误差对于本系统而言，可以忽略不计。

硬件误差主要来自以下四个方面传感器非线性误差本系统选用型半导体陶瓷式烟雾传感器，烟雾浓度与输出电压存在定的非线性，使用折线插值方法进行线性化处理，误差数据参见表和图。

电子元器件参数的离散性温度不稳定性造成的误差传感器输出信号般比较微弱，需要过数据采集前置电路对其进行放大滤波电平调整，满足单片机对输入信号的要求。

运放误差是造成前置放大误差的主要原因，运放的输入失调电压，输入失调电流是影响电路精度的重要因素。

本设计选用高输入阻抗低噪声的放大器，可以满足要求。

另外所选的阻容器件都是经过精确测量后再焊接上去的，并经过仔细调试以获得最佳性能。

电源造成的误差虽然系统采用直流电源供电，但电源不可避免地残留定的交流成分而形成噪声信号它们对测控系统的正常运行危害很大。

本系统选用电源模块，将市电转化为直流电压，分别给模拟电路和数字电路供电。

为了尽量减小噪声，数字地和模拟地要点接地，每个芯片的电源就近接退耦电容。

环境外部噪声引起的误差环境因素包括环境温度湿度空气中的尘埃等。

对本系统来说，空气中的成分对系统的探头和单片机及其外围电路影响很小，在进行测量时不用进行补偿。

但环境温度湿度对传感器有定的影响。

但是温湿度的影响相对于系统的精度要求，可以忽略不计。

另外，系统还受到各种外部电磁噪声的干扰，设计上，把探测器与控制器之间的信号线用屏蔽电缆连接。

在电路板布线时，注意抗干扰设计。

结论烟雾检测报警器可保障生产与生活的安全，避免火灾和爆炸事故以及煤气中毒的发生，它是防火防爆和安全生产所必备的仪器，具有广阔的市场空间与发展前景。

本论文在对烟雾传感器和报警技术进行深入研究的基础上，全面比较国内外同类产品的技术特点，合理地确定系统的设计方案。

并对仪器的整体设计和各个组成部分进行了详细的分析和设计。

本论文设计的烟雾报警器由烟雾信号采集电路与单片机控制电路两大部分构成。

根据设计要求使用环境成本等因素，选用型半导体电阻式烟雾传感器。

该传感器是对以烷类烟雾为主的多种烟雾有良好敏感特性的广谱型半导体敏感器件。

它的灵敏度适中，具有响应与恢复特性好，长期工作稳定性重现性不易受环境影响及抗温湿度影响等优点。

在系统单片机控制电路的设计上，采用了高性能高整合度的单片机作为核心芯片，充分利用了其高速数据处理能力和丰富的片内外设，实现了仪器的小型化和智能化。

使仪器具有结构简单性能稳定体积小成本低等优点。

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。

为提高响应时伺，保证传感器准确地稳定地工作，需要向烟雾传感器持续供给的加热电压。

为了保证传感器加热工作的可靠性，当传感器加热丝断线或传感器接触不良时，能够进行故障报警。

烟雾报警器能在较宽的温度范围工作，可将烟雾浓度显示用显示。

当烟雾的浓度达到设定的浓度时，发出声光报警。

还具有故障自诊断功能快速重复检测和延时报警功能。

报警器还可以与上位机进行通信，实时传输烟雾浓度检测数据，由上位机记录保存，也可以利用上位机完成实现远程实时检测和控制等功能。

在本论文研制的报警器的基础上，可以再做适当的功能扩展，使可燃性烟雾报警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。

为了能够进步提高安全性，可以在自动声光报警的基础上，实现带动烟雾管道关断等功能。

应用程序以语言编写，充分利用芯片资源，提高了测量精度和代码执行效率，减小了代码容量，采用中位值平均数字滤波算法对经转换后的数字信号进行滤波处理。

这种方法既可滤去脉冲干扰又可滤去小的随机干扰，不但最大限度地排除现场噪声干扰，降低烟雾报警器误报概率，而且易于在单片机中实现。

通过现场标定及测试，分析烟雾浓度信号的实验数据，计算本报警器显示烟雾浓度与实际浓度之间的误差为，在所规定误差范围之内，满足检测要求，达到了预期的设计效果的结论。

致谢在本次毕业设计中，我得到了指导老师马亦男老师的热心指导。

自始至终关心督促毕业设计进程和进度。

帮助解决毕业设计中遇到的许多问题。

还不断向我传授分析问题和解决问题的办法，并指出了正确的努力方向，使我在毕设过程中少走很多弯路。

同时，她还提供给我们专门的各种设备及场所，使我在调试过程中能够有充足的时间。

在这里非常感谢老师的指导和帮助，并致以诚挚的谢意，同时，身边的同学给了我许多的帮助。

在此，我向身边关心我的同学致以诚挚的谢意，另外，系里的领导和老师也给了我们必要的指导，我也向系和年级的领导们表示衷心的感谢，最后感谢学院对我这几年的培养。

参考文献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，李永甠，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求是科技单片机应用系统开发实例导航人民邮电出版社，何衍庆控制系统分析设计和应用化学工业出版社，宏晶科技深圳系列单片机器件手册郑郁正单片机原理及应用四川大学出版社，成伟，郝跃，马晓华，刘红侠单元的电荷保持特性电子学报黄再银带看门狗和电源监控功能的复位芯电子世界，黄新友，高春华烧结温度对大功率超薄型压电蜂鸣器用压电陶瓷结构和性能的影响中国陶瓷工业，于冶会对调整仪表用蜂鸣器振动规范的探讨传感器世界，邵子扬，黄保明，刘海涛软件仿真的串口调试技巧单片机与嵌入式系统应用，陈晓莉，张俊涛单片机仿真器的设计微计算机信息嵌入式与魏东总线外设操作问题的深入分析单片机与嵌入式系统应用，曹珍贯在单片机中用插值法实现线性化器工矿自动化，王勇，冷剑青，徐健健基于单片机的室内氧化碳安全监控系统设计工业仪表与自动化装置，许贵桥，李同胜分段线性插值收敛速度的种估计大学数学曹乐南，霍大勇单片机与机串行通信的实现中国科技信息江峰，刘高嵩串口通讯中系统资源分配问题的研究计算机技术与发展南京工程高等职业学校五年制高职毕业设计姓名蒋秀梅学号系部电子工程系专业应用电子技术设计题目单片机火灾报警电路设计指导教师马亦男职称讲师年月日南摘要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个国家科学技术发展水平的重要标志之。

因此，了解并掌握各类传感器的基本结构工作原理及特性是非常重要的。

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及其用法与用途，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烟雾监控系统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，设计出种技术水平较好的烟雾报警器。

其中选用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，而䠠价格低廉，使用寿命长。

选用的单片机，其整合了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。

以单片机和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及与上位机串口通信等功能。

是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。

具有定的实用价值。

关键词烟雾，报警器传感器目录摘要关键词第章绪论概述火灾报警器的发展趋势火灾报警器的现状及特点第二章烟雾检测报警器