家居厨房气体烟雾报警电路的设计与改进.doc

1、家居厨房气体烟雾报警电路的设计与改进 摘要：当前厨房失火在家庭安全事故中占据极大比例,尤其是煤气、天然气泄漏因而导致的窒息、爆炸也越来越多,对人民的生命和财产带来很大的威胁。必须从时间和空间的控制来避免火灾带来的灾害。在各类灾难中，火灾往往是最广泛危害民众生命和社会发展的主要灾害之一。使用和控制火，是人类进步的标志。所以人类奋斗史是伴随着人类使用火与火的历史，不断总结火灾发生的规律，有利于降低人类引起的火灾状况。随着用火量逐渐增加火灾的几率也会越来越高，火灾给人民的心灵造成很大的伤害，造成社会秩序的紊乱，还有可能会对生命造成威胁。每年都有许多人被火灾夺去生命。因为人们的粗心而产生的火灾与爆炸，

2、不但会造成人员的伤亡，而且会对对经济造成损失。正是由于火灾的巨大危害性，所以我们发明了烟雾报警器，报警器比人类本身具有极大的优势，并且声，光报警是最好的。一个新的报警系统是由火灾和可燃气体自发产生的，他将不断监测室内，通过来自传感器的数据的分析来确定火灾或气体泄漏，并处理，最后通过声音报警通知租户，能有效地监测厨房烟雾报警。具有很强的应用价值。关键词：烟雾； 报警器； 电路； 程序。IHome Furnishing kitchen gas smoke alarm and improved circuit designAbstract：The fire in the kitchen occupi

3、ed a great proportion in the family safety accidents, especially coal gas, natural gas leakage due to suffocation, explosion is also increasing, to peoples lives and property caused great threat. To avoid fire disasters from the control of time and space. In all kinds of disaster, fire is often one

4、of the main disasters in the most widely harm peoples life and social development. The use and control of fire, is the symbol of human progress. So the struggle history is accompanied by human use of fire and fire history, at the same time in the fire, constantly sum up the rule of fire occurrence,

5、is not conducive to reducing human caused fires.Now household water consumption is increasing year by year, the incidence of fire will be increasingly high, the fire caused great harm to peoples mind,cause social disorder, also can be life threatening. Every year many people killed by fire. Fire and

6、 explosion because people careless and produces, not only will result in casualties, but will result in the loss of the economy. It is because of the huge damage of fire, so we invented the fire alarm, alarm than human itself has a great advantage, and sound, light alarm is the best. A new alarm sys

7、tem is produced by the fire and combustible gas spontaneous, he will continue to monitor the indoor, through the analysis of the data from the sensor to determine the fire or gas leakage, and processing, finally through the sound alarm inform tenants, can effectively monitor the kitchen fire alarm.T

8、his is a simple structure, stable function, simple operation,high ratio of performance to price, the multifunctional intelligent smoke alarm, and can achieve sound and light alarm. It has certain practical value.Keyword：Smog ； alarm,； circuit,； program.II目录引言 .1第一章 概述 .21.1 设计烟雾报警器的目的及意义 .21.2 烟雾报警器

9、的现状及特点 .3第二章 烟雾报警器的类型 .42.1 半导体烟雾传感器（半导体气敏传感器） .42.2 接触燃烧式传感器 .42.3 电化学传感器 .42.4 高分子烟雾传感器 .42.5 红外吸收型传感器 .52.6 光电式感烟传感器 .5第三章 系统的总体方案设计 .63.1 设计理念 .63.2 电源模块的设计 .63.2.1 供电方式 .63.2.2 稳压电源 .63.2.3 不间断供电电路 .73.3 主控模块设计 .73.3.1 MCU 的选择 .73.4 烟雾报警系统的软件设计 .83.4.2 通讯模块软件设计 .9第四章 系统的基本电路原理图 .104.1 总电路图 .104

10、.2 电源电路 .114.3 报警电路 .114.4 传感器电路 .124.5 单片机最小系统 .12III第五章 系统的软件程序 .135.1 系统的主程序流程图 .135.2 报警子程序设计及流程图 .145.3 程序源码 .15结论与改进 .18参考文献 .190引言伴随着我国经济技术的迅速发展和大众生活质量的日益提升，人们对住宅的安全和舒适性要求也日益提高，当前备受关注的问题是烟雾报警和煤气监测。最近几年，广泛用于办公，住宅，酒店的设备都是我国自己研发生产的家用自动火灾监测报警设备，它主要作用是维护社会安定，保障国家和人民的生命和财产安全不受火灾影响。但由于经济，技术和其他方面的原因，

11、目前国内自动监测报警系统设计不合理的情况比较普遍，信号监测，处理信号存在很多问题，所以会出现错报和漏报的现象。报警系统不起作用。本次设计就着眼于对传统烟雾报警器进行研究和改进，力图增加其可靠性和报警正确率，减少错报、漏报、误报现象 。1第一章 概述单片机和传感器是作为烟雾报警系统的最主要部件。单片机关联着报警电路设备和传感器，就像是一个桥梁。供应链管理器是一种器件级计算机系统，事实上这是一个单片机或处理器。由于其性能稳定，操作方便，体积小，价格低，因此它可以被应用到所有的电子系统。因此在报警技术领域中运用的非常广泛，同时可以增强报警器的准确性，极大地提升了社会对这方面的需求。传感器是一种感官器

12、件，具有灵敏度高，线性度好等优点，能对特定的气体浓度进行高精度、高速度的测量和控制。上世纪八十年代的美国被称为传感技术的时代，日本则把传感技术作为第一技术。因此，由于报警功能的需要，烟雾传感器和单片集成电路芯片的选择，准确，廉价的是特别重要的。本文选用 MQ-2 单片机和 QM-n5 为核心部件以构成我们设计的烟雾报警器。MQ-2 单片机实用性非常好，能在很多高性价比的地方使用，可以方便使用在多种控制的领域。QM-n5 作为半导体传感器它具有良好的烟雾灵敏度，反应迅速、输出信号强、质量好、工艺简单、体积小、维修和应用灵活、价格低廉等诸多优点，很适合作为气体烟雾报警器来为家庭所用。这两个核心装置

13、在烟雾报警器的设计中可以实现声光报警，显示报警时的状态，烟雾报警器，报警和操作方便，功能齐全，质量可靠，成本低，智能化，是一种实用的报警器。1.1 设计烟雾报警器的目的及意义在我国的发展中，存在越来越高的火灾隐患，这样消防工作也就显得尤为重要。据统计在装有自动消防装置的地方可以有效地减少火灾带来的损失，也可以及时有效的在火灾刚发生时扑灭火灾。用户和相关工作人员可以从烟雾报警器中得知着火的迹象，为疏散人群提供时间。所以，为了能够迅速的报告和发现火灾，同时采取相应措施来扑灭火灾，因此设计一款烟雾报警器或者火灾报警器是急切的。为了减少或消除的生命和财产损失的火灾造成的损害，报警器是一个功能强大的工具

14、。当前，有选择性的安装不同的火灾报警器是现在报警系统的一个特点。烟雾报警器可以及时通知用户和周边居民，在火灾发生之前，它就像是一个个称职的消防士兵，给居住、忙碌或是休息在家的人们以极大的安全感。在火灾的早期阶段，快速、准确地检测和报警的火灾，能够快速有效的控制火势，快速2的组织疏散，对减少人名群众的生命和财产损失具有重要意义。1.2 烟雾报警器的现状及特点 我国烟雾自动报警系统存在很大的问题，无法准确和自动报警，所以我国的报警系统应该需要进一步的完善。在其他国家，烟雾报警器可以做到一旦报警，就会出现发生火灾的具体地址，这样大大的为营救提供了时间。近年来，我国的烟雾报警系统发展速度也在慢慢增快，

15、但由于报警系统的通讯不一致，并且技术手段也较为落后，所以还拥有着少许不足。主要表现在有以下几点：1、适用范围过小；2、智能化程度低；3、网络化程度低；4、构件的连接方式有待改进；5、烟雾自动报警系统的误报，虚假的许多问题。3第二章 烟雾报警器的类型2.1 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物半导体陶瓷材料和用单晶半导体器件制作的烟雾传感器。当气体在半导体表面发生化学反应时，敏感电阻的阻值会发生变化，我们可以利用这个原理来检测烟雾的浓度。由于半导体烟雾传感器的灵敏度高，响应快，输出信号是好的，质量好，工艺简单，体积小，使用维修方便，价格低廉等诸多优点，得到了广泛的应用

16、。该传感器己成为使用最广的烟雾传感器之一。2.2 接触燃烧式传感器 当烟雾经过这类传感器时会与随着传感器的表面层和催化燃烧的接触。铂丝一般作为检测元件的接触燃烧式气体传感器，铂丝保持温度，电流的使用，如果与可燃气体接触，那么可燃气体将燃烧，铂丝电阻值会跟着铂丝的温度上升；可以改变大小的测量值确定电线的可燃性气态物质的浓度。接触燃烧式传感器的使用，其最大的缺点是，探针是容易产生抗药性的中度中毒。保持两个月的连续使用传感器。维护成本这个报警，同事也增加的工作量。2.3 电化学传感器 电化学气体传感器普遍使用的液体电解质，输出可以在直流氧化或还原气体的形式产生的，并且也可以作用于离子电极电势。烟雾信

17、号的浓度会分解成阴和阳电解质离子，通过电极传出的信号。它的优点是：反应速度快，精度高，稳定性好，可以被检测到，但生命是短暂的。它主要适用于有毒烟雾检测。现在，这种类型的传感器最适宜毒气体检测。 2.4 高分子烟雾传感器 烟雾传感器聚合物气敏传感器生产近年来有了很大发展。在遇到特定烟雾时，高分子气敏元能迅速的做出反应。高分子气体传感器具有使用方便，制作简单，选择性好，温控性能好好，价格低廉，易于结合传感器的微结构和表面声波器件，在烟雾和食品防腐剂的毒性检测的重要作用。高分子烟雾传感器可以弥补其它烟雾传感器的缺点，但是不适用于家居厨房。 2.5 红外吸收型传感器 4红外传感器通常是由两个光束的红外

18、烟幕测量，通过测量在目标烟元素主光束，通过在参考烟比较元素的参考光束。在比较元件的测量，红外线烟气选择性吸收。光电探测器会测量没有吸收的红外光，并且会产生一个浓度信号。 2.6 光电式感烟传感器 光电感烟传感器由光源，光和电子开关组成。光通常来源，通过镜头到感光元件，一个电路维持正常，如果有从阻挡烟雾，到达感光元件光显着降低，与感光元件强度变化转换成电，利用光散射的火灾烟雾检测原理的初始阶段，并及时报警信号。根据来源不同，可分为一般光电，光电，紫外激光光学和红外光电 4 种。本设计考虑选用半导体烟雾传感器或高分子烟雾传感器（不适用于厨房 放弃） 。5第三章 系统的总体方案设计3.1 设计理念

19、在家居厨房里，因为煤气的燃烧，通常会引起室内烟雾弥漫，尤其是在冬天，由于室内通风不好，这样会给室内人员的健康带来伤害。本设计使用烟雾传感器，当室内出现烟雾时，传感器会感应到烟雾，继而报警，这样会通知室内人员打开窗户通风，可以有效改善室内空气环境。电源模块和主控制模块是烟雾报警系统的硬件中不可缺少的。电源模块是用来控制各种电子元器件供应的董事会，并保持系统的正常工作一段时间后突然停止电力供应在城市的力量。主控制模块完成烟雾报警信息和烟雾报警探测器的管理，处理，通信等功能。所有的电路设计和软件设计如下。3.2 电源模块的设计电源是电子设备中最重要的也是不可或缺的。电子设备能否有效的完成工作和相应的

20、技术指标取决于它的性能。但是由于国内的供电电压不稳，噪音污染较为严重，这些可能会导致电源出现问题。因此，精心设计的电源应该具有可靠，效率高，稳定等特点，所以说电源设计是一项很重要的工作。3.2.1 供电方式由于整个系统必须连续工作 24 小时，并保证在市电突然停止时要有一定时间的电源来维持系统的正常工作，所以要有以下两个模式：主电源和从电源两个主要模式。主电源模式中的市电将通过高频变压器被转换为直流电源；当主供电模式突然的停止，由蓄电池系统提供所需直流电源，以维持系统的正常运行。3.2.2 稳压电源线性集成稳压器 60 年代末问世，经过了多端可调集成稳压器、输出电压固定的三端集成稳压器、三端输出电压可调的集成稳压器三个阶段的发展。其中，三端输出电压可调的集成稳压器是市场上做常见的，它具备以下特点：稳定性强、内部结构非常简易、调试起来很容易、使用寿命比较长、携带比较方便、价格十分便宜等优点，同时它还有芯片过热保护、限流保护等功能，由于这些功能集于一身，所以这类的稳压器可以快速发展和应用。本系统的备用电源采用蓄电池，该蓄电池采用三端可调正输出集成稳压器 LM317 构成的充电电路对