1929_基于單片機的煙霧檢測系統(tǒng),基于,單片機,煙霧,檢測,系統(tǒng) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述） 第 1 頁基于單片機的煙霧檢測系統(tǒng)摘要：本文介紹了煙霧傳感器的發(fā)展和設(shè)計原理、單片機的發(fā)展和設(shè)計原理以及 protel 的發(fā)展和主要功能。通過這些對單片機的煙霧檢測系統(tǒng)有一個大致的了解，為設(shè)計做準(zhǔn)備。關(guān)鍵詞：單片機，煙霧檢測系統(tǒng)前言世界衛(wèi)生組織《煙草控制框架公約》與《防止接觸煙草煙霧準(zhǔn)則》規(guī)定，自 2011 年 1 月起，應(yīng)當(dāng)在所有室內(nèi)公共場所、室內(nèi)工作場所、公共交通工具和其他可能的室外公共場所完全禁止吸煙。而根據(jù)世界衛(wèi)生組織對 194 個國家的統(tǒng)計結(jié)果，到 2012 年底，已有 84 個國家和地區(qū)通過法律法規(guī)禁止在公共場所和工作場所吸煙，其中 16 個國家和地區(qū)的所有機構(gòu)全面禁煙，其余 68 個國家和 地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)等 2 類以上機構(gòu)全面禁煙。通過一段時間的調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)吸煙人群對標(biāo)語警示很不敏感，而在此相關(guān)領(lǐng)域中，也沒有此類電子產(chǎn)品。為此，我們提出聲光警示的吸煙警示器，可以通過對空氣中煙霧粒子濃度進(jìn)行檢測，一旦檢測到有人吸煙，則會在第一時間給吸煙者發(fā)出最為有效的語音警示，效果將優(yōu)越于標(biāo)語警示。我們相信，吸煙警示器的出現(xiàn)，將在公共場所對吸煙人群有很好的警示作用，同時，它還擁有廣闊的市場空間，可以形成良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在一定程度上，它也有著很好的可行性和必要性。1 煙霧傳感器簡介煙霧傳感器是煙霧報警的現(xiàn)場探測部件，它的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)是否正常運行。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，把因火災(zāi)產(chǎn)生的各種非電量參數(shù)（如煙、溫度等參數(shù)）變成電量參數(shù)傳送給控制器。其特點是模擬量傳輸，跟隨各種非電量參數(shù)變化而變化。火災(zāi)探測器根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時所表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象可以分為：氣敏型、感煙型、感溫型、感光型、感聲型五大類。 [2] 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述） 第 2 頁感煙探測器：該種探測器主要回應(yīng)燃燒或熱解產(chǎn)生的固體、液體微粒及煙霧粒子，主要用來探測可見或不可見的燃燒產(chǎn)物及起火速度緩慢的初期火災(zāi)。離子型主要是利用煙霧粒子改變電離室電流原理而設(shè)計的；光電型主要是應(yīng)用煙霧粒子對光線的散射及折射、吸收或遮擋的原理而設(shè)計的，有減光型和散射型；紅外光束型主要是應(yīng)用煙霧粒子吸收或散射紅外光束的原理而設(shè)計的，主要包括一個光源，一套光線照準(zhǔn)裝置和一個接收裝置。 [3]為了更貼近生活，決定采用半導(dǎo)體氣體傳感器 MQ-7。該產(chǎn)品采用對可燃?xì)怏w有感度的 SnO2 材料制成的，對不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值，可在大多數(shù)場合使用。具有靈敏度高，穩(wěn)定性好，響應(yīng)恢復(fù)特性好，重復(fù)性良好，適用范圍廣等優(yōu)點。. 自感應(yīng)器件 MQ－7參數(shù): [4]特點：對一氧化碳具有很高的靈敏度和良好的選擇性 具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性 應(yīng)用用于家庭、環(huán)境的一氧化碳探測裝置。適宜于一氧化碳、煤氣等的探測。規(guī)格圖表 1 標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注Vc 回路電壓 ≤10V Ac or DcVH (H) 加熱電壓（高） 5.0V±0.2V Ac or DcVH (L) 加熱電壓（低） 1.5V±0.1V Ac or DcRL 負(fù)載電阻 可調(diào)RH 加熱電阻 31Ω±3Ω 室溫TH (H) 加熱時間（高） 60±1 secondsTH (L) 加熱時間（低） 90±1 secondsPH 加熱功耗 約 350mwb. 環(huán)境條件 符號 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注Tao 使用溫度 -10℃-50℃Tas 儲存溫度 -20℃-70℃ 建議使用范圍RH 相對濕度 小于 95%RHO2 氧氣濃度 21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會影響靈敏度特性最小值大于 2%c. 靈敏度特性符號 參數(shù)名稱 技術(shù)參數(shù) 備注 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述） 第 3 頁Rs 敏感體電阻 2-20k 在 100ppmCO 中а(300/100ppm) 濃度斜率 小于 0.6 Rs (300ppm)/Rs(100ppm)溫度：-20℃±2℃ 相對濕度：65%±5%標(biāo)準(zhǔn)工作條件Vc:5.0V±0.1V VH（高）:5.0V±0.1V VH（低）:1.5V±0.1V預(yù)熱時間 不短于 48 小時 探測范圍：10ppm-1000ppm 一氧化碳煙探測器霧的發(fā)展特點：隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，應(yīng)用需求不斷提高，普通類型的煙霧探測器已經(jīng)不能滿足需求，就必然運用新技術(shù)研發(fā)出功能更強的探測器。其發(fā)展特點有以下幾方面：（1）功能更新現(xiàn)在煙霧傳感器器的最大特征之一就是判別功能和判定決定權(quán)不僅從觀念上分離，而且在實際應(yīng)用中已經(jīng)分別執(zhí)行。早期煙霧傳感器器的判別功能和判定決定權(quán)合二為一，由設(shè)置在探測器中的傳感器件實現(xiàn)，因而處理問題死板且易受干擾。而現(xiàn)在的煙霧傳感器器的判別功能和判定決定權(quán)由軟件控制，能濾出干擾，識別真假火災(zāi)，實現(xiàn)智慧判斷。（2）可靠性提高煙霧報警系統(tǒng)可靠性的提高首先體現(xiàn)在用智能技術(shù)處理傳感器提供的煙霧信息。采用復(fù)合多傳感等方式，實行多信息傳遞并比較，得出最后結(jié)果，為判斷火災(zāi)提供了充分可靠的信息。（3）報警方式當(dāng)有一路傳感信號異常時，綠色二極管開始閃爍，通知工作人員及時檢查；當(dāng)傳感信號出現(xiàn)異常時，也就是發(fā)現(xiàn)了煙霧，錄音功放電路發(fā)出已錄的聲音，紅色二極管常亮。 [7]2 單片機簡介單片機的全稱為單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，單片機主要用于控制，所以又稱為微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器（Embedded controller）。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述） 第 4 頁早期的單片機都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90 年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術(shù)得到了巨大的提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用，32 位單片機迅速取代 16 位單片機的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的 32 位單片機主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。當(dāng)代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機上。而在作為掌上計算機和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。 [8]AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，電子系統(tǒng)的設(shè)計方法發(fā)生了很大的變化，傳統(tǒng)的設(shè)計方法正逐步的退出了歷史舞臺，而基于單片機技術(shù)的芯片設(shè)計正在成為電子設(shè)計的主流。3.protel 簡介跟主要功能PROTEL 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件，在電子行業(yè)的 CAD 軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多 EDA 軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用 PROTEL 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述） 第 5 頁Protel99 SE 共 分 5 個 模 塊 ， 分 別 是 原 理 圖 設(shè) 計 、 PCB 設(shè) 計 （ 包 含 信 號完 整 性 分 析 ） 、 自 動 布 線 器 、 原 理 圖 混 合 信 號 仿 真 、 PLD 設(shè) 計 。 在 PCB 部 分， 除 了 Protel2004 中 的 多 通 道 復(fù) 制 ； 實 時 的 、 阻 抗 控 制 布 線 功 能 ； SitusTM 自 動 布 線 器 等 新 功 能 以 外 ， Altium Designer 6.0 還 著 重 在 ： 差 分 對 布線 ， FPGA 器 件 差 分 對 管 腳 的 動 態(tài) 分 配 ， PCB 和 FPGA 之 間 的 全 面 集 成 ， 從而 實 現(xiàn) 了 自 動 引 腳 優(yōu) 化 和 非 凡 的 布 線 效 果 。 還 有 PCB 文 件 切 片 ， PCB 多 個器 件 集 體 操 作 ， 在 PCB 文 件 中 支 持 多 國 語 言 （ 中 文 、 英 文 、 德 文 、 法 文 、 日文 ） ,任 意 字 體 和 大 小 的 漢 字 字 符 輸 入 ， 光 標(biāo) 跟 隨 在 線 信 息 顯 示 功 能 ， 光 標(biāo)點 可 選 器 件 列 表 ， 復(fù) 雜 BGA 器 件 的 多 層 自 動 扇 出 ， 提 供 了 對 高 密 度 封 裝 （ 如BGA） 的 交 互 布 線 功 能 , 總 線 布 線 功 能 ， 器 件 精 確 移 動 ， 快 速 鋪 銅 等 功 能 。 交互式編輯、出錯查詢、布線和可視化功能，從而能更快地實現(xiàn)電路板布局,支持高速電路設(shè)計，具有成熟的布線后信號完整性分析工具. Altium Designer 6.0 對差分信號提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對高速內(nèi)連的差分信號對進(jìn)行充分定義、管理和交互式布線。支持包括對在 FPGA 項目內(nèi)部定義的 LVDS信號的物理設(shè)計進(jìn)行自動映射。 LVDS 是差分信號最通用的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于可編程器件。Altium Designer 可充分利用當(dāng)今 FPGA 器件上的擴展 I/O 管腳。 在 原 理 圖 部 分 ， 新 增 加 “靈 巧 粘 帖 ”可 以 將 一 些 不 同 的 對 象 拷 貝 到 原 理圖 當(dāng) 中 ， 比 如 一 些 網(wǎng) 絡(luò) 標(biāo) 號 ， 一 頁 圖 紙 的 BOM 表 ， 都 可 以 拷 貝 粘 帖 到 原 理圖 當(dāng) 中 。 原 理 圖 文 件 切 片 ， 多 個 器 件 集 體 操 作 ， 文 本 筐 的 直 接 編 輯 ， 箭 頭 的添 加 ， 器 件 精 確 移 動 ， 總 線 走 線 ， 自 動 網(wǎng) 標(biāo) 選 擇 等 ！ 強 大 的 前 端 將 多 層 次 、多 通 道 的 原 理 圖 輸 入 、 VHDL 開 發(fā) 和 功 能 仿 真 、 布 線 前 后 的 信 號 完 整 性 分 析功 能 。 在 信 號 仿 真 部 分 ， 提 供 完 善 的 混 合 信 號 仿 真 ,在 對 XSPICE 標(biāo) 準(zhǔn) 的 支持 之 外 ， 還 支 持 對 Pspice 模 型 和 電 路 的 仿 真 。 對 FPGA 設(shè) 計 提 供 了 豐 富 的IP 內(nèi) 核 ， 包 括 各 種 處 理 器 、 存 儲 器 、 外 設(shè) 、 接 口 、 以 及 虛 擬 儀 器 。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述） 第 6 頁4.結(jié)束語本文研制的煙霧報警器具有以下特點：(1)能對室內(nèi)煙霧(CO)及溫度突變進(jìn)行報警( 聲光報警 )。(2) 如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過大或是溫度較高)，能發(fā)出異常報警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理。(3)報警電路可以自己錄聲音更加的人性化。本系統(tǒng)安全可靠，誤報率低。且由于其體積小、操作維護(hù)方便、成本低廉等，具有廣闊的應(yīng)用前景。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述） 第 7 頁參考文獻(xiàn)[1]：彭軍.傳感器與檢測技術(shù):西安電子科技大學(xué)出版社, 2003:263~315[2]：He，Zhenghong.Multi-Sensor Fire Detection Algorithm for ship Fire Alarm system Using Neural Fuzzy Network.Process in Safety Science and Technology part A，2002，2）;142-146[3]：陳杰，黃鴻.傳感器與檢測技術(shù).高等教育出版社，2002[4]：百度文庫. httpwenku.baidu.comviewec3bcd360b4c2e3f57276321.html[5]： Okayama Y.A Primitive Study of a Fire Detection Method Control by Artificial Neural Net.Fire Safety Jounal，1991，16（6） ；335-553[6]：沙占友.智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用.機械工業(yè)出版社，2002[7]：鄭郁正. 單片機原理及應(yīng)用:四川大學(xué)出版社, 2003: 25~56 [8]：李華.MCS-51 系列單片機應(yīng)用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，1993[9]：李建忠.單片機原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社，2008[10]：百度百科. http://baike.baidu.com/view/1270245.htm#3[11]：百度百科. http://baike.baidu.com/view/40936.htm[12]：黃繼昌.實用報警電路.人民郵電出版社，2005