设计选题三十四烟雾报警器的设计实现.docxVIP

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电子电路综合实验

总结报告

题目：烟雾报警器的设计实现

班级：10-421

学号-

姓名：王 磊

日期：2013-04-19

成绩：

摘要

在城市化日益突出的今天，室内生活在人们的日常生活中的比例也越来越高。在很多公共场合，因为人们吸烟而导致空气质量不好，影响人们的身体健康；在众多的家庭，天然气和煤气占据着厨房，带来便利的同时也隐藏着危险等等。某些特定环境里对室内的烟雾浓度也有一定限制。

本系统采用模拟数字电路，设计简单，保证功能的同时成本较低，故障率低，能够监测指定环境内的烟雾浓度，并显示烟雾浓度等级。系统根据烟雾浓度等级并自动开启排风机和语音报警，改善室内空气质量并发出警报，及时提醒人们所处环境烟雾和可燃性气体的变化。

一．设计选题

设计选题三十四 烟雾报警器的设计实现

二．设计任务

能够检测制定环境内烟雾浓度并将烟雾浓度分为三级加以显示。

当浓度超过第二等级时系统自动开启风扇排风

当浓度超过最高等级时系统发出声音警报

□ 当浓度超过最高等级时系统发出语音提示报警

三．设计目的

学习烟雾传感器的原理，掌握实际应用方法

掌握模数转换，电压比较和数码显示电路的设计和构建方法

掌握电子电路系统设计的基本方法，培养提高综合利用多学科相关知识进行逐步工程设计与实际装调系统电路的能力

增强电路布控能力和对电路错误的检错能力

四．设计提示

利用QM-N5将烟雾浓度转化为电压信号

将模拟电压信号转为数字信号，并进行等级划分，将烟雾浓度等级分为三级。（拟定0~333ppm 为第一等级333~666ppm 为第二等

级666ppm为第三等级）

使用数码管将烟雾浓度等级进行显示。

三级烟雾浓度时，控制蜂鸣器报警。

烟雾浓度大于或等于二级时，控制风扇排风。

语音录放芯片录音，并在三级烟雾浓度时，控制其放音

五．方案比较与论证

用单片机实现工作原理：

以STC89C51单片机为控制核心。利用QM-N5将烟雾浓度转换为电信号，单片机控制ADC0804将电压信号转化为数字信号。根据数值的大小将烟雾浓度划分为三个等级。单片机驱动数码管显示烟雾浓度等级。当烟雾浓度超过第二等级时，单片机驱动风扇开始工作。当烟雾浓度超过最高等级时，单片机控制蜂鸣器发出报警提示。

系统框图：

优点：

能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。该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。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。另外，单片机构成的外围电路所用元器件较少，且电路简单。

缺点：

单片机的管脚多且分布较密，对焊接的要求高。需要掌握单片机的使用方法，并且具有一定的编程能力，对单片机的要求较高。另一方面，芯片的价格较模拟电路贵。

用模拟数字电路实现工作原理：

利用QM-N5将烟雾浓度转化为电信号，使用LM324搭建两路电压比较器，将烟雾浓度等级分为三级。比较器输出的数字信号经过74HC147和非门之

后将浓度的等级变为BCD码。再经过74LS47可驱动数码管显示相应的浓度等级。当烟雾浓度超过第二等级时，打开风扇开始工作。当烟雾浓度超过

最高等级时，驱动蜂鸣器进行报警，并播放录音芯片的语音报警。

系统框图：

浓度等

浓度等

级显示

Level0Level1Level2

Level2

语音提示

报警*

烟雾浓

度采集

烟雾浓度

分级/编码

输出

控制

Level1Level2

蜂鸣器

报警

Level2

风扇

排风

优点：

只需要掌握简单的数电模电知识就可以进行设计，起点比较低。电路结构清晰明了，原理简单易懂。而且所需的器件都比较简单常见，价位比较低，适合初学者练习。可以深刻理解数模转化，电压比较和数码显示电路的设计和构架方法。

缺点：

电路所用元器件比较多，连线较为复杂，并且测量的精度不够准确，易受周围环境影响。

最终方案确定：

基于以上两种方案的比较，结合老师所给的元器件以及自己对单片机知识的掌握程度，最终确定以方案二（即模拟数字电路）实现设计.

模拟数字电路设计：

1、烟雾浓度采集

QM-N5 型