1929_基于單片機(jī)的煙霧檢測(cè)系統(tǒng)
1929_基于單片機(jī)的煙霧檢測(cè)系統(tǒng),基于,單片機(jī),煙霧,檢測(cè),系統(tǒng)
黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述) 第 1 頁(yè)基于單片機(jī)的煙霧檢測(cè)系統(tǒng)摘要:本文介紹了煙霧傳感器的發(fā)展和設(shè)計(jì)原理、單片機(jī)的發(fā)展和設(shè)計(jì)原理以及 protel 的發(fā)展和主要功能。通過(guò)這些對(duì)單片機(jī)的煙霧檢測(cè)系統(tǒng)有一個(gè)大致的了解,為設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī),煙霧檢測(cè)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(chǎng)所、室內(nèi)工作場(chǎng)所、公共交通工具和其他可能的室外公共場(chǎng)所完全禁止吸煙。而根據(jù)世界衛(wèi)生組織對(duì) 194 個(gè)國(guó)家的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,到 2012 年底,已有 84 個(gè)國(guó)家和地區(qū)通過(guò)法律法規(guī)禁止在公共場(chǎng)所和工作場(chǎng)所吸煙,其中 16 個(gè)國(guó)家和地區(qū)的所有機(jī)構(gòu)全面禁煙,其余 68 個(gè)國(guó)家和 地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)等 2 類以上機(jī)構(gòu)全面禁煙。通過(guò)一段時(shí)間的調(diào)查研究,我們發(fā)現(xiàn)吸煙人群對(duì)標(biāo)語(yǔ)警示很不敏感,而在此相關(guān)領(lǐng)域中,也沒(méi)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(guò)對(duì)空氣中煙霧粒子濃度進(jìn)行檢測(cè),一旦檢測(cè)到有人吸煙,則會(huì)在第一時(shí)間給吸煙者發(fā)出最為有效的語(yǔ)音警示,效果將優(yōu)越于標(biāo)語(yǔ)警示。我們相信,吸煙警示器的出現(xiàn),將在公共場(chǎng)所對(duì)吸煙人群有很好的警示作用,同時(shí),它還擁有廣闊的市場(chǎng)空間,可以形成良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(jiǎn)介煙霧傳感器是煙霧報(bào)警的現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)部件,它的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí),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(diǎn)是模擬量傳輸,跟隨各種非電量參數(shù)變化而變化?;馂?zāi)探測(cè)器根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)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(yè)感煙探測(cè)器:該種探測(cè)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(lái)探測(cè)可見(jiàn)或不可見(jiàn)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(jì)的;光電型主要是應(yīng)用煙霧粒子對(duì)光線的散射及折射、吸收或遮擋的原理而設(shè)計(jì)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(jì)的,主要包括一個(gè)光源,一套光線照準(zhǔn)裝置和一個(gè)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(duì)可燃?xì)怏w有感度的 SnO2 材料制成的,對(duì)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(chǎng)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(diǎn)。. 自感應(yīng)器件 MQ7參數(shù): 4特點(diǎn):對(duì)一氧化碳具有很高的靈敏度和良好的選擇性 具有長(zhǎng)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(cè)裝置。適宜于一氧化碳、煤氣等的探測(cè)。規(guī)格圖表 1 標(biāo)準(zhǔn)工作條件符號(hào) 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) 5.0V0.2V Ac or DcVH (L) 加熱電壓(低) 1.5V0.1V Ac or DcRL 負(fù)載電阻 可調(diào)RH 加熱電阻 313 室溫TH (H) 加熱時(shí)間(高) 601 secondsTH (L) 加熱時(shí)間(低) 901 secondsPH 加熱功耗 約 350mwb. 環(huán)境條件 符號(hào) 參數(shù)名稱 技術(shù)條件 備注Tao 使用溫度 -10-50Tas 儲(chǔ)存溫度 -20-70 建議使用范圍RH 相對(duì)濕度 小于 95%RHO2 氧氣濃度 21%(標(biāo)準(zhǔn)條件)氧氣濃度會(huì)影響靈敏度特性最小值大于 2%c. 靈敏度特性符號(hào) 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(yè)Rs 敏感體電阻 2-20k 在 100ppmCO 中(300/100ppm) 濃度斜率 小于 0.6 Rs (300ppm)/Rs(100ppm)溫度:-202 相對(duì)濕度:65%5%標(biāo)準(zhǔn)工作條件Vc:5.0V0.1V VH(高):5.0V0.1V VH(低):1.5V0.1V預(yù)熱時(shí)間 不短于 48 小時(shí) 探測(cè)范圍:10ppm-1000ppm 一氧化碳煙探測(cè)器霧的發(fā)展特點(diǎn):隨著應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,應(yīng)用需求不斷提高,普通類型的煙霧探測(cè)器已經(jīng)不能滿足需求,就必然運(yùn)用新技術(shù)研發(fā)出功能更強(qiáng)的探測(cè)器。其發(fā)展特點(diǎn)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(shí)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(cè)器中的傳感器件實(shí)現(xiàn),因而處理問(wèn)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(shí)別真假火災(zāi),實(shí)現(xiàn)智慧判斷。(2)可靠性提高煙霧報(bào)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(shí)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(bào)警方式當(dāng)有一路傳感信號(hào)異常時(shí),綠色二極管開(kāi)始閃爍,通知工作人員及時(shí)檢查;當(dāng)傳感信號(hào)出現(xiàn)異常時(shí),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。 72 單片機(jī)簡(jiǎn)介單片機(jī)的全稱為單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)。從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看,單片機(jī)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(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述) 第 4 頁(yè)早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031,因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列單片機(jī)系統(tǒng)?;谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)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(kāi)始出現(xiàn)了 16 位單片機(jī),但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90 年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展,單片機(jī)技術(shù)得到了巨大的提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用,32 位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位,并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的 8 位單片機(jī)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(jī)主頻已經(jīng)超過(guò) 300MHz,性能直追 90 年代中期的專用處理器,而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元,最高端的型號(hào)也只有 10 美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)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(jī)上。而在作為掌上計(jì)算機(jī)和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng)。 8AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓,高性能 CMOS8 位微處理器,俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)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(chǔ)器組合在單個(gè)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(jià)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(jì)方法發(fā)生了很大的變化,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法正逐步的退出了歷史舞臺(tái),而基于單片機(jī)技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)正在成為電子設(shè)計(jì)的主流。3.protel 簡(jiǎn)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(wú)愧地排在眾多 EDA 軟件的前面,是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件,它較早就在國(guó)內(nèi)開(kāi)始使用,在國(guó)內(nèi)的普及率也最高,有些高校的電子專業(yè)還專門開(kāi)設(shè)了課程來(lái)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(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用 PROTEL 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文(文獻(xiàn)綜述) 第 5 頁(yè)P(yáng)rotel99 SE 共 分 5 個(gè) 模 塊 , 分 別 是 原 理 圖 設(shè) 計(jì) 、 PCB 設(shè) 計(jì) ( 包 含 信 號(hào)完 整 性 分 析 ) 、 自 動(dòng) 布 線 器 、 原 理 圖 混 合 信 號(hào) 仿 真 、 PLD 設(shè) 計(jì) 。 在 PCB 部 分, 除 了 Protel2004 中 的 多 通 道 復(fù) 制 ; 實(shí) 時(shí) 的 、 阻 抗 控 制 布 線 功 能 ; SitusTM 自 動(dòng) 布 線 器 等 新 功 能 以 外 , Altium Designer 6.0 還 著 重 在 : 差 分 對(duì) 布線 , FPGA 器 件 差 分 對(duì) 管 腳 的 動(dòng) 態(tài) 分 配 , PCB 和 FPGA 之 間 的 全 面 集 成 , 從而 實(shí) 現(xiàn) 了 自 動(dòng) 引 腳 優(yōu) 化 和 非 凡 的 布 線 效 果 。 還 有 PCB 文 件 切 片 , PCB 多 個(gè)器 件 集 體 操 作 , 在 PCB 文 件 中 支 持 多 國(guó) 語(yǔ) 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(diǎn) 可 選 器 件 列 表 , 復(fù) 雜 BGA 器 件 的 多 層 自 動(dòng) 扇 出 , 提 供 了 對(duì) 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(dòng) , 快 速 鋪 銅 等 功 能 。 交互式編輯、出錯(cuò)查詢、布線和可視化功能,從而能更快地實(shí)現(xiàn)電路板布局,支持高速電路設(shè)計(jì),具有成熟的布線后信號(hào)完整性分析工具. Altium Designer 6.0 對(duì)差分信號(hào)提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持,可對(duì)高速內(nèi)連的差分信號(hào)對(duì)進(jìn)行充分定義、管理和交互式布線。支持包括對(duì)在 FPGA 項(xiàng)目?jī)?nèi)部定義的 LVDS信號(hào)的物理設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)映射。 LVDS 是差分信號(hào)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(kuò)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(duì) 象 拷 貝 到 原 理圖 當(dāng) 中 , 比 如 一 些 網(wǎng) 絡(luò) 標(biāo) 號(hào) , 一 頁(yè) 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(gè) 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(dòng) , 總 線 走 線 , 自 動(dòng) 網(wǎng) 標(biāo) 選 擇 等 ! 強(qiáng) 大 的 前 端 將 多 層 次 、多 通 道 的 原 理 圖 輸 入 、 VHDL 開(kāi) 發(fā) 和 功 能 仿 真 、 布 線 前 后 的 信 號(hào) 完 整 性 分 析功 能 。 在 信 號(hào) 仿 真 部 分 , 提 供 完 善 的 混 合 信 號(hào) 仿 真 ,在 對(duì) XSPICE 標(biāo) 準(zhǔn) 的 支持 之 外 , 還 支 持 對(duì) Pspice 模 型 和 電 路 的 仿 真 。 對(duì) FPGA 設(shè) 計(jì) 提 供 了 豐 富 的IP 內(nèi) 核 , 包 括 各 種 處 理 器 、 存 儲(chǔ) 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(yè)4.結(jié)束語(yǔ)本文研制的煙霧報(bào)警器具有以下特點(diǎn):(1)能對(duì)室內(nèi)煙霧(CO)及溫度突變進(jìn)行報(bào)警( 聲光報(bào)警 )。(2) 如果只有一種參數(shù)出現(xiàn)異常(如煙霧濃度過(guò)大或是溫度較高),能發(fā)出異常報(bào)警信號(hào),令值班人員到現(xiàn)場(chǎng)處理。(3)報(bào)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(bào)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(yè)參考文獻(xiàn)1:彭軍.傳感器與檢測(cè)技術(shù):西安電子科技大學(xué)出版社, 2003:2633152: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);142-1463:陳杰,黃鴻.傳感器與檢測(cè)技術(shù).高等教育出版社,20024:百度文庫(kù). httpwenku.baidu.comviewec3bcd360b4c2e3f57276321.html5: Okayama Y.A Primitive Study of a Fire Detection Method Control by Artificial Neural Net.Fire Safety Jounal,1991,16(6) ;335-5536:沙占友.智能化集成溫度傳感器原理與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社,20027:鄭郁正. 單片機(jī)原理及應(yīng)用:四川大學(xué)出版社, 2003: 2556 8:李華.MCS-51 系列單片機(jī)應(yīng)用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社,19939:李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社,200810:百度百科. http:/baike.baidu.com/view/1270245.htm#311:百度百科. http:/baike.baidu.com/view/40936.htm12:黃繼昌.實(shí)用報(bào)警電路.人民郵電出版社,2005
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