课程设计
题 目 烟雾传感器设计
指导教师
学生姓名
学 号
专 业 电子信息工程技术
教学单位 物理电子信息学院 （盖章）
二O三年 X月 X日
烟雾传感器设计
摘 现代社会中火灾害气体中毒导致死亡越越年社会带财产损失社会负担突发性果发现时容易造成重损失烟雾传感器解决问题具实时性快时间火灾做出反应具高灵敏度低浓度进行探测仅成低容易消费者接受便进行推广MQ2MQ2S气体传感器气敏材料清洁空气中电导率较低二氧化锡(SnO2)传感器处环境中存燃气体时传感器电导率空气中燃气体浓度增加增简单电路电导率变化转换该气体浓度相应输出信号MQ2MQ2S气体传感器液化气丙烷氢气灵敏度高天然气燃蒸汽检测理想种传感器检测种燃性气体款适合种应低成传感器
关键词Chignolin：实时性高度灵敏传感器
1设计目
切实保障生命安全财产安全受火灾影响设计出种够火灾刚刚发生时者燃气体堆积引起火灾隐患员安全时报警装置极减少良果发生做防患未然报警器通部智处理器感应离散光源微烟粒气雾检测旦检测烟雾立刻通置专IC驱动电路外部压电式换器输出报警声早知火情火灾扑灭萌芽状态
2原理分析
21原理
设计烟雾传感器采MQ2燃气体烟雾中MQ2烟雾传感器电阻会相应变化MQ2 气敏元件结构外形图1 示微型AL2O3 陶瓷SnO2 敏感层测量电极加热器构成敏感元件固定塑料锈钢制成腔体加热器气敏元件提供必工作条件封装气敏元件６针状脚中４信号取出２提供加热电流
烟雾害气体产生时引起传感器变化电阻图1 示驱动电路非电信号转换成电压H两端接电源两端起预热作
图1：典型应电路
22报警系统功设计
液晶显示器根smog信号see信号显示白天黑夜安全危险危险时显示时声光报警键时外部中断触发跳出报警复位时程序重新启动
23报警系统设计方案
根报警器功确定设计方案设计包括硬件软件设两部分包括热释电红外传感探头电路报警电路单片机控制电路相关控制理软件组成
声光报警执行电路
单片机
复位电路
传感器探头
信号处理
报警器指示灯
驱动
图21 报警器设计框图
3 部分电路设计
31单片机
89C52机高性单片机受引脚数目限制少引脚具第二功
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏级开路双IO口脚吸收8TTL门电流P1口脚第次写1时定义高阻输入P0够外部程序数存储器定义数址第八位FLASH编程时P0 口作原码输入口FLASH进行校验时P0输出原码时P0外部必须拉高
P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1口缓器接收输出4TTL门电流P1口脚写入1部拉高作输入P1口外部拉低电时输出电流部拉缘FLASH编程校验时P1口作第八位址接收
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流部拉缘P2口外部程序存储器16位址外部数存储器进行存取时P2口输出址高八位出址1时利部拉优势外部八位址数存储器进行读写时P2口输出特殊功寄存器容P2口FLASH编程校验时接收高八位址信号控制信号
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL门电流P3口写入1部拉高电作输入作输入外部拉低电P3口输出电流
P3口作AT89C52特殊功口示：
P3口脚 备选功
P30 RXD（串行输入口）
P31 TXD（串行输出口）
P32 INT0（外部中断0）
P33 INT1（外部中断1）
P34 T0（记时器0外部输入）
P35 T1（记时器1外部输入）
P36 （外部数存储器写选通）
P37 （外部数存储器读选通）
P3口时闪烁编程编程校验接收控制信号
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
ALE：访问外部存储器时址锁存允许端输出电锁存址址字节FLASH编程期间引脚输入编程脉时ALE端变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16作外部输出脉定时目然注意：作外部数存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作
PSEN：外部程序存储器选通信号端外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
VP：保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器注意加密方式1时部锁定RESET端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出采外部时钟源驱动器件应接
图31 单片机
32 复位电路
复位方法般电动复位外部键手动复位单片机时钟电路工作 RESET端持续出2机器周期高电时完成复位操作例晶振频率12MHz时复位信号持续时间应2us报警器外部手动键复位电路
图32单片机复位电路
33感应电路
感应电路包括时钟电路光敏传感电路气敏传感电路
XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置片振荡器石晶振荡陶瓷振荡均采采外部时钟源驱动器件XTAL2应接
图33时钟电路
利光敏元件光信号转换电信号传感器敏感波长见光波长附包括红外线波长紫外线波长光传感器局限光探测作探测元件组成传感器许非电量进行检测光敏传感器光强电阻变调电阻适时电高转低单片机感知
图34光敏传感器电路
烟雾时smog变高电气敏传感电路整传感器探头部分重方气敏薄膜测气体相互作气敏薄膜膜层质量导电率发生变化时单片机感知
图310气敏传感器电路
34 报警器执行电路
部分电路包括声光报警器执行电路报警器指示蜂鸣器三极电阻接单片机P21引脚样实现声音报警功
2发光二极接电阻连单片P1引脚外接VCC单片机P20引脚置低电发光二极点亮P20引脚置高电发光二极熄灭样起报警作
4 Altium Designer软件绘制原理图
开Altium Designer软件进行原理图绘制绘制程中注意元件封装
图4 烟雾传感器电路图
5根报警器功编写程序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit beepP2^0
sbit seeP2^2
sbit smogP2^3
sbit lcdenP3^5
sbit lcdrsP3^4
sbit lcdwrP2^4
uchar code table0[] S I F E
uchar code table1[] S O S
uchar code table2[] D A Y
uchar code table3[] N I G H T
uchar num
uchar ijmuflag1
void dsp()
void action0()
void action1()
void delay(uint z)
{
uint xy
for(xzx>0x)
for(y110y>0y)
}
void write_com(uchar com)
{
lcdrs0
P0com
delay(5)
lcden1
delay(5)
lcden0
}
void write_data(uchar date)
{
lcdrs1
P0date
delay(5)
lcden1
delay(5)
lcden0
}
void init()
{
lcdwr0
lcden0
write_com(0x38)
write_com(0x0e)
write_com(0x06)
write_com(0x01)
write_com(0x80+0x10)
}
void dsp()
{
init()
if(mu1)
{
for(num0num<12num++)
{
write_data(table1[num])
delay(20)
}
}
else
{
for(num0num<11num++)
{
write_data(table0[num])
delay(20)
}
}
if(see0)
{
write_com(0xc0+17)
delay(50)
for(num0num<10num++)
{
write_data(table2[num])
delay(40)
}
}
else
{
write_com(0xc0+17)
delay(50)
for(num0num<13num++)
{
write_data(table3[num])
delay(40)
}
}
for(num0num<16num++)
{
write_com(0x18)
delay(20)
}
}
void main()
{
j1
EA1
EX01
IT01
while(1)
{
dsp
if(smog1) mu1
if(mu1) action1()
}
}
void action0()
{
dsp()
for(i0i<2i++)
{
P10xfd
beep1
delay(50)
if(flag0)break
P10xf7
beep0
delay(50)
if(flag0)break
flag1
}
}
void action1()
{
dsp()
for(i0i<100i++)
{
P10xff
beep1
delay(50)
if(flag0)break
P10xf0
beep0
delay(50)
if(flag0)break
mu0
flag1
}
}
void enter0() interrupt 0
{
flag0
}
6 心体会
次制作传感器程中感觉收获颇首先通查找资料认识种途非常广泛传感器热释电红外传感器原理应领域定解次亲手制作时仅学东西暴露问题确定方案首先想单片机第单片机简化电路电路性高第二学期正学单片机门课程机会巩固方面知识样做学致绘制原理图程中进步熟悉Altium Designer软件编写程序程中遇问题开始程序没达预期效果然断修改完全符合求令印象较深刻实际制作电路板程包括洗板子钻孔焊接原件总通制作传感器更加解传感器生活中应巩固专业知识增强动手力
7 参考文献
[1] 郭天祥 51单片机c语言教程[M] 北京：电子工业出版社 20091
[2] 王俊杰 检测技术仪表[M] 武汉 武汉理工学出版社 20117
[3] 康华光 电子技术基础（模拟部分）[M] 北京 高等教育出版社 2004
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课程设计
题 目 烟雾传感器设计
指导教师
学生姓名
学 号
专 业 电子信息工程技术
教学单位 物理电子信息学院 （盖章）
二O三年 X月 X日
烟雾传感器设计
摘 现代社会中火灾害气体中毒导致死亡越越年社会带财产损失社会负担突发性果发现时容易造成重损失烟雾传感器解决问题具实时性快时间火灾做出反应具高灵敏度低浓度进行探测仅成低容易消费者接受便进行推广MQ2MQ2S气体传感器气敏材料清洁空气中电导率较低二氧化锡(SnO2)传感器处环境中存燃气体时传感器电导率空气中燃气体浓度增加增简单电路电导率变化转换该气体浓度相应输出信号MQ2MQ2S气体传感器液化气丙烷氢气灵敏度高天然气燃蒸汽检测理想种传感器检测种燃性气体款适合种应低成传感器
关键词Chignolin：实时性高度灵敏传感器
1设计目
切实保障生命安全财产安全受火灾影响设计出种够火灾刚刚发生时者燃气体堆积引起火灾隐患员安全时报警装置极减少良果发生做防患未然报警器通部智处理器感应离散光源微烟粒气雾检测旦检测烟雾立刻通置专IC驱动电路外部压电式换器输出报警声早知火情火灾扑灭萌芽状态
2原理分析
21原理
设计烟雾传感器采MQ2燃气体烟雾中MQ2烟雾传感器电阻会相应变化MQ2 气敏元件结构外形图1 示微型AL2O3 陶瓷SnO2 敏感层测量电极加热器构成敏感元件固定塑料锈钢制成腔体加热器气敏元件提供必工作条件封装气敏元件６针状脚中４信号取出２提供加热电流
烟雾害气体产生时引起传感器变化电阻图1 示驱动电路非电信号转换成电压H两端接电源两端起预热作
图1：典型应电路
22报警系统功设计
液晶显示器根smog信号see信号显示白天黑夜安全危险危险时显示时声光报警键时外部中断触发跳出报警复位时程序重新启动
23报警系统设计方案
根报警器功确定设计方案设计包括硬件软件设两部分包括热释电红外传感探头电路报警电路单片机控制电路相关控制理软件组成
声光报警执行电路
单片机
复位电路
传感器探头
信号处理
报警器指示灯
驱动
图21 报警器设计框图
3 部分电路设计
31单片机
89C52机高性单片机受引脚数目限制少引脚具第二功
VCC：供电电压
GND：接
P0口：P0口8位漏级开路双IO口脚吸收8TTL门电流P1口脚第次写1时定义高阻输入P0够外部程序数存储器定义数址第八位FLASH编程时P0 口作原码输入口FLASH进行校验时P0输出原码时P0外部必须拉高
P1口：P1口部提供拉电阻8位双IO口P1口缓器接收输出4TTL门电流P1口脚写入1部拉高作输入P1口外部拉低电时输出电流部拉缘FLASH编程校验时P1口作第八位址接收
P2口：P2口部拉电阻8位双IO口P2口缓器接收输出4TTL门电流P2口写1时脚部拉电阻拉高作输入作输入时P2口脚外部拉低输出电流部拉缘P2口外部程序存储器16位址外部数存储器进行存取时P2口输出址高八位出址1时利部拉优势外部八位址数存储器进行读写时P2口输出特殊功寄存器容P2口FLASH编程校验时接收高八位址信号控制信号
P3口：P3口脚8带部拉电阻双IO口接收输出4TTL门电流P3口写入1部拉高电作输入作输入外部拉低电P3口输出电流
P3口作AT89C52特殊功口示：
P3口脚 备选功
P30 RXD（串行输入口）
P31 TXD（串行输出口）
P32 INT0（外部中断0）
P33 INT1（外部中断1）
P34 T0（记时器0外部输入）
P35 T1（记时器1外部输入）
P36 （外部数存储器写选通）
P37 （外部数存储器读选通）
P3口时闪烁编程编程校验接收控制信号
RST：复位输入振荡器复位器件时保持RST脚两机器周期高电时间
ALE：访问外部存储器时址锁存允许端输出电锁存址址字节FLASH编程期间引脚输入编程脉时ALE端变频率周期输出正脉信号频率振荡器频率16作外部输出脉定时目然注意：作外部数存储器时跳ALE脉想禁止ALE输出SFR8EH址置0时 ALE执行MOVXMOVC指令ALE起作
PSEN：外部程序存储器选通信号端外部程序存储器取指期间机器周期两次PSEN效访问外部数存储器时两次效PSEN信号出现
VP：保持低电时期间外部程序存储器（0000HFFFFH）否部程序存储器注意加密方式1时部锁定RESET端保持高电时间部程序存储器FLASH编程期间引脚施加12V编程电源
XTAL1：反振荡放器输入部时钟工作电路输入
XTAL2：反振荡器输出采外部时钟源驱动器件应接
图31 单片机
32 复位电路
复位方法般电动复位外部键手动复位单片机时钟电路工作 RESET端持续出2机器周期高电时完成复位操作例晶振频率12MHz时复位信号持续时间应2us报警器外部手动键复位电路
图32单片机复位电路
33感应电路
感应电路包括时钟电路光敏传感电路气敏传感电路
XTAL1XTAL2分反放器输入输出该反放器配置片振荡器石晶振荡陶瓷振荡均采采外部时钟源驱动器件XTAL2应接
图33时钟电路
利光敏元件光信号转换电信号传感器敏感波长见光波长附包括红外线波长紫外线波长光传感器局限光探测作探测元件组成传感器许非电量进行检测光敏传感器光强电阻变调电阻适时电高转低单片机感知
图34光敏传感器电路
烟雾时smog变高电气敏传感电路整传感器探头部分重方气敏薄膜测气体相互作气敏薄膜膜层质量导电率发生变化时单片机感知
图310气敏传感器电路
34 报警器执行电路
部分电路包括声光报警器执行电路报警器指示蜂鸣器三极电阻接单片机P21引脚样实现声音报警功
2发光二极接电阻连单片P1引脚外接VCC单片机P20引脚置低电发光二极点亮P20引脚置高电发光二极熄灭样起报警作
4 Altium Designer软件绘制原理图
开Altium Designer软件进行原理图绘制绘制程中注意元件封装
图4 烟雾传感器电路图
5根报警器功编写程序
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit beepP2^0
sbit seeP2^2
sbit smogP2^3
sbit lcdenP3^5
sbit lcdrsP3^4
sbit lcdwrP2^4
uchar code table0[] S I F E
uchar code table1[] S O S
uchar code table2[] D A Y
uchar code table3[] N I G H T
uchar num
uchar ijmuflag1
void dsp()
void action0()
void action1()
void delay(uint z)
{
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for(xzx>0x)
for(y110y>0y)
}
void write_com(uchar com)
{
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P0com
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void write_data(uchar date)
{
lcdrs1
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delay(5)
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write_com(0x38)
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write_com(0x01)
write_com(0x80+0x10)
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void dsp()
{
init()
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{
for(num0num<12num++)
{
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}
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else
{
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}
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if(see0)
{
write_com(0xc0+17)
delay(50)
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{
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}
}
else
{
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write_data(table3[num])
delay(40)
}
}
for(num0num<16num++)
{
write_com(0x18)
delay(20)
}
}
void main()
{
j1
EA1
EX01
IT01
while(1)
{
dsp
if(smog1) mu1
if(mu1) action1()
}
}
void action0()
{
dsp()
for(i0i<2i++)
{
P10xfd
beep1
delay(50)
if(flag0)break
P10xf7
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delay(50)
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flag1
}
}
void action1()
{
dsp()
for(i0i<100i++)
{
P10xff
beep1
delay(50)
if(flag0)break
P10xf0
beep0
delay(50)
if(flag0)break
mu0
flag1
}
}
void enter0() interrupt 0
{
flag0
}
6 心体会
次制作传感器程中感觉收获颇首先通查找资料认识种途非常广泛传感器热释电红外传感器原理应领域定解次亲手制作时仅学东西暴露问题确定方案首先想单片机第单片机简化电路电路性高第二学期正学单片机门课程机会巩固方面知识样做学致绘制原理图程中进步熟悉Altium Designer软件编写程序程中遇问题开始程序没达预期效果然断修改完全符合求令印象较深刻实际制作电路板程包括洗板子钻孔焊接原件总通制作传感器更加解传感器生活中应巩固专业知识增强动手力
7 参考文献
[1] 郭天祥 51单片机c语言教程[M] 北京：电子工业出版社 20091
[2] 王俊杰 检测技术仪表[M] 武汉 武汉理工学出版社 20117
[3] 康华光 电子技术基础（模拟部分）[M] 北京 高等教育出版社 2004
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