火災(zāi)報警器電路設(shè)計

1、題目 火災(zāi)報警器電路設(shè)計 班級 計科 學(xué)號姓名 指導(dǎo) 時間景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院電工電子技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書目錄1、 總體電路總體框圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42、 80C51的基本結(jié)構(gòu). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53、 80C51單片機的封裝與引腳 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64、 AD574A簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75、 聲

2、光報警電路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .86、 總電路圖. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97、 元件清單. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108、 參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119、 實驗設(shè)計心得體會. . . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . .12一、總體電路總體框圖我國的火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災(zāi)報警系統(tǒng)的研發(fā)，他們采用集中區(qū)域報警方式，其系統(tǒng)復(fù)雜、成木較高。而在居民住宅區(qū)、機房、辦公室等小型防火單位，需要設(shè)置一種區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、廉價實用的火災(zāi)自動探測報警裝置，因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的火災(zāi)報警器是非常必要的。根據(jù)方案的設(shè)計思想，我從中就可以得到了聲光報警系統(tǒng)的總體框圖如圖2-1所示下：圖2-1聲光報警系統(tǒng)的總體框圖使用80C51單片機，選

4、用聲光傳感器作為敏感元件，利用AD574A轉(zhuǎn)換器和聲光報警電路，開發(fā)了可用于家庭或小型單位火災(zāi)報警的聲光報警器。整個設(shè)計由4大部分構(gòu)成：聲光傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路、80C51單片機、聲光報警電路。其中，聲光傳感器是將現(xiàn)場溫度、聲光等非電信號轉(zhuǎn)化為電信號；轉(zhuǎn)換電路是將完成將聲光傳感器輸出的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。聲光報警模塊由單片機和報警電路組成，由單片機控制實現(xiàn)不同的聲光報警功能。此次設(shè)計是針對于單片機原理及其應(yīng)用展開的。其中包含了我們所學(xué)的電工技術(shù)，傳感器技術(shù)，單片機技術(shù)去設(shè)計基于單片機的聲光報警系統(tǒng)。80C51單片機好比一個橋梁，聯(lián)系著傳感器和報警電路設(shè)備。當(dāng)周圍的環(huán)境達(dá)到我們設(shè)定的數(shù)值

5、時，聲光傳感器把被測的物理量作為輸入?yún)?shù)，轉(zhuǎn)換為電量（電流、電壓、電阻等等）輸出。物理量和測量范圍的不同，傳感器的工作機理和結(jié)構(gòu)就不同。通常傳感器輸出的電信號是模擬信號（已有許多新型傳感器采用數(shù)字量輸出）。當(dāng)信號的數(shù)值符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級時，可以不用放大器放大；當(dāng)信號的數(shù)值不符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級時，就需要放大器放大。而我們選擇前者，不需要用放大器，選擇數(shù)值符合A/D轉(zhuǎn)換器的輸入等級，這樣就可以簡化整個系統(tǒng)的設(shè)置。傳感器將物理信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為可以利用識別的電信號給單片機，這里我們選擇單片機的P1.0為輸入方式，接收到信號的單片機經(jīng)過程序的設(shè)定會由P2.0作為單片機的輸出直接

6、啟動報警電路。此時，揚聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時二極管發(fā)光，這就達(dá)到了聲光報警的效果。二、主控電路設(shè)計一：80C51的基本結(jié)構(gòu)80C51的結(jié)構(gòu)圖：LNT0由圖可見，80C51單片機主要有一下幾個部分組成：（1）CPU系統(tǒng)8位CPU，含布爾處理器；時鐘電路；總線控制邏輯。（2）存儲器系統(tǒng)4KB的程序存儲器（ROM/EPROM/Flash，可擴至64KB）；128KB數(shù)據(jù)存儲器（RAM，可再擴64KB）；特殊功能寄存器SFR。（3）I/O口和其他動能單元4個并行I/O口；2個16位定時/計數(shù)器；1個全雙工異步串行口；中斷系統(tǒng)（5個中斷源，2個優(yōu)先級）主控電路設(shè)計：硬件設(shè)計中最核心的器件是

7、單片機80C51，它一方面控制A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，另一方面，將采集到的數(shù)字電壓值經(jīng)計算機處理得到相應(yīng)的二進制代碼，與設(shè)定的值作比較。整個系統(tǒng)的軟件編程就是通過匯編語言對單片機80C51實現(xiàn)其控制功能。80C51系列單片機產(chǎn)品繁多，主流地位已經(jīng)形成。多年來的應(yīng)用實踐已經(jīng)證明，80C51的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)成熟，許多單片機芯片傾力于提高80C51系列產(chǎn)品的綜合功能，從而形成了80C51的主流產(chǎn)品的地位，近年來推出的與80C51兼容的主要產(chǎn)品有：ATMEL公司融入Flash存儲器技術(shù)推出的AT89系列單片機；Philips公司推出的80C51、80C552系列高性能單片機；華邦

8、公司提出的W78C51、W77C51系列高速低價單片機；LG公司推出的GMS90/97系列低壓高速單片機。由此可見，80C51已經(jīng)成為事實上的單片機主流系列，所以，本次設(shè)計選擇80C51單片機。 三、主控電路設(shè)計二：80C51單片機的封裝和引腳80C51系列單片機采用雙列直插式（DIP）.QFP44（Quad Flat Pack）和LCC（Leaded Chip Caiier）形式封裝。這里僅介紹常用的總線型DIP40封裝。如圖3-2所示。40個引腳按引腳功能大致可分為4個種類：電源、時鐘、控制和I/O引腳(1) 電源: VCC - 芯片電源，接+5V； VSS - 接地端；(2)時鐘:XTA

9、L1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。(3) 控制線:控制線共有4根，ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 PSEN:外ROM讀選通信號。RST/VPD:復(fù)位/備用電源。RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。VPD功能：在VCC掉電情況下，接備用電源。EA/VPP:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。VPP功能：片內(nèi)EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源 VPP。R2差分放大電路如左圖所示：

10、工作原理：由圖2所示為火災(zāi)報警電路的第一部分差分放大電路。U1為比例運算放大器，由R2引入負(fù)反饋，構(gòu)成差分比例運算電路。VCC3和VCC4為比較電壓值為±12V。四、外圍接口電路設(shè)計一：NIS-09聲光傳感器簡介在設(shè)計中我們之所以選用NIS-09聲光傳感器，是因為它的輸出模擬量與我們所用的A/D轉(zhuǎn)換器輸入等級相符合。（NIS-09聲光傳感輸出電壓是5.6+0.4v，A/D轉(zhuǎn)換器的輸入量程是0+10V）聲光傳感器主要有以下兩種：(1)散射式在發(fā)光管和光敏電阻之間設(shè)置遮光屏，無聲光時光敏元件接收不到信號，有聲光時使光敏元件發(fā)出信號。(2)離子式用放射性同位素鎂Am241放射出微量的a射線

11、，使附近空氣電離，當(dāng)平行平板電極間有直流電壓時，產(chǎn)生離子電流I。有聲光時，微粒將離子吸附，而且離子本身也吸收a射線，其結(jié)果是離子I減小。若有一個密封裝有純凈空氣的離子室作為參比元件，將兩者的離子電流比較，就可以排除外界干擾，得到可靠的檢測結(jié)果。在本次設(shè)計中，我們選用NIS-09聲光傳感器。它是離子式煙霧傳感器，是日本NEMOTO公司專為檢測延誤而精心設(shè)計的新型傳感器。檢測方式：離子型，一源兩室。放射參數(shù)：電源電壓是DC 9v，輸出電壓是5.6+0.4v電流損耗是27+3pA ，靈敏度是0.6+0.1v。特性參數(shù)如下表所示：a靈敏度特性 （根據(jù)UL217標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速0.1M/秒）b電源電壓特性（25

12、 60RH）c溫濕度特性 溫度特性（溫度60）d溫度特性（溫度25）源： 放射元素是媚241，放射量是平均33.3KBq.=0.9uCi（29K37KBq）。工作環(huán)境： 電源電壓是DC6.0-18.0V，最大24V；溫度是0-50，最大-10-60，溫度95。保存溫度-25-80，溫度95。五、聲光報警電路聲光報警電路由單片機P2.0口控制，輸出報警信號(高低電平間隔1 s的脈沖信號)，驅(qū)動聲光報警電路，直至按復(fù)位鍵RESET和開關(guān)鍵。聲光報警電路由555定時器、揚聲器和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如圖下所示。其中555定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓出入端5腳與單片機80C51的P2

13、.0端相連，受P2.0腳輸出的脈沖信號控制。由電容C4的充沖放電作用，當(dāng)P2.01時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當(dāng)P2.00時，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經(jīng)隔置電容C2加到揚聲器上，揚聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時P2.0腳輸出的高低電平間隔1 s的脈沖信號經(jīng)電阻R1加到發(fā)光二極管LED上，LED將閃爍發(fā)光，達(dá)到聲光同時報警的效果。U1200HzQ12N2218A圖聲光報警電路工作原理：由上圖所示為火災(zāi)報警電路的第三部分聲光報警電路。當(dāng)輸入電壓達(dá)到發(fā)光二極管LED燈和三極管正常工作電壓時，二極管LED燈發(fā)光，蜂鳴器發(fā)聲。六、總電路圖由下圖所示U3200HzQ1聲光報警系

14、統(tǒng)總電路圖七、 元件清單八、參考文獻：1李全利，單片機原理及應(yīng)用技術(shù)。北京：高等教育出版社，20042金發(fā)慶，傳感器技術(shù)與應(yīng)用。 北京：機械工業(yè)出版社，20043王曙霞，單片機實驗與實訓(xùn)指導(dǎo)。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20074及力，Protel 99 SE原理圖與PCB設(shè)計教程。北京：電子工業(yè)出版社，5張玉蓮，電子CAD（Protel99SE）實訓(xùn)指導(dǎo)書。西安：西安電子科技大學(xué)出版社6何利民，單片機高級教程。北京：航空航天大學(xué)出版社，20007李朝青，單片機原理與接口技術(shù)。北京：航空航天大學(xué)出版社，19998張毅剛，MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19979潘新

15、民，微型計算機控制技術(shù)。北京：人民郵電出版社，199910李華，MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)。北京：航空航天出版社，200011Intel,MCS-51Familyof Single Chip Microcomputer UsersManual,199012陳光東，單片微型計算機原理接口技術(shù)。武漢：華中理工大學(xué)出版社，13王福瑞，單片機測控系統(tǒng)大全，北京：航空航天大學(xué)出版社，1998九、 實驗設(shè)計心得和體會一周的實驗周就這樣過去了，這次實踐，讓我學(xué)會了viso軟件的下載和使用，還有office軟件的使用，它沒有我開始想象的那樣簡單，其實還是挺復(fù)雜的，這些軟件還有很多需要我們?nèi)チ私獾?，這次

16、也去中國知網(wǎng)上查了很多資料，以前從來沒有去過中國知網(wǎng)，這是一個很好的網(wǎng)站，在里面可以學(xué)到很多點東西，最后還要謝謝指導(dǎo)老師魯老師的精心指導(dǎo)！這次所用的器材占用面積很小，電路靈敏度高，一旦發(fā)生火災(zāi)，蜂鳴器會在第一時間響起。 在性價比方面，這次設(shè)計的火災(zāi)報警電路從總體上來說工作比較穩(wěn)定, 基本符合設(shè)計的基 本要求和技術(shù)指標(biāo), 從選取的電路元件來看,元件個數(shù)比較少,均為常見的電路元件, 價格 一般都很便宜, 電路比較實用, 并且易于調(diào)試, 是可以用到實際中去的。對我們而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次實習(xí)必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重