烟雾报警器设计报告.docx

北京交通大学

电子系统课程设计报告

设计题目：烟雾报警器

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完成日期：2013年3月29日

目录

TOC\o1-3\h\z\u一、 设计目的 2

二、 设计要求 2

三、 设计步骤 2

四、 设计原理 3

五、 设计方案 4

1 总体电路设计图及原理说明 4

2 各单元电路的设计图及原理说明 5

2.1 气体烟雾传感器 5

2.2 控制电路 6

2.3 无线收发模块 7

2.4 报警信号保持电路 9

2.5 声光报警电路 12

2.6 计时显示电路 13

六、 调试过程及结果分析 18

七、 课设体会 20

八、 元件清单 20

九、 附件：烟雾报警器实物图 21

设计目的

了解传感器的根本知识，掌握传感器的使用方法；

进一步加深对模拟电路根底理论和数字电路根底理论的理解；

掌握放大器逻辑控制电路和振荡器的设计方法。

设计要求

根本局部：

电源电压不限，可以使用交流或直流电源；

有气体或烟雾时进行报警，无气体或烟雾后仍然维持报警，直至重新上电后才撤消报警；

气体或烟雾报警设置断气、灭火驱动接口；

显示报警时间。

发挥局部：

可以通过无线方式向远端发送报警信息，无线传输所使用的信号调制、解调方式不限，可以使用成品模块；

报警采用模拟救火车报警声的音响效果。

设计步骤

电路设计：

确定整体方案

根据设计要求，实现题目要求的电路方案有多种供选择，比拟各种方案的优劣、和具体情况选择其中的一种；

单元电路设计

设计两种以上满足要求的电路进行比拟，确定最正确的方案；

元器件的选择；

画出总体电路图；

安装焊接调试；

总结设计报告：

设计任务书；

设计框图及电路系统概述；

各单元电路的设计方案及原理说明；

调试过程及结果分析；

设计、安装及调试中的体会；

参考文献。

设计原理

设计框图

报警信号保持电路

报警信号保持电路

计时显示电路

气体烟雾传感器

控制电路

无线收发模块

声光报警电路

断气、灭火驱动接口

电路系统概述

当空气中有烟雾或可燃气体时，传感器会探测到烟雾或气体，并造成电路中电信号变化。控制电路处理电信号的变化，并控制无线发射模块发射报警信号，同时预留驱动接口，以控制断气、灭火等设备。对应的无线接收模块接收到报警信号后，将信号传给声光报警电路和计时显示电路进行报警。

设计方案

总体电路设计图及原理说明

总体电路设计图

总体电路原理说明

当气体烟雾传感器遇到可燃气体或烟雾时，传感器的电阻急剧减小，比拟器的输出由低电位跳变到高电位，驱动无线发射模块发射报警信号，无线接收模块接收到报警信号，送交报警信号保持电路，报警信号一直保持直到重新上电复位，信号使能声光报警电路和计时显示电路。

各单元电路的设计图及原理说明

气体烟雾传感器

我们小组询问了北京中关村中发电子市场的商家后发现，市场上最常见的气体烟雾传感器是MQ系列的。课上推荐的QM-NG1型号多数商家都没有货。又通过比拟两者的技术手册，我们发现两者根本参数、原理等大体相同。考虑功能、本钱，我们购置了MQ-2型气体传感器。

MQ-2气敏元件由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。MQ-2可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。

MQ-2气敏元件管脚图如下：

MQ-2气敏元件典型应用电路图如下：

其标准工作条件是：

符号

参数名称

技术条件

备注

Vc

回路电压

《15V

ACorDC

Vh

加热电压

5.0V±0.2V

ACorDC

RL

负载电阻

可调

Rh

加热电阻

31Ω±3Ω

室温

Ph

加热功耗

≤900mW

封装好的MQ-2气敏元件有６只针状管脚，其中４个A、B用于信号取出，２个H用于提供加热电流。实际使用时，一个H接电源正极，另一个H接地；2个A短接后接电源正极，2个B短接后为信号的输出端。

当无可燃气体或烟雾时，MQ-2的电阻为极大，此时信号的输出端是低电位；当有可燃气体或烟雾时，MQ-2的电阻急剧下降，此时信号的输出端的电位逐渐变高。

控制电路

由于2.1中MQ-2气敏元件探测到可燃气体或烟雾时，信号的输出端电位是逐渐变高的，不利于驱动其他电路。所以需要用一个控制电路，将电位的逐渐变化转变成有明显的低、高电位跳变的变化。由于我们在模电课上学习过此功能的电路，这里就直接使用了：用一个运放就能设计一个比拟器，用来实现明显的低、高电位跳变的变化。结合模电实验课的知识，我们选择了LM324N运放。将MQ-2的信号输出端接到LM324N的3