摘要：介紹了一種基於at89c52
微控制器和mq-2
型半導體電阻式煙霧感測器的煙霧報警器設計。該煙霧報警器具有聲光報警、濃度顯示以及與上位機串列埠通訊等功能。其結構簡單，**低廉，效能穩定，具有較好的實用價值。
隨著社會高速發展，火災對於人類的生產生活造成了巨大的危害。煙霧報警器是用來監測環境中煙霧的濃度，以便人們及早發現事故隱患，採取有效措施，避免事故發生，確保工業生產和人們生活的安全。
1 系統總體設計方案
煙霧檢測報警器由以下3部分組成：煙霧訊號採集電路、模數轉換電路和微控制器控制電路。其系統結構框圖如圖1所示。煙霧訊號採集電路由煙霧感測器和模擬放大電路組成，將煙霧訊號轉化為模擬的電訊號。模數轉換電路將煙霧檢測電路送出的模擬訊號轉換成數碼訊號後送入微控制器。微控制器對該數碼訊號進行濾波處理，並與預設值進行比較，如果大於則啟動報警電路發出報警聲音，反之則為正常狀態。為方便監控，使儀器測試人員及使用者能夠直觀地觀察到環境中的可燃煙霧濃度值，可將濃度值送到顯示屏中。為使報警裝置更加完善，可以在聲音報警基礎上加入光閃報警，變化的光訊號可以引起使用者注意，彌補嘈雜環境中聲音報警的侷限。
2 系統硬體電路設計
2.1 煙霧感測器選擇
本設計採用mq-2
型煙霧感測器，它是由二氧化錫半導體氣敏材料構成，屬於表面離子式n型半導體。當處於200～300℃溫度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當與煙霧接觸時，如果晶粒間界處的勢壘受到該煙霧的調製而變化，就會引起表面電導率的變化。利用這一點就可以獲得這種煙霧存在的資訊。
mq-2
煙霧感測器在最佳工作條件下，接觸同一種煙霧，其電阻值rs隨氣體濃度變化的特性稱之為靈敏度特性，用k表示。k=rs/ro，其中ro為煙霧感測器在潔淨空氣條件下的電阻值，rs為煙霧感測器在一定濃度的檢測煙霧中的電阻值。雖然對於不同的煙霧，器件靈敏度特性k的值也會各有差異，但是它們都遵循同一規律：logrs=mlogc+n
式中：m為器件相對煙霧濃度變化的敏感性，又稱煙霧分離能，對於煙霧，m值為1/2～1/3;c為檢測煙霧的濃度。n與檢測煙霧，器件材料有關，並隨測試溫度和材料中有無增感劑而有所不同。
mq-2煙霧感測器有6個引腳，其中中間的2個為電阻絲，剩下的4個引腳分別為2個輸入引腳和兩個輸出引腳。其中中間的兩個引腳為訊號輸出端，其輸出為模擬電壓量，範圍為0～1 v。其連線方式如圖2所示。
該感測器需要施加2個電壓：加熱電壓vh和測試電壓vc。其中vh用於為感測器提供特定的工作溫度。vc則用於測定與感測器串聯的負載電rl上的電壓。
2.2 煙霧訊號放大電路設計
感測器輸出訊號一般比較微弱，需要經過前置電路對其進行放大、濾波、電平調整，滿足微控制器對輸入訊號的要求。
本系統採用的煙霧感測器屬於電阻型，因此只需串聯乙個參考電阻，再經過乙個同相比例放大電路即可傳送給adc採集。訊號放大電路如圖3所示。
2.3 模數轉換及與微控制器介面電路設計
放大後的訊號經過位址選通，從in0口輸入adc0809晶元，初始化晶元後，給start端乙個不少於100 nm的正脈衝開始模數轉換。當轉換完成後，eoc端發出乙個完成訊號(高電平)，資料通過鎖存器送給微控制器p0口。adc0809與微控制器介面電路如圖4所示。
adc0809時鐘頻率一般為500 khz(要求時鐘頻率不高於640 khz)，微控制器的時鐘頻率為11.0592 mhz，則ale引腳的時鐘頻率約為1.84 mhz，經過d觸發器兩次二分頻得到的頻率差不多為450 khz，符合a/d轉換器的頻率要求。
2.4 聲光報警電路
煙霧濃度處於正常值時，p2.6口置於高電平，當煙霧濃度達到或超出警戒值時該口置為低電平，使晶體三極體pnp導通。這時聲光報警電路也就全部導通，開始聲光報警。其電路原理圖如圖5所示。
3 系統軟體流程設計
煙霧報警器的軟體設計流程如圖6所示。
4 結束語
文中設計的煙霧報警器通過**達到了預期功能，其適宜於液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣和煙霧等的探測，可用於家庭和工廠的氣體洩漏監測，探測範圍廣泛，靈敏度高，穩定性好，**低廉且電路結構簡單，具有較好地實用價值。
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