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基于單片機的煙霧警報器的設計畢設論文-資料下載頁

2026-06-13 22:57本頁面

　　

【正文】鍵盤處理子程序實驗檢定及誤差分析本論文設計的煙霧檢測報警器選用“LEL”作為煙霧的測量單位及衡量標準，下面介紹關于LEL的相關概念?！癓EL”是指爆炸下限。可燃煙霧在空氣中遇明火種爆炸的最低濃度，稱為爆炸下限，簡稱LEL?？扇紵熿F在空氣中遇明火種爆炸的最高濃度，稱為爆炸上限, 簡稱UEL。煙霧的濃度過低或過高時是沒有危險的，只有與空氣混合形成混合氣或更確切地說遇到氧氣形成一定比例的混合氣才會發生燃燒或爆炸。燃燒是伴有發光發熱的激烈氧化反應，它必須具備三個要素：可燃物；助燃物；點火源。爆炸極限是爆炸下限、爆炸上限的總稱，可燃煙霧在空氣中的濃度只有在爆炸下限、爆炸上限之間才會發生爆炸。低于爆炸下限或高于爆炸上限都不會發生爆炸。因此，在進行爆炸測量時，報警濃度一般設定在爆炸下限的25%LEL以下。一般可燃煙霧檢測儀的測量范圍為0100%LEL。甲烷在空氣濃度為9%11%時遇明火爆炸,高于11%或低于9%都不爆炸。本設計中設定甲烷的爆炸下限為10%體積比，對應的報警限設在20%LEL，也就是甲烷含量為2%體積比時報警器報警。在測量儀器的實際使用中，造成誤差的來源很多，通常是多種誤差源綜合作用的結果。就本儀器而言，誤差來源主要有軟件和硬件兩個方面。軟件誤差主要來自以下兩個方面：(1)A/D轉換量化誤差STC12C5410AD單片機的內部A/D轉換器為12 bit。 (2) 數字濾波過程中的有限字長效應在中位值平均濾波法數字濾波過程中，用到了乘法和除法運算，因此在運算過程中，由于字長有限而不能保留原有數據的有效位數會出現舍入誤差，由于累計計算會造成計算誤差。硬件誤差主要來自以下四個方面：(1)傳感器非線性誤差，本系統選用MQ2型半導體陶瓷式煙霧傳感器，煙霧濃度與輸出電壓存在一定的非線性，使用折線插值方法進行線性化處理。(2)電子元器件參數的離散性、溫度不穩定性造成的誤差，傳感器輸出信號一般比較微弱，需要過數據采集前置電路對其進行放大、濾波、電平調整，滿足單片機對輸入信號的要求。運放誤差是造成前置放大誤差的主要原因，運放的輸入失調電壓，輸入失調電流是影響電路精度的重要因素。本設計選用高輸入阻抗、低噪聲的放大器，可以滿足要求。另外所選的阻容器件都是經過精確測量后再焊接上去的，并經過仔細調試以獲得最佳性能。(3)電源造成的誤差，雖然系統采用直流電源供電，但電源不可避免地殘留一定的交流成分而形成噪聲信號，它們對測控系統的正常運行危害很大。本系統選用ACDC電源模塊，將220V電轉化為5V直流電，分別給模擬電路和數字電路供電。(4)環境、外部噪聲引起的誤差，環境因素包括環境溫度、濕度、空氣中的塵埃等。對本系統來說，空氣中的成分對系統的探頭和單片機及其外圍電路影響很小，在進行測量時不用進行補償。但環境溫度、濕度對傳感器有一定的影響。但是溫濕度的影響相對于系統5%LEL的精度要求，可以忽略不計。另外，系統還受到各種外部電磁噪聲的干擾，設計上，把探測器與控制器之間的信號線用屏蔽電纜連接。在電路板布線時，注意抗干擾設計。結論煙霧檢測報警器可保障生產與生活的安全，避免火災和爆炸事故以及煤氣中毒的發生，它是防火、防爆和安全生產所必備的儀器，具有廣闊的市場空間與發展前景。本論文在對煙霧傳感器和報警技術進行深入研究的基礎上，全面比較國內外同類產品的技術特點，合理地確定系統的設計方案，并對儀器的整體設計和各個組成部分進行了詳細的分析和設計。本論文設計的煙霧報警器由煙霧信號采集電路與單片機控制電路兩大部分構成。根據設計要求、使用環境、成本等因素，選用MQ2型半導體電阻式煙霧傳感器，該傳感器是對以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導體敏感器件，它的靈敏度適中，具有響應與恢復特性好，長期工作穩定性、重現性、不易受環境影響及抗溫濕度影響等優點。在本論文研制的報警器的基礎上，可以再做適當的功能擴展，使可燃性煙霧報警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。為了能夠進一步提高安全性，可以在自動聲光報警的基礎上，實現帶動煙霧管道關斷等功能。應用程序以C語言編寫，充分利用芯片資源，提高了測量精度和代碼執行效率，減小了代碼容量，采用中位值平均數字濾波算法對經A/D轉換后的數字信號進行濾波處理。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機干擾，不但最大限度地排除現場噪聲干擾，降低煙霧報警器誤報概率，而且易于在單片機中實現。參考文獻：[1]陳連生. 可燃煙霧探測器及其設置安裝要領. 石油工程建設. 1996(1)[2]張保衛, 尚家峰, 趙金水. 燃氣報警器的分類與選擇. 山東消防, 2003(8)[3]彭軍. 傳感器與檢測技術. 西安電子科技大學出版社, 2003 [4]李永生, 楊莉玲. 半導體氣敏元件的選擇性研究. 傳感器技術, 2002(3)[5]謝望. 煙霧傳感器技術的現狀和發展趨勢. 儀器儀表用戶, 2006, 13(5)[6]蔡文齋. 專業級串口調試器設計. 現代電子技術, 2006(23

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