基于单片机的烟雾报警器
当前，高层群建筑都会有选择地安装不同功能的烟雾自动报警系统。因为烟雾自动报警系统是建筑物的神经，它能够感受、接收着发生火灾的早期信号并及时报警，发出警报同时告知用户和周边居民。在火灾的早期发生阶段，及时发出警报，把火苗扼杀在摇篮中，这才是将损失降低到最低的最有效，成本最低的有效手段。
1.3烟雾报警器的发展现状
国外上世纪30年代开始研究及探讨烟雾传感器，且发展迅猛，1是人们安全意识增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高，2是因为传感器市场增长受到政府安全法规的推动。随着传感器生产 工艺水平稳步提高，传感器日益小型化、集成化不断增大，使得烟雾检测 仪器的体积越来越小，提高了烟雾检测仪器的便携性，更加利于市场推广和使用。
中国在70年代初期开始研制烟雾报警器，生产型号多样、品种较齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到几乎所有危险作业环境的各种类型报警器，产品数量也在不断增长。但主要是在借鉴国外先进的传感器技术和先进的生产工艺基础上，进行研究与开发具有自我特色的产品。稳定性越来越好。
燃气报警器可分为民用烟雾报警器、工业用烟雾报警器、 化学烟雾报警器三个大方向产品。
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民用烟雾报警器
民用烟雾报警器为居民家庭用的火灾报警器,一般安装在厨房，遇到火灾产生的烟雾时时，报警器可发出高频报警，。有的报警器可自动开启排风扇，把烟雾排出室外
(2) 工业用烟雾报警器及化学烟雾报警器
工业用烟雾报警器及有毒有害烟雾报警器只是检测探头有差异，而在原理和应用中都很相近。工业用燃气报警器及化学烟雾报警器根 据检测环境的不同，也可分为检漏仪、控制器和探测器。
检漏仪的体积较小，可随身携带或手持，主要应用于燃气管理的查漏 与巡检。若有燃气泄漏，检漏仪便会发出声光报警，同时数字显示烟雾浓 度，以便及时采取安全措施，防止爆炸等恶性事故的发生。 控制器与探测器结合使用，可在防爆现场长期监测烟雾的浓度。
探测器安装在防爆现场，控制器壁挂在值班室等有人值守的地方，二者采用屏 蔽电缆线连接。当在现场的探测器探测到燃气泄漏之后，通过屏蔽电缆线将信号传到控制器，控制器发出声光报警，同时启动排风装置或关闭电磁阀切断气源，以确保安全。此种仪器广泛应用于液化气站、汽车加油站、等高危工业场所。
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基于单片机的烟雾报警器
2 总体设计方案
烟雾报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器。该报警系统的最基本组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路和安全保护电路等部分组成。
为适应家庭和工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的烟雾报警器具有显示报警状态。报警器采用延时的工作方式，烟雾检测报警器以AT89C51单片机为控制核心，选用MQ-2半导体气体烟雾传感器采集烟雾浓度信息，配合外围电路构成烟雾报警系统。本设计包括硬件和软件设计两个部分。
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：电路总题框图如图1所示：
电源 AT89CAD采集电路 按键控制 报警电路 电源开关 51 单片机 显示电路
图1 总体设计框图
处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的烟雾检测探头将检测到的烟雾变换成电信号，送出模拟信号，给AD采集电路采集。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出烟雾报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。
2.1传感器的选型
烟雾传感器是测量装置和控制系统的首要环节。而烟雾报警器的信号采集由烟雾传感器负责。烟雾传感器能够将气体的种类及其浓度有关的信息转换为电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在的情况有关的信息，从而达到检测、监控、报警的功能。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测、控制和报警系统。烟雾传感器作为报警器中不可缺少的核心器件，它决定了所采集的烟雾浓度信号的准确性和可靠性。烟雾传感器内部结构如图2所示。
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基于单片机的烟雾报警器
图2传感器结构图
烟雾传感器是模拟传感器。它能将空气中的烟雾浓度变量转换成有一定对应关系的输出信号的装置。烟雾传感器就是通过监测环境中烟雾的浓度来实现火灾防范的。当烟雾探头碰到烟雾或某些特定的气体，烟雾探头内部阻值发生变化，产生一个模拟值，从而对其进行控制。烟雾传感器利用烟雾敏感元件的电阻受烟雾（主要是可燃颗粒）浓度影响阻值变化的原理向单片机发送烟雾浓度相应的模拟信号。
2.2 MQ-2气体烟雾传感器
MQ-2半导体传感器是以清洁空气中电导率较低的金属氧化物二氧化锡(SnO2)为主体的N型半导体气敏元件。当传感器所处环境中存在烟雾气体时，传感器的电导率随空气中烟雾气体浓度的增加而增大。在设计报警器时只有使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。该传感器具备一般半导体烟雾传感器灵敏度高、电导率变化大、响应和恢复时间短、抗干扰能力强、输出信号大、寿命长和工作稳定等优点，在市面上应用十分广泛。
MQ-2主要指标如下图：
图3传感器标准工作条件
图4传感器环境条件
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基于单片机的烟雾报警器
图5传感器的灵敏度特性
设计时应注意，气敏元件开机通电时，其内阻很小，但经过一段时间后，才能恢复到原来的稳定状态。因此，QM-2气体传感器需开机预热几分钟，才可投入使用，以免造成误报。
2.3单片机的选型
单片机是烟雾自动报警系统的关键部件，在实际操作过程中接收火灾信号并启动报警装置显示和执行相应的报警。在单片机实现的控制功能中，需要单片机有比较快的运算速度，使检测人员和用户在报警器系统正常工作时能够及时地观测到实时的烟雾浓度等级，并立即进行处理。在能够满足报警器系统设计的计算速度及接口功能要求的同类型单片机中，要考虑选择价格低且体积小的机型，在保证了报警器的精确性、可靠性及抗干扰性的基础上，能够不提高成本，尽量减小体积。
由于单片机技术在各个领域得到越来越高的重视，世界上许多集成电路生产厂商相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，被广大消费者所接受，成为国内单片机应用领域中的主流。其中，51系列单片机的优点是价钱便宜,I/O口多,程序空间大。所以使用51系列单片机是最理想的选择，因此设计采用AT89C51。
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基于单片机的烟雾报警器
2.4 AT89C51单片机的介绍
图6AT89C51单片机
1 与MCS-51 兼容
2 4K字节可编程FLASH存储器 3 寿命：1000写/擦循环 4 数据保留时间：10年 5 全静态工作：0Hz-24MHz 6 三级程序存储器锁定 7 128×8位内部RAM 8 32可编程I/O线 9 两个16位定时器/计数器 10 5个中断源 11 可编程串行通道 12 低功耗的闲置和掉电模式 13 片内振荡器和时钟电路
图7AT89C51
VCC：供电电压。 GND：接地。
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