毕业设计基于单片机的银行报警系统的设计.doc

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1、SJ005-1 CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕 业 设 计 说 明 书题目： 基于单片机的银行报警系统的设计 二级学院： 延陵学院 专 业： 电气工程及其自动化 班级： 09电Y4 学生姓名： 赵佳康 学号： 09125537 指导教师： 范力旻 职称： 副教授 评阅教师： 职称： 2013年 6 月摘要进入21世纪以来，随着经济的发展，科技的进步，生产力得到了极大的提高，生活中也存在很多引发火灾的因素。由于这些因素的存在，我们每天都生活在危险之中。而公共场合的安全尤为重要，因为公共场合涉及到大量的人生安全和大量的公共财产。在市场经济中，银行充当的角色非常

2、的重要，而银行的安全问题一直都是银行工作的重点。银行作为交易的中心，每天的人流量都很大。为银行的工作人员和客户提供人性化的服务是非常有必要的。随着科技的进步，很多需要人完成的服务都改为采用了自动化设备，从而极大的节省了人力，也节省了相应的开支。为了给银行工作人员和客户提供一个安全的环境，为了能够在火灾发生之前，给工作人员发出警报，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度的减少对人员的伤亡和经济损失。我们设计了一个基于单片机的银行报警装置。一个简单的银行报警系统通常包括门禁报警装置、火警装置、视频监视装置等安全装置。本设计的工作任务主要有三方面：温度报警、烟雾报警、门禁系统的驱动。从而满足银行对工作人员和

3、用户人生安全的考虑，也保证了银行的正常运行。关键词：单片机；安全；报警AbstractSince the 21st century, with the development of economy, the progress of science and technology, productivity has been greatly improved, there are many factors causing the fire in the life. Due to the presence of these elements, we every day life in danger.

4、 And public safety is particularly important, because the public involves a lot of life safety, and a lot of public property.In a market economy, the bank ACTS as the role is very important, but the banks security problem has always been the focus of the bank. Bank as trading center, large traffic e

5、very day. For bank staff and customers to provide the humanized service is necessary. With the progress of science and technology, many people need to complete the services are to adopt automation equipment, thus greatly save manpower, save the corresponding expenses. For bank staff and customers to

6、 provide a safe environment, in order to be able to before the fire, to alert staff, will be a fire in the bud, maximum limit to reduce personnel casualties and economic losses. We have designed a bank alarm device based on single chip microcomputer. A simple bank alarm system usually includes entra

7、nce guard alarm system, fire alarm equipment, video surveillance equipment and other safety devices. Task of this design mainly has three aspects: the temperature alarm, smoke alarm, entrance guard system driver. To meet the life safety of bank staff and users, also ensure the normal operation of th

8、e bank. Keywords：SCM ；Alarm ；Safety目录第1章 绪论11.1 课题简介11.2 国内外的研究现状11.3 主要任务及设计要求21.4 课题研究的背景及意义21.5 系统方案设计3第2章 银行报警系统硬件的设计52.1银行报警系统电源、复位及晶振电路设计52.1.1 电源电路及下载电路52.1.2 复位电路62.1.3 时钟电路72.2 液晶显示电路82.3 蜂鸣器报警电路102.4 88点阵显示电路122.4.1 74HC245和74HC138芯片介绍132.4.2 点阵显示电路分析132.5 烟雾传感器模块162.5.1 烟雾传感器介绍162.5.2 烟雾传

9、感器的选定172.5.3 烟雾传感器的特点及电路182.6 直流电机驱动模块192.6.1 直流电机工作原理192.6.2 直流电机驱动L9110芯片202.7 红外感应传感器模块212.8 温度传感器DS18B2022第3章 银行报警系统的软件设计243.1 银行报警系统主程序流程图243.2 银行报警系统子程序流程图253.2.1 DS18B20温度检测及处理子程序253.2.2 1602液晶的初始化流程图263.2.3 红外传感器及烟雾传感器子程序流程图283.2.4 蜂鸣器子程序流程图28第4章 系统的调试及结论分析304.1 硬件调试304.1.1 硬件电路故障及解决方法304.1.

10、2 硬件调试方法304.2 软件调试314.2.1 软件电路故障及解决方法314.2.2 软件调试方法324.3 银行报警系统调试过程324.3.1用Keil软件创建一个项目324.3.2用STC_ISP_V480进行下载36第5章 总结与展望385.1 总结385.2 展望38致谢40参考文献41附录A原理图42附录B程序清单43附录C实物图52 第1章 绪论1.1 课题简介从上世纪 70 年代以来，社会和市场经济不断的发展，伴随着经济的发展，社会对公共场合安全方面的要求也越来越高，银行作为交易的中心，它的安全也至关重要。电子制造业发展迅速，银行的正常运行，需要高可靠性的设备来满足要求，因此

11、银行报警装置应运而生。随着银行报警报警装置不断应用，人们对报警装置的要求也不断提高，一些功能全面的报警装置逐渐取代了一些老旧功能单一的报警装置。相比较老旧功能单一的报警装置，目前的银行报警报警技术有“四大技术”发展趋势。 1、平台化平台化这个概念在安防技术领域由来已久，俗话说：“二流企业做产品，一流企业做平台”，于是很多安防企业在“做大”、“做强”后，纷纷开始转向“做平台”。这类企业比那些专注于平台研发的单位有着一个显著地优势，他们了解客户，客户也了解他们。 2、网络化 毋庸置疑，网络化是银行安防技术发展的热门课题，也因其对安防管理资源的高可用性而受到终端用户的研发、生产企业的高度青睐。银行的

12、安防联网应用已经从纯粹的安全保卫领域向业务管理领域拓展。视频监控联网也不仅局限于自助银行等传统领域，而是想全面联网推进。3、高清化从模拟到数字，安防对于监控高清化得诉求从未停止过，其中尤以银行为甚。银行对于清晰视频的追求似乎永无止境。 4、智能化安防智能化的热潮已激荡了数年，但智能化得技术门槛太高，在银行的实际应用较其他三者有着更长的一段路要走。随着一些性能先进的银行报警装置的不断应用，一些常见的火灾和银行盗窃案件，也少了许多。从而为经济的发展提供了有力的保障。1.2 国内外的研究现状国外的发达国家，一般都有较为完善的火灾预防、火灾报警、火灾扑救、善后处理等完善的银行报警体系。国外的一些政府每

13、年都要拨出大量的资金用于银行报警设备的更新、消防设施的保养、以及消防人员的培训。美国、意大利、俄国等国家就采用计算机与传感器相连进行信号的采集，从而对各种报警设备进行实时的监控。德国、日本、加拿大、俄国、新西兰这些国家在城市建设中，在银行报警监控系统方面有着非常丰富的经验，有很多让我们借鉴的地方。这些国家将各种火灾报警接入实时监控系统，成功的运行了很多年，它能过使指挥工作人员能够准确判断出现的紧急情况的场合。调度应急人员迅速赶到事故发生现场。除此以外，德国在银行报警系统的管理方面比较规范，德国成立了一个银行报警服务机构，这个机构保证报警数据的传送稳定流畅，为用户提供了一个安全的工作环境。 我国

14、银行报警系统起步较发达国家晚几十年，从上世纪 70 年代我国才开始研制生产银行报警系统产品。进入 80 年代后，国内主要厂家也多是模仿国外产品，大多数还是引进外国成熟的产品，核心技术基本都掌握在国外企业的手里。银行报警产品在90年代以后得到了全面的发展，随着改革开放的不断进行，外国企业渐渐的进入了内地。在这段时间内，国内企业生产的银行报警产品技术含量也得到了大幅度的提高。1.3 主要任务及设计要求1、银行报警系统的工作任务如下：银行的室内温度小于30时，显示字符“welcome everybody”。银行的室内温度大于30时，并且小于等于55时，显示“temperature:*”，及字符“sa

15、fe temperature”。 银行室内温度超过55时，报警，并显示字符“fire Warning”。 报警同时，流水灯循环闪烁。当有人靠近进门时门打开，当有人靠近离开时门打开。烟雾监测功能。当浓度达到100ppm-10000ppm时进行报警，显示“smoking warning”。2、设计要求如下：（1）掌握单片机内部结构和工作原理，了解外围设备的工作原理和技术指标。（2）熟悉并掌握Keil uVision3编程软件和Protel99se制图软件。（3）确定设计方案，根据设计方案，进行外围器件的选择。（4）根据设计方案和已选的器件进行外围硬件电路和软件的设计。（5）焊接电路板进行实物仿真。

16、1.4 课题研究的背景及意义进入21世纪以来，随着经济的发展，科技的进步，生产力得到了极大的提高，生活中也存在很多引发火灾的因素。由于这些因素的存在，我们每天都生活在危险之中。而公共场合的安全尤为重要，因为公共场合涉及到大量的人生安全和大量的公共财产。在市场经济中，银行充当的角色非常的重要，而银行的安全问题一直都是银行工作的重点。银行作为交易的中心，每天的人流量都很大。为银行的工作人员和客户提供人性化的服务是非常有必要的。随着科技的进步，很多需要人完成的服务都改为采用了自动化设备，从而极大的节省了人力，也节省了相应的开支。为了给银行工作人员和客户提供一个安全的环境，为了能够在火灾发生之前，给工

17、作人员发出警报，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度的减少对人员的伤亡和经济损失。我们设计了一个基于单片机的银行报警装置。一个简单的银行报警系统通常包括门禁报警装置、火警装置、视频监视装置等安全装置。本设计的工作任务主要有三方面：温度报警、烟雾报警、门禁系统的驱动。从而满足银行对工作人员和用户人生安全的考虑，也保证了银行的正常运行。1.5 系统方案设计1、方案设计本设计方案采用STC89C52单片机作为主控制芯片，DS18B20温度传感器作为温度测量元件，对银行室内的温度进行采集，设置温度的报警值，当超过报警值的时候就报警，显示电路采用1602液晶显示模块和88的点阵显示模块，采用扬声器作为声音报警

18、，直流电机模块作为门禁驱动系统。本装置安装简单，基本能够满足银行的要求，能够显示银行室温，当有烟雾时可进行烟雾报警，温度超过报警值的时候可进行火灾报警，还可测量有没有人员进出，当有人靠近门时，打开门，从而给工作人员和客户提供一个人性化的服务。本系统结构简单、性能稳定、价格低廉、并且具有一定的智能，有很高的实用价值。图1-1 银行报警系统方案框2、方案论证DS18B20测温系统是分布式的，它能对电力工业、煤矿、森林、银行、火灾等场合，进行实时的监控。DS18B20的通信协议，由STC89C52单片机向DS18B20发送命令，读取DS18B20发送的数据。它直接输出数字量，经过处理后显示在1602

19、液晶上，从而实现对银行室内温度的测量监控，当温度超过一定的值时，报警器开始报警。烟雾报警采用的是MQ-2气体传感器模块，当气体的浓度达到100ppm-10000ppm时，此模块会发出信号。门禁系统的探测是采用的是红外人体感应，当有人靠近时会发出一个信号。从而为烟雾和门禁驱动系统提供一个报警和驱动的依据。经过论证此方案的硬件电路非常简单，在程序的编写方面有着一定的难度，经过近段时间对DS18B20、液晶、红外感应传感器、和烟雾传感器的了解，基本上能够使用KEIL编程软件完成对程序的编写，并进行实物仿真。第2章 银行报警系统硬件的设计2.1银行报警系统电源、复位及晶振电路设计2.1.1 电源电路及

20、下载电路单片机设计电源及下载一般采用的是电脑USB接口供电电路，USB接口的电压单片机的工作电压都是5V，正好相适配。基本能够满足本系统上绝大多数元器件的供电要求。1、USB接口的介绍：USB接口的形状各式各样，对于一般的供电电路来说，一般使用A型USB接口和B型USB接口就能够满足设计要求了。本设计采用的是B型USB为电路进行供电。图2-1 B型USB接口图形USB PIN Definition表1-1 USB管脚定义表PinNameCable colorDescription1VCCRed+5V2D-WhiteData-3D+GreenData+4GNDBlackGround2、供电电路的

21、设计：USB供电电路很简单，与变压器降压产生的5V电压相比，USB的5V供电更加安全，更加可靠，稳定性也比较好，制作过程也比较容易，即简单又经济。USB供电时的电流，能满足一般元器件的供电要求，但是对于大功率的元件就不能满足了，对于像点阵一类的大功率的元件在不使用的时候可以从电路板上拔下来，减小功率。图2-2 USB供电电路图2-3 USB 接口电路图 2-4 USB 串口转换电路2.1.2 复位电路STC89C52单片机的复位引脚是第9脚，此引脚接高电平超过2个机器周期，单片机即可复位。复位电路的功能是在系统上电的时候提供一个复位信号，直到系统的电源稳定后才撤销复位信号。复位电路设计的不好，

22、将直接影响到系统工作的稳定性。很多用户在设计完整个系统后发现系统不稳定，用仿真器调试时并没有发生这种现象，但在进行实物仿真的时候却出现了出现了“卡机”、“程序跑飞”等现象，这种现象主要是由复位电路设计的不好引起的。 图2-5 复位电路原理图分析：当按下按钮时，开关第一次接触，电容短路，快速放电，电容端的电压迅速为0，开关弹回时，整个电路形成RC充电电路，其时间常数为RC，电容端的电压为： 公式(2.1)通常低电平可定义为0.3VCC，即可视为低电平，抖动效应自然消失，因此 即 两边取对数抖动的时间约在10ms20ms之间，以10ms为例，若电阻取10K，则得 若是 20ms，则因此，C的值可定

23、于之间C的值选，满足以上要求2.1.3 时钟电路时钟电路是52单片机系统工作的核心，在单片机系统里晶振的作用非常大，它是单片机工作的“动力”，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，并关系到应用系统稳定性的高低等。在52单片机的内部，有一个 反相放大器，反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2，由这个放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。根据硬件电路的不同，单片机的时钟连接方式可分为内部时钟方式和外部时钟方式。单片机的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率上的。振荡电路可以使用晶体和晶振来搭建。晶体和晶振的主要区别在于晶体需要外接振荡电路

24、才能够起振，发出脉冲信号，而晶振则只需要在相应的引脚上提供电源和地信号既可以发出脉冲信号。从外形来看，晶体一般是扁平封装，有2个引脚，这2个引脚互相没有区别，功能相同：晶振则大多为长方形或者正方形封装，有4个引脚，这4个引脚的功能互不相同，不能混淆。从工作参数来看，晶体的温度系数和精确度高于晶振。一般的单片机系统都是使用晶体来构成外部振荡电路，它利用单片机的内部振荡单元和外部的晶体一起产生时钟信号。 图2-6 使用晶体提构成外部振荡电路2.2 液晶显示电路作为银行报警系统，它不光要有声音报警，也要有光报警。光报警主要是一些报警信息的显示，在单片机的人机交流界面中，显示器件有很多，一般的输出方式

25、有以下几种：有LED、数码管、液晶，发光管和LED数码管比较常用，软硬件都比较简单，争对本设计的需要，设计要显示一系列的英文字符，而有此功能的只有LCD液晶，所以采用LCD1602作为本设计的显示屏。液晶显示模块已作为很多电子产品的通用器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到，显示的主要是数字、专用符号和图形。液晶的体积小、功耗较低、操作简单、但它有一个很重要的缺点，它的适应的温度范围比较小0-55，存放温度在-20-60，所以在设计银行报警系统的时候要考虑全面，防止设计出来的产品不能够适应环境。在单片机应用系统中采用液晶显示有以下几大优点：显示质量非常的高数字化的接口体

26、积很小、重量很轻功耗较低图 2-8 LCD1602引脚图 LCD1602的参数：表2-1 LCD1602液晶参数表显示容量工作电压工作电流额定工作电压字符尺寸162个字符4.5-5.5V2.0mA5.0V2.954.35mm 表2-2 LCD1602液晶管脚功能表引脚号符号状态功能1VSS电源地2VDD+5V逻辑电源3VEE液晶驱动电源4RS输入寄存器选择1：数据；0：指令5R/W输入读、写操作选择1：读；0：写6E输入使能信号7DB0三态数据总线8DB1三态数据总线9DB2三态数据总线10DB3三态数据总线11DB4三态数据总线12DB5三态数据总线13DB6三态数据总线14DB6三态数据总

27、线图 2-9 LCD1602与单片机接线图液晶的主要显示内容：当温度低于30的时候液晶上显示“welcome everybody”；当温度在30到55之间，液晶的第一行显示“safe temperature”，第二行显示“temperature：*”；在上面两种情况下如果有烟雾报警，则液晶第一行显示“smoking”，第二行显示“warning”；当温度超过55的时候，液晶第一行显示“fire”，第二行显示“warning”。2.3 蜂鸣器报警电路作为银行报警系统，声音报警是必不可少的部分。而声音报警的器件有很多，比如扬声器、喇叭、蜂鸣器。由于蜂鸣器声音的独特性，它能够给人一种警觉。所以本设计

28、选用蜂鸣器作为声音报警。1、蜂鸣器的介绍：蜂鸣器的分类 蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。：蜂鸣器的电路图形符号 蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。 2、蜂鸣器的结构原理：压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。：电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。 图2-10 蜂鸣器实物图3、蜂鸣器驱动模块在单片机应用的设计上，很多方案都会用到蜂鸣器，大部分都是使用蜂鸣器来做提示或报警，比如按键按下、开始工作、工作结束或是故障等等。这里对单片机在蜂鸣器驱动上的应用作一下描述。 4、驱动方式介绍单片机驱动他激蜂

29、鸣器的方式有两种：一种是PWM输出口直接驱动，另一种是利用I/O 定时翻转电平产生驱动波形对蜂鸣器进行驱动。 PWM驱动是利用PWM 输出口自身就可以输出方波来驱动蜂鸣器。有些单片机是通过软件设置使它的端口可以直接输出方波，因此只需要通过软件编程来设置它寄存器就可以了。有的还可以设置占空比、周期等一些方波的参数。而利用I/O电平的反转来驱动蜂鸣器则比较麻烦，可以通过编写一些延时程序来做定时。通过这个电平的反转行成一个方波，这个波形就可以用来驱动蜂鸣器了。 5、蜂鸣器驱动的电路一般情况下蜂鸣器的工作电流比较大，所以单片机的I/O 不能直接去驱动，所以要采用三极管放大电路来驱动。 图2-11 蜂鸣

30、报警驱动电路分析：1、蜂鸣器要完成的任务：蜂鸣器的主要任务就是当温度超过55的时候，进行火警报警。2、二极管4148的作用：蜂鸣器是一个感性元件，通过它的电路不能突变，所以必须有一个二极管给它提供一个续流的回路。否则，在蜂鸣器的两端会产生很大的尖峰电压，不仅会损坏驱动三极管，还会干扰到系统的其他部分。3、电路的计算：蜂鸣器的工作电流43mA可以根据工作电流计算出它的输出电阻为： 公式（2.2）而这个蜂鸣器的内阻为：16所以选取的电阻R35为：100，能符合设计的基本要求。根据9012的放大倍数，43mA的输出电流计算最小输入电流为： 公式（2.3）根据最小输入电流，可以算出最大输入电阻为： 公

31、式（2.4）得根据以上的计算，R34小于2.1K就行，所以R34选1K符合设计的要求R33为上拉电阻，对于小电流的电路一般取R33=10K即可。2.4 88点阵显示电路作为报警的显示，本设计采用了88的点阵显示，从而给人提供一个视觉报警。设计一个88点阵LED显示屏，在目测条件下LED显示屏各点亮度均匀、充足。显示时应稳定、清晰无串扰。点阵显示屏作为信息显示的重要手段，在广告宣传、商业、交通、指挥调度等许多方面都得到了广泛的应用。LED显示屏，它是通过控制半导体发光二极管的显示方式，一般它都由很多发光二极管组成，通过控制它的亮灭来显示字符。LED受到广泛的关注从而得到迅速的发展，这与它本身的优

32、点是分不开的。它主要有以下优点：亮度高、功耗较低、比较小、耐冲击和性能稳定。LED的发展前途非常的大。本设计采用的是M15088A/B型号的88的共阳极点阵，段码驱动采用的是74HC245芯片，另外采用的是三极管放大电路，行选采用的是74HC138译码器。本设计采用的是逐行扫描的方式，扫描是通过单片机控制74HC138译码器来完成的，数据是通过P2口直接送到74HC245段码驱动芯片。2.4.1 74HC245和74HC138芯片介绍1、74HC245总线驱动芯片介绍一般情况下各种单片机的I/O端口都有一定的负载能力，但本设计驱动的是8行8列的点阵，不能够进行驱动，如果强行驱动，会使I/O端口

33、烧毁。所以当负载超过其负载能力，一般是需要加驱动器的，所以采用了74HC245作为负载驱动。74HC245总线驱动芯片的基本参数：电压 2.0-6.0V驱动电流 +/-7.8mA 传输延迟 7ns5V 逻辑电平 CMOS功耗考量 低功耗或电池供电应用2、74HC138译码器的介绍本设计的功能比较复杂，所以占用的I/O口也比较多，而驱动8行8列的点阵需要用到8个I/O端口，如果这样分配，资源将不够用。所以采用74HC138译码器，从而节省I/O端口。74HC138是一款CMOS元件，74HC13它接受3位地址输入（A0, A1和A2），当使能时，能够提供近8个有效输出（Y0至Y7）。74HC13

34、8有3个使能输入：两个低电平有效（E1和E2），一个高电平有效（E3）。当E1和E2置低且E3置高时，否则74HC138所有输出为高电平。 74HC138译码器的基本参数：电压 2.0-6.0V驱动电流 +/-5.2mA 传输延迟 12ns5V逻辑电平 CMOS功耗考量 低功耗温度范围 -40-85功耗考量 低功耗或电池供电应用2.4.2 点阵显示电路分析图2-12 点阵行和列的驱动图 2-13 点阵显示驱动电路点阵的具体工作任务：当有烟雾报警时，点阵作流水灯循环闪烁。流水灯工作方式如下：对应“第一次:ABC,第二次:BCD,第三次:CDE,第四次:DEF,第五次:EFG,第六次:FGH,第七

35、次:GHA,第八次HAB”。图2-14 点阵工作示意图计算分析：88点阵每行都由8个LED组成，单片机的I/O端口不能够驱动，所以需要加三极管放大电路。根据每个LED需要的电流10mA可以计算出：9012的输出电流为I=810mA=80mA，根据三极管最大的放大倍数=200，可以计算出9012的最小输入电流为： 公式（2.5）得根据输入电路计算最大输入电阻为： 公式（2.6）故R1可取1K通过计算基本符合设计的要求2.5 烟雾传感器模块火灾报警是银行报警系统的核心，火灾发生前必定会产生大量的烟雾，为了能够防患于未然，本设计采用了烟雾报警这个模块。烟雾传感器能够在火灾发生前检测到烟雾，从而发出信

36、号，给报警提供一个依据，本设计当烟雾的浓度达到。烟雾传感器属于气敏传感器，是气-电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量转换成电压或者电流信号。再通过LM393组成的电路，产生一个数字信号，高电平为3.3V,低电平为0V，提供给单片机，给烟雾报警提供一个依据。传感器作为烟雾检测报警器的信号采集部分，是仪表的核心组成部分之一。由此可见，传感器的选型是非常重要的。2.5.1 烟雾传感器介绍 烟雾传感器的分类 利用物理化学性质的烟雾传感器：半导体烟雾传感器、接触燃烧烟雾传感器等。 利用物理性质的烟雾传感器：热导烟雾传感器、光干涉烟雾传感器、红外传感器等。 利用电化学性质的烟雾传感器：电流型烟雾传感器、

37、电势型气体传感器等。 烟雾传感器应满足的基本条件 一个烟雾传感器可以是单功能的，也可以是多功能的；可以是单一的实体，也可以是由多个不同功能传感器组成的阵列。但是，任何一个完整的烟雾传感器都必须具备以下条件： 能选择性地检测某种单一烟雾，而对共存的其他烟雾不响应或者低响应 对被检测烟雾具有较高的灵敏度，能有效地检测允许范围内的烟雾浓度 对检测信号响应速度快，重复性好 长期工作稳定性 使用寿命长 制造成本低，使用与维护方便2.5.2 烟雾传感器的选定烟雾检测报警主要应用在容易引发火灾的场合，根据报警器检测烟雾种类的要求，一般选用接触燃烧式烟雾传感器和半导体烟雾传感器。 使用接触燃烧式传感器，其他探

38、头的阻缓及中毒，是不可避免的问题。阻缓是当在烟雾与空气的混合物中含有硫物质的情况下，则有可能在无焰燃烧的同时，有些固态物质附着在催化元件表面，阻塞载体的微孔，从而引起响应缓慢反映滞缓，灵敏度降低。虽然将阻缓的传感器再放回新鲜空气环境中有得到某种程度恢复的可能，但是如果长期暴露在这样的环境中，其灵敏度会不断下降，导致传感器最终丧失检测烟雾的能力。中毒是如果环境空气中含有硅烷之类的物质时，则传感器将使催化元件产生不可逆转的中毒，以致灵敏度很快就丧失。当怀疑检测环境中存在这些物质时，经常对探头进行标定，是必须且有效的办法。因此经常对传感器进行标定，是保证其准确性的必要途径。一般连续使用两个月后应对传

39、感器进行量程校准，这种经常性对传感器的维护，无形中加大了工作人员的工作量，同事增加了报警器维护的成本。半导体烟雾传感器包括用氧化物半导体陶瓷材料作为敏感体制作的烟雾传感器以及用单晶半导体器件制作的烟雾传感器，它具有灵敏度高，响应快、体积小结构简单使用方便、价格便宜等优点，因而得到广泛的应用。经过对比上述两种烟雾传感器的应用特性，发现半导体烟雾传感器的优点更加突出：灵敏度高、响应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜，且不会发生探头阻缓及中毒现象，维护成本较低等。因此本设计采用半导体烟雾传感器作为报警器烟雾信息采集部分的核心。而在众多半导体气体传感器中，本设计选用MQ-2型烟雾传感器，这种型号的传感

40、器不但具备一般半导体烟雾传感器灵敏度高、响应快、抗干扰能力强、寿命长等优点。2.5.3 烟雾传感器的特点及电路 MQ-2的特点1、 具有信号输出指示2、 双回路输出（既有模拟输出也有TTL电平输出）3、 TTL低电平有效，可直接接单片机4、 模拟输出05V电压，浓度越高电压值越高5、 具有长期的使用寿命和可靠的稳定性6、 快速响应恢复特性 MQ-2的参数特性表2-3 MQ-2参数特性符号参数名称技术条件备注VC回路电压15VAC或DCVH加热电压5.0V0.2VAC或DCRL负载电阻可调RH加热电阻31欧姆室温PH加热功耗900mV LM393芯片的简单介绍LM393是高增益的比较器，它可以看

41、作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。电压比较器的功能：比较两个电压的大小（用来输出电压的高电平，表示两个输入电压的大小关系）当“+”输入端电压高于“-”输入端时，电压比较器输出为高电平当“+”输入端电压低于“-”输入端时，电压比较器输出为低电平LM393芯片的基本参数：比较器数 2工作温度范围 0-70通道数 2工作电压 2-36V消耗电流 0.8mA图2-15 烟雾传感器模块电路 分析：MQ-2将外面的烟雾这些模拟信号，通过LM393电路后得到一个数字信号，这个数字信号能够直接给单片机使用，高电平为3.3V，低电平为0V。当为高电平的时候，红色的D2发光二极管点亮，当为低电平的时候，绿色

42、的发光二极管点亮。2.6 直流电机驱动模块为了适应银行管理的要求，门禁系统要能够提供一个人性化高可靠性的服务。直流电机有良好的启动、调速和制动性能，直流调速技术也已经较为成熟。因此直流电机也成为了首选电机。2.6.1 直流电机工作原理将直流电源加在电刷A和电刷B上，线圈abcd中流过电流，在导体ab中，电流从a指向b，在导体cd中电流从c指向d。导体ab和cd分别在N、S磁场中，受到来自电磁力的作用。通过左手定则可知导体ab和cd都受到电磁力的作用，形成的转矩方向也一样，这个转矩称为电磁转矩，是逆时针方向。此时，电枢就顺着逆时针方向旋转。当电枢旋转了180度，导体cd处于N极下，ab处于S极下

43、，由于电流仍然从电刷A流入，cd中的电流变为由d流向c，而ab中的电流由b流向a，从电刷B流出，用左手定则可判断，电磁转矩的方向仍是逆时针方向。直流电机借助于换向器和电刷的作用，使直流电动机电枢线圈中流过的电流方向是不变的，使电枢产生的电磁转矩的方向恒定不变，从而确保直流电机朝确定的方向连续旋转。2.6.2 直流电机驱动L9110芯片本设计所选用的直流电机的驱动电压为5.9V，额定工作电流为750mA，而实验板上的最高电压为5V，很显然想要直接驱动是不行的，所以想要驱动这个直流电机，就需要加一个驱动模块。L9110是为了驱动控制直流电机而设计的专用集成电路，将设计好的电路集成在单片的IC之中，使整个系统的成本降低，提高整机的可靠性，这个芯片有两个TTL/CMOS电平的输入，抗干扰性能非常好；输出端可以直接驱动直流电机进行正反转运动，它的电流驱动能力强，每通道能通过700850mA的持续电流，它的峰值电流可达2.02.5A；它的输出饱和压降较低；钳位二极管能够释放负载的反向冲击电流，所以它在驱动直流电机、继电器、步进电机的使用上安全可靠。L9110被广泛应用于直流电机的驱动中。1、驱动模块的参数及功能特点：、宽电源电压范围：2.5V-12V、每通道连续电流输出能力：800mA、输出内置钳位二极管，适用于感性负载、具备管脚高压保护功能