烟雾报警器Word格式文档下载.docx
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该系统的工作有烟雾信号采集及放大电路采集到的烟雾浓度信息转化成放大的模拟信号。
模拟转换电路再将该模拟信号转换成单片机可识别的数字信号后送入单片机。
单片机对数字信号进行处理，并对处理后的数据进行分析。
当输入A/D转换器的放大信号不为零时，启动报警电路。
反之则为正常工作状态。
此方案需要用到烟雾传感器放大电路、A/D转换单片机、数码管字符显调节阀、换气扇等一系列元件组成.此方案需要元件种类多,购买元件时麻烦,而且成本高,加大了此方案实施的难度。
方案二：
采用三极管与光敏三极管进行控制，无烟雾安全情况下，使三极管处在截止状态，则被控器的声、光信号产生电路不工作；
一旦有烟雾出现，使光敏三极管接收到的红外光减少，电路经过负反馈过程，使报警电路工作，蜂鸣器发出警报声。
人们接受到报警信号，便可采取相应措施，避免不必要的损失。
与方案一相比，方案二有着明显的优点。
方案二电路简单，原理清晰。
所用电子元件普遍，在市场上很容易购买到，而且种类较少，操作起来可以减少很多麻烦。
比较之后，本次课程设计我选用的是方案二。
3.2报警器的原理方框图
图3-1电路原理方框图
该电路包含四个组成部分（如图3-1所示），分别是反馈感光电路，蜂鸣报警器，集成报警电路和电源部分。
当被监视的环境洁净无烟雾时，反馈感光电路中的二极管正常发光，蜂鸣器不工作。
当空气中出现烟雾，光信号减弱，反馈电路出现负反馈，集成报警电路工作，发出蜂鸣声，达到预期目的。
C1是为防止短暂烟雾时的干扰而设置的。
4设计原理与功能说明
4.1元器件选用原理
1.音乐芯片的选择
CL-9561是专为报警元件设计生产的小功率大规模集成电路，采用黑胶简易封装。
它可以向外输出固定存储的乐曲或模拟声信号。
乐曲信号可以在报警器中作为呼叫声，而模拟声信号则可作为报警信号使用。
电路包括：
振荡器、抑制器、拾振器、地址计数器、只读存储器和音调发生器等电路。
触发端2接地输出触发端1电源正极
图4-1CL-9561集成电路
按照它内部固化的程序，可产生四种音响效果，即机枪声、警笛声、救护车声和消防车声。
这四种声响效果就是通过它的两个触发端：
SEL1、SEL2的四种组合发出的。
各声音的产生如表4-1所示：
表4-1SEL1、SEL2的四种组合声响效果
模拟声种类
S选声端EL1
选声端SEL2
机枪声
空
VDD
警车声
救护车声
VSS
消防车声
具体实现方法：
将开关S1接选声端SEL1，开关S2接选声端SEL2。
S1可拨三个档，拨到中间档相当于悬空，其余左右两档分别接VSS（高电平）和VDD（低电平）。
开关S2一端接选声端SEL2，一端接VDD（高电平）。
当S2闭合时，S1调中间档，即发出机关枪声；
当S2断开时，相当于S2悬空，S1分别调至三个档，即可发出警车声、救护车声、消防车声。
CL-9561集成电路在使用时还需在外部连接一只电阻，用来决定内部时钟振荡频率。
所选用的电阻阻值越低，振荡频率越高，所发出的声响音调也越高。
在一般情况下，此音乐芯片用180千欧到300千欧的电阻。
本报警器选用一只220千欧的电阻。
2.蜂鸣器的选择
蜂鸣器是本电路中重要的元器件之一。
它是一种能将电信号转换为声音或将声音转换为电信号的换能器件，这种器件能完成电能和声能的相互转换。
（1）蜂鸣器的种类
蜂鸣器种类繁多，但最常用的是动圈式扬声器（又称电动式）。
而动圈式扬声器又分为内磁式和外磁式，因为外磁式便宜，所有本款报警器选用外磁式的扬声器。
其组成有：
纸盆、折环、音圈、盆架、防尘罩、音调、磁铁、导磁夹板、场心柱等。
（2）蜂鸣器工作原理；
接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。
振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
3.三极管的选用
晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。
由于两个PN结在一定条件下，它们之间的载流子运动是相互影响的，因而它具有电流放大作用。
本报警器选用四个三极管管VT1、VT2、VT3、VT4,制作时需判断三极管管脚的极性。
三极管管脚极性的判别：
将多用电表调至电阻挡的R×
1k挡，先用红表笔放在三极管的一只脚上，用黑表笔去碰三极管的另两只脚，如果两次全通，则红表笔所放的脚就是三极管的基极。
如果一次没找到，则红表笔换到三极管的另一个脚，再测两次；
如还没找到，则红表笔再换一下，再测两次。
如果还没找到，则改用黑表笔放在三极管的一个脚上，用红表笔去测两次看是否全通，若一次没成功再换。
这样最多测量12次，总可以找到基极。
图4-2用万用表测三极管的极性
4．红外发光二极管的使用
常用的红外发光二极管其外形和发光二极管LED相似，如下图4-3所示：
图4-3红外发光二极管
发出红外光。
管压降约1.4v，工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。
一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；
一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。
减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。
常见的红外发光二极管，其功率分为小功率（1mW-10mW）、中功率（20mW-50mW）和大功率（50mW-100mW以上）三大类。
要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
用红外发光二极管发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极管，光电三极管等。
实用中已有红外发射和接收配对的二极管。
4.2总体电路原理
烟雾报警器由红外发光管，光敏三极管构成的串联反馈感光电路及集成报警电路组。
当被监视的环境洁净无烟雾时，发光二级管VD1以预先调好的起始电流发光。
该红外光被光敏三极管VT1接收后其内阻减小，使得VD1和VT1串联电路中的电流增大，红外发光二极管VD2的发光强度相应增大，光敏三极管内阻进一步减小。
如此循环便形成了强烈的正反馈过程，直至使串联感光电路中的电流达到最大值，在R1上产生的压降经VD2使VT2导通，VT3截止，报警电路不工作。
当被监视的环境中烟雾急剧增加时，空气中的透光性恶化，此时光敏三极管VT1接收到的光通量减小，其内阻增大，串联感光电路中的电流也随之减小，发光二极管VD1的发光强度也随之减弱。
如此循环便形成了负反馈的过程，使串联感光电路中的电流直至减小到起始电流值，R1上的电压也降到1.2V,使VT2截止，VT3导通，报警电路工作，发出警报信号。
下面4-2是烟雾报警器电路图，电路中元器件：
IC9561为音乐芯片，型号有：
KD9561、CK9561、TQ9561、CL9561、LX9561等，本次选用的是CL9561。
R1~R5是阻值不同的电阻。
图4-4总体电路原理图
5单元电路设计
5.1音乐芯片和蜂鸣器
图5-1音乐芯片和扬声器电路
用微电子技术集成的集成电路IC储存了四种声音：
消防车、声警车、声机枪声和救护车声，通过改变两个控制端的高、低电平可获得不同的声音。
四声报警器得电后输出的报警信号经过VT4的放大，推动蜂鸣器B工作，从而产生响亮的报警声。
蜂鸣器的工作原理：
蜂鸣器由振荡器电磁线圈磁铁振动膜片以及外壳等组成。
5.2电源及开关的组成
开关控制电源与电路的导通，由于三极管VT3,VT4的导通与截止，使蜂鸣器在有烟雾情况下发出警报，没烟雾时蜂鸣器不工作，从而达到预防烟雾的目的。
电源我选择的是四节1.5V的干电池（即6V电源）。
符合电路正常工作的需要。
6电路的连接与电子产品的调试
（1）电路的连接也是课程设计中的一个重要环节，连接电路时要判断好电路的正负极、三极管的集电极、发射极、基极。
同时要注意电路之间的连接不要短路。
连接后反复检查，如有错误及时改正，确保无误时再接通电源。
（2）电路连接好之后，检查正负极无误，接通电源出现了一些差错。
在调试过程中主要检查三极管基极和发射极（集电极）连接有无错误、光敏二极管正负极判断正误、以及可变电阻阻值调试。
重新了解电路原理，检查电路反复调试。
虽然有些复杂、繁琐，但原理明白之后有些困难也就不是那么难了。
7实训报告
不知不觉两周的课程就要过去了，总结这两周的点点滴滴，虽然充满着辛酸与不易，但涩涩的感觉后也有一丝甜。
短短两周，学到了很多以前不太清楚的知识，不仅提高了我的动手能力，也巩固了在模电课中的知识，使其得以在实践中运用。
从刚开始选课题到后来做成成品，一直充满着疑惑与不解，可谓困难重重。
虽然有一定的模电知识，但在运用中总会出现问题。
比如到市场上买器材，有些器材在外观上非常相似，不仔细看确实难以辨别。
有元件之间的连接也是很值的推敲的环节。
设计电路的过程，从网上查找资料犹如海里捞针，考虑到自身知识还有一定的欠缺，我选择了一种比较简单的方案，方案虽简单，但原理要掌握清楚，否则很难成功。
然后就是选用multisim进行仿真。
在仿真时，有些元件找不到，只能根据其工作原理进行替代。
对于仿真这一块，刚接触时确实有一定的难度，但我相信，经过多次训练一定能把仿真技术提上去。
到实际操作时出现的问题就更多了，电路的连接、极性的判断、电阻的调试，每一步都困难重重。
开始时由于三极管极性难以分辨出现了一些问题，但后来经过调试、辨认问题解决了。
有些事看似简单，操作起来却不是如此。
终于明白那句风雨之后总会有彩虹，看着自己的劳动成果，以前的什么辛酸都不重要了。
经过这次课程设计，虽然我没有做到最好，但我一直努力做到更好。
两周已过去，我也得到了回报。
不仅仅是知识的提高，还有我的动手能力都有了很大的提高。
我相信这次课程设计也会为未来的工作来一定的帮助。
参考文献
[1]江晓安，董秀峰.模拟电子技术基础（第3版）[M].陕西：
西安电子科技大学出版社,2007.
[2]江晓安，董秀峰.数字电子基础（第3版）[M].陕西：
西安电子科技大学出版社，2008.189～192.
[3]张瑜璞.电子技术课程设计.北京：
北京理工大学出版社，1994.
[4]杨力，文刚.电子技术课程设计.中国电力出版社，2009.
[5]夏路易，石宗义.电路原理图与电路板设计教程.北京：
北京希望电子出版社，2002.
[6]周惠潮.常用电子元件及典型应用[M].北京：
电子工业出版社，2005.
[7]XX百科.
附件一：
元器件清单
序号
名称
型号规格
位号
数量
1
音乐芯片
K9561（CL9561）
IC
2
光敏三极管
3DU
VT1
3
三极管
3DG6
VT2
4
3DG12
VT3VT4
5
红外发光二极管
黑色
VD1VD2
6
电阻
2K
R1
7
1K
R2R3
8
0.24K
R4
9
电解电容器
100µ
F/16V
C1
10
滑动变阻器
W502
RP1
11
蜂鸣器
12095
B
12
电源
5号干电池
13
开关
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