智能倉(cāng)庫(kù)火焰報(bào)警器設(shè)計(jì)與制作.doc

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傳感器檢測(cè)技術(shù)課程設(shè)計(jì) 智能倉(cāng)庫(kù)火焰報(bào)警器設(shè)計(jì)與制作 2016 年 6 月 目錄 1緒論 2 2系統(tǒng)工作原理 3 2.1火災(zāi)形成的原因 3 2.2火焰報(bào)警控制器的原理 4 3硬件電路設(shè)計(jì) 5 3.1 電子元器件介紹 5 3.1.1 電源指示發(fā)光二極管 5 3.1.2 電壓取樣電位器 5 3.1.3 蜂鳴器 6 3.1.4火焰?zhèn)鞲衅?7 3.1.5 輕觸開關(guān) 8 3.1.6 半導(dǎo)體三極管 8 3.1.7通用運(yùn)算放大器LM358 9 3.1.8雙D觸發(fā)器4013 9 3.2 電路原理圖設(shè)計(jì) 10 3.2.1 火焰感應(yīng)電路設(shè)計(jì) 10 3.2.2 手動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) 10 3.2.3 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 11 3.2.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 11 3.2.5電路原理圖設(shè)計(jì)整圖 12 3.3.6工作原理分析 12 4安裝調(diào)試 13 5總結(jié) 13 6附錄 14 1元器件清單 14 2硬件實(shí)物圖 14 3硬件電路焊接實(shí)物圖 15 3參考文獻(xiàn) 16 1緒論 多少年來(lái)，火災(zāi)一直是人們所遭遇的最主要災(zāi)害之一，曾對(duì)人類的文明造成了重大破壞，許多著名的建筑大都?xì)в诨馂?zāi)。例如：我國(guó)的南宋在杭州建都后，先后發(fā)生火災(zāi)20次，其中5次使全城為之一空。公元1201年3月（農(nóng)歷）的一場(chǎng)大火燒了數(shù)天，蔓延到城內(nèi)外10余里，燒毀宮室、軍營(yíng)、倉(cāng)庫(kù)、民宅等58000余間，受災(zāi)達(dá)186300余人，成為我國(guó)災(zāi)害火災(zāi)之最。 現(xiàn)在,火災(zāi)仍然不斷對(duì)人類社會(huì)造成巨大損失傷害,根據(jù)世界火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中心的統(tǒng)計(jì),近年來(lái)全球范圍內(nèi),每年發(fā)生的火災(zāi)有600-700萬(wàn)起,死亡人數(shù)為65000-75000人.大多數(shù)國(guó)家的火災(zāi)直接損失都占國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值的0.2%以上.實(shí)際上,發(fā)生火災(zāi)后,除了直接經(jīng)濟(jì)人亡財(cái)產(chǎn)損失外還有相當(dāng)大的間接損失,所以要發(fā)展加強(qiáng)火災(zāi)防范,加強(qiáng)火災(zāi)方便的研究。 物質(zhì)燃燒不但會(huì)產(chǎn)生煙霧和熱量，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生可見或不可見的光輻射。感光型火焰報(bào)警系統(tǒng)就是通過響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的光強(qiáng)度和閃爍頻率，來(lái)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長(zhǎng)，可以將感光型火焰報(bào)警系統(tǒng)分為對(duì)波長(zhǎng)較短的光輻射敏感的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。 火焰報(bào)警系統(tǒng)一般由火焰探測(cè)器、區(qū)域報(bào)警器和集中報(bào)警器組成?；鹧嫣綔y(cè)器通過對(duì)火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象——?dú)猓ㄈ紵龤怏w）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測(cè)，將探測(cè)到的火情信號(hào)轉(zhuǎn)化成火警電信號(hào)傳遞給火焰報(bào)警控制器。區(qū)域報(bào)警器將接收到火警信號(hào)后經(jīng)分析處理發(fā)出報(bào)警信號(hào)，警示消防控制中心的值班人員，并在屏幕上顯示出火災(zāi)的房間號(hào)。集中報(bào)警是將接收到的信號(hào)以聲光形式表現(xiàn)出來(lái)，其屏幕上也顯示出著火的樓層和房間號(hào)，利用本機(jī)專用電話還可迅速發(fā)出指示和向消防隊(duì)報(bào)警。 光輻射探測(cè)器一種是紅外光輻射探測(cè)器。物質(zhì)在燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大后，就能向人們報(bào)警。另一種是紫外光輻射探測(cè)器，則利用有機(jī)化合物燃燒時(shí)，火光中的紫外光，使紫外光敏管的電極激發(fā)出離子，通過繼電器等，就能打開開關(guān)電路報(bào)警。 火焰報(bào)警器是重要的安全設(shè)備，一切重要的場(chǎng)所，如大型物資倉(cāng)庫(kù)、隧道、大型船舶、高層建筑都應(yīng)該安裝。它還可以與自動(dòng)滅火設(shè)備一起組成自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火的“自動(dòng)消防隊(duì)”。 2系統(tǒng)工作原理 2.1火災(zāi)形成的原因 在初中的物理、化學(xué)課中我們?cè)鴮W(xué)習(xí)過，產(chǎn)生火災(zāi)的基本要素是可燃物、助燃物和點(diǎn)火源?？扇嘉镆詺鈶B(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)存在，助燃物通常是空氣中的氧氣。液體和固體是凝聚態(tài)物質(zhì)，難以與空氣均勻混合，它們?nèi)紵幕具^程是從外部獲取一定的能量時(shí)，液體或固體先蒸發(fā)成蒸汽或分解出可燃?xì)怏w（如CO、H2等）的分子團(tuán)、灰燼和未燃燒的物質(zhì)顆粒懸浮在空氣中，稱之為氣溶膠。一般氣溶膠的分子較小，在產(chǎn)生氣溶膠的同時(shí)，產(chǎn)生分子較大的液體或固體微粒，稱之為煙霧?？扇?xì)怏w與空氣混合，在較強(qiáng)火源作用下產(chǎn)生預(yù)混燃燒，著火后，燃燒產(chǎn)生的熱量使液體或液體的表面繼續(xù)放出可燃?xì)怏w，并形成擴(kuò)散燃燒。同時(shí)，發(fā)出含有紅、紫外線的火焰，散發(fā)出大量的熱量。這些熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導(dǎo)、熱輻射和熱對(duì)流，使火從起火部位向周圍蔓延，導(dǎo)致了火勢(shì)的擴(kuò)大，形成火災(zāi)。其中的氣溶膠、煙霧、火焰和熱量都稱為火災(zāi)參量，通過對(duì)這些參量的測(cè)定便可確定是否存在火災(zāi)。 總的來(lái)說(shuō)，普通可燃物在燃燒時(shí)表現(xiàn)為以下形式：首先是產(chǎn)生燃燒氣體，然后是煙霧，在氧氣充足的條件下才能達(dá)到全部燃燒，產(chǎn)生火焰，發(fā)出可見光和不可見光，并散發(fā)出大量的熱，使環(huán)境溫度升高。起火過程中，陰燃產(chǎn)生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測(cè)器從此階段進(jìn)行探測(cè)就可以使火災(zāi)損失控制在最小限度?；鹧嫒紵螅杆俾?，產(chǎn)生大量的熱使得環(huán)境溫度升高，如果能在這時(shí)探測(cè)到可以比較及時(shí)地控制火災(zāi)。有效的溫度值，起火過程曲線如圖2.1所示： 圖2.1起火過程曲線圖 2.2火焰報(bào)警控制器的原理 火焰報(bào)警控制器是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的重要組成部分。在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，火焰探測(cè)器是系統(tǒng)的感覺器官，隨時(shí)監(jiān)視著周圍環(huán)境中的火災(zāi)情況。而火焰報(bào)警控制器是系統(tǒng)的“軀體”和“大腦”，是系統(tǒng)的核心，它可以供給火災(zāi)探測(cè)器穩(wěn)定的直流電源，監(jiān)測(cè)連接的各類火災(zāi)探測(cè)器有無(wú)故障。保證火災(zāi)探測(cè)器長(zhǎng)期、穩(wěn)定、有效地工作。當(dāng)火焰探測(cè)器探測(cè)到火焰情況后。接受火災(zāi)探測(cè)器發(fā)來(lái)的報(bào)警，迅速、正確地進(jìn)行轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，指示報(bào)警具體部位和時(shí)間，同時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的輔助控制等諸多任務(wù)。因此火災(zāi)報(bào)警控制器除了具有控制、記憶、識(shí)別和報(bào)警功能外，還具有自動(dòng)檢測(cè)、聯(lián)動(dòng)控制、打印輸出、圖象顯示、圖形顯示、通信廣播等功能。火災(zāi)報(bào)警控制器功能的多少反映出火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成，可靠性、穩(wěn)定性和性能價(jià)格比等因素是評(píng)價(jià)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)先進(jìn)性的一向重要指標(biāo)。 火災(zāi)報(bào)警控制器的的基本工作原理如圖2.2，整個(gè)電路原理圖可分為火焰感應(yīng)電路、人工控制電路、信號(hào)處理電路和報(bào)警電路組成 圖2.2電路原理框圖 本文以紅外檢測(cè)傳感器與其他電子技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出一種技術(shù)水平較好的紅外火焰檢測(cè)報(bào)警器，用于火焰檢測(cè)。當(dāng)倉(cāng)庫(kù)出現(xiàn)火光時(shí)，發(fā)出報(bào)警聲，打開滅火設(shè)備。電路采用5V直流電壓供電，可以用打火機(jī)在火焰?zhèn)鞲衅魃戏?0CM處點(diǎn)火模擬倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)，信號(hào)處理系統(tǒng)電路將根據(jù)環(huán)境做出智能響應(yīng)，發(fā)出報(bào)警聲，只有按下報(bào)警消除按鍵（輕觸開關(guān)），報(bào)警聲才能停止。 3硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 電子元器件介紹 3.1.1 電源指示發(fā)光二極管 本電路中采用發(fā)光二極管、電阻串聯(lián)構(gòu)成電源指示電路。發(fā)光二極管將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽?，電阻將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋? 發(fā)光二極管，通常稱為L(zhǎng)ED，內(nèi)部是具有發(fā)光特性的PN結(jié)。當(dāng)給這個(gè)PN加正向偏置電壓時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通，依靠少數(shù)載流子的注入以及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光。 發(fā)光二極管引腳有正負(fù)之分，一般長(zhǎng)的為正，短的為負(fù)。也可以從內(nèi)部看到，接觸面小的為正，接觸面大的為負(fù)。外邊有切口的為負(fù)，另一邊就為正。發(fā)光二極管外形如下圖所示。 圖3.1發(fā)光二極管外形 3.1.2 電壓取樣電位器 電位器是可變電阻的一種，其電阻值的大小可以人為調(diào)節(jié)，以滿足電路的需要?？梢灾饾u地改變和它串聯(lián)的用電器中的電流，也可以逐漸地改變和它串聯(lián)的用電器的電壓，還可以起到保護(hù)用電器的作用。如下圖所示為104（100K）的電位器。 圖3.2可調(diào)電阻100K可調(diào)范圍 本電路使用的電位器是103（10K）的可調(diào)范圍,通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成，即靠一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上移動(dòng)，獲得部分電壓輸出。 電位器的電阻體有兩個(gè)固定端，通過手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn)與任一個(gè)固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。 3.1.3 蜂鳴器 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型，在電路中用字母組合HA表示。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5-15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5-2.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 蜂鳴器還可分為有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器，這里的“源”不是指電源。而是指震蕩源。也就是說(shuō)，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要通電就會(huì)發(fā)聲。而無(wú)源蜂鳴器內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流電信號(hào)無(wú)法令其鳴叫，必須用1K-5K的方波去驅(qū)動(dòng)它才能發(fā)出不同頻率的聲音。有源蜂鳴器比無(wú)源蜂鳴器的成本要高，因?yàn)橛性捶澍Q器里面多個(gè)震蕩電路。無(wú)源蜂鳴器便宜，聲音頻率可控，可以做出“多來(lái)米發(fā)索拉西”的效果。 本電路設(shè)計(jì)采用電磁式5V有源蜂鳴器，由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于一般的TTL電壓無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，所以要利用放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，如下圖所示： 圖3.3三極管構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路 3.1.4火焰?zhèn)鞲衅? 火焰的輻射是具有離散光譜的氣體輻射和伴有連續(xù)光譜的固體輻射，其波長(zhǎng)在0.1-10μm或更寬的范圍，為了避免其他信號(hào)的干擾，常利用波長(zhǎng)<300nm的紫外線，或者火焰中特有的波長(zhǎng)在4.4μm附近的CO2輻射光譜作為探測(cè)信號(hào)。紫外線傳感器只對(duì)185-260nm狹窄范圍內(nèi)的紫外線進(jìn)行響應(yīng),而對(duì)其它頻譜范圍的光線不敏感,利用它可以對(duì)火焰中的紫外線進(jìn)行檢測(cè)。到達(dá)大氣層下地面的太陽(yáng)光和非透紫材料作為玻殼的電光源發(fā)出的光波長(zhǎng)均大于300nm，故火焰探測(cè)的220m-280nm中紫外波段屬太陽(yáng)光譜盲區(qū)（日盲區(qū)）。紫外火焰探測(cè)技術(shù)，使系統(tǒng)避開了最強(qiáng)大的自然光源一太陽(yáng)造成的復(fù)雜背景，使得在系統(tǒng)中信息處理的負(fù)擔(dān)大為減輕。所以可靠性較高，加之它是光子檢測(cè)手段，因而信噪比高，具有極微弱信號(hào)檢測(cè)能力，除此之外，它還具有反應(yīng)時(shí)間極快的特點(diǎn)。與紅外探測(cè)器相比，紫外探測(cè)器更為可靠，且具有高靈敏度、高輸出、高響應(yīng)速度和應(yīng)用線路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。因而充氣紫外光電管正日益廣泛地應(yīng)用于燃燒監(jiān)控、火災(zāi)自報(bào)警、放電檢測(cè)、紫外線檢測(cè)、及紫外線光電控制裝置中。 但對(duì)于傳統(tǒng)的紫外光電管器件，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝的限制，其噪聲和靈敏度是一個(gè)互相矛盾的參數(shù)。一般而言，需將靈敏度控制在一個(gè)合適的水平，過高的靈敏度對(duì)器件的低噪聲指標(biāo)是十分困難的，因?yàn)殪`敏度和噪聲信號(hào)都是由光敏管發(fā)出，傳統(tǒng)的檢測(cè)器會(huì)將兩種信號(hào)同時(shí)放大。所以其靈敏度比較差,檢測(cè)距離小,不能抗雷電的干擾,存在一定的誤報(bào)率。因而需要基于現(xiàn)有或新發(fā)展的探測(cè)原理方法，與其它學(xué)科技術(shù)交叉，通過改進(jìn)信號(hào)采集和處理等方法來(lái)改善系統(tǒng)性能。 本電路采用的火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測(cè)火焰或者波長(zhǎng)在760納米～1100納米范圍內(nèi)的光源，探測(cè)角度60度左右，對(duì)火焰光譜特別靈敏，性能穩(wěn)定，工作電壓5V，火焰?zhèn)鞲衅魈筋^的工作溫度為-25攝氏度到85攝氏度，在使用過程中一定要注意火焰?zhèn)鞲衅魈筋^離火焰的距離不能太近，以免造成損壞。 3.1.5 輕觸開關(guān) 輕觸開關(guān)，又叫按鍵開關(guān)，由嵌件、基座、彈片、按鈕、蓋板等組成，輕輕按下開關(guān)接通，松開即斷開。本電路使用的是四腳輕觸開關(guān)，外型尺寸大小為6*6*7MM，在輕觸開關(guān)底部我們可以看“北”字圖形，如下圖所示。 圖3.5輕觸開關(guān)工作原理 輕觸開關(guān)是使用時(shí)輕輕點(diǎn)按開關(guān)按鈕即可使開關(guān)接通，當(dāng)松開手時(shí)開關(guān)即可斷開，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是靠金屬?gòu)椘芰梽?dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)通斷的。 3.1.6 半導(dǎo)體三極管 三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅值較大的電信號(hào), 也用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，俗稱開關(guān)管。本電路使用的是NPN型的三極管9012，當(dāng)把有字的面向自己，引腳朝下，總左往右排列是發(fā)射極E，基極B，集電極C。如下圖所示。 圖3.6三極管的引腳圖 晶體三極管具有電流放大作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來(lái)控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“β”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來(lái)說(shuō)是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。 3.1.7通用運(yùn)算放大器LM358 LM358是雙運(yùn)算放大器，內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式，引腳功能如下： LM358引腳功能排列 LM358引腳功能介紹 1腳：第一運(yùn)放輸出端 2腳：第一運(yùn)放反向輸入端 3腳：第一運(yùn)放同向輸入端 4腳：接地端 5腳：第二運(yùn)放同向輸入端 6腳：第二運(yùn)放反向輸入端 7腳：第二運(yùn)放輸出端 8腳：正電源引腳 本電路設(shè)計(jì)利用了LM358中的其中一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓比較器，信號(hào)從第一運(yùn)放反向輸入端（2腳）和同向輸入端（3腳）輸入，經(jīng)比較后由第一運(yùn)放輸出端（1腳）輸出。如果3腳電壓大于2腳電壓，則1腳輸出高電平；如果3腳電壓小于2腳電壓，則1腳輸出低電平。 3.1.8雙D觸發(fā)器4013 CD4013是一雙D觸發(fā)器,由兩個(gè)相同的、相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個(gè)觸發(fā)器有獨(dú)立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時(shí)鐘輸入和Q及Q輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過將Q輸出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計(jì)算器和觸發(fā)器。在時(shí)鐘上升沿觸發(fā)時(shí)，加在D輸入端的邏輯電平傳送到Q輸出端。置位和復(fù)位與時(shí)鐘無(wú)關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。 D觸發(fā)器在時(shí)鐘脈沖CP的前沿（正跳變0到1）發(fā)生翻轉(zhuǎn)，觸發(fā)器的次態(tài)取決于脈沖上升沿到來(lái)之前D端的狀態(tài)，即=D。因此，它具有置0、置1兩種功能。由于CP=1期間電路具有維持阻塞作用，所以在CP=1期間，D端的數(shù)據(jù)狀態(tài)變化，不會(huì)影響觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。和分別是決定觸發(fā)器初始狀態(tài)的直接置0、置1端。當(dāng)不需要強(qiáng)迫置0、置1時(shí)，和端都應(yīng)置高電平（如接+5V電源）。此外74LS74、74LS175等均為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器。觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號(hào)的寄存，移位寄存，分頻和波形發(fā)生器等。 CD4013真值表 1CP (3腳) 1D (5腳) 1RD(4腳) 1SD(6腳) 1Q(1腳) 1/Q(2腳) ↑ 0 0 0 0 1 ↑ 1 0 0 1 0 ↓ x 0 0 Q Q x x 1 0 0 1 x x 0 1 1 0 x x 1 1 1 1 本電路設(shè)計(jì)把雙D觸發(fā)器設(shè)計(jì)成了RS觸發(fā)器，由6腳為置位輸入端，4腳為清零輸入端，1腳為輸出端。 3.2 電路原理圖設(shè)計(jì) 3.2.1 火焰感應(yīng)電路設(shè)計(jì) 利用火焰?zhèn)鞲衅靼鸦鹧嬷械募t外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，與電路里的基準(zhǔn)電壓比較后輸出火焰感應(yīng)信號(hào)Si送到信號(hào)處理電路。當(dāng)感應(yīng)到了火焰時(shí)輸出高電平，沒有火焰時(shí)輸出低電平。電路設(shè)計(jì)如下： 圖3.7火焰?zhèn)鞲衅? 3.2.2 手動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) 當(dāng)火焰感應(yīng)電路觸發(fā)了報(bào)警電路，必須通過手動(dòng)控制電路產(chǎn)生清除信號(hào)Ci才能消除報(bào)警，電路設(shè)計(jì)如下： 圖3.8手動(dòng)控制電路 3.2.3 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì) 信號(hào)處理電路由雙D觸發(fā)器構(gòu)成RS觸發(fā)器，主要負(fù)責(zé)處理火焰感應(yīng)信號(hào)Si和手動(dòng)控制電路產(chǎn)生清除信號(hào)Ci，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制信號(hào)Ki給報(bào)警電路，電路設(shè)計(jì)如下： 圖3.9信號(hào)處理電路 3.2.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 當(dāng)信號(hào)處理電路輸出Ki為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路工作，蜂鳴器發(fā)聲，電路設(shè)計(jì)如下： 圖3.10報(bào)警電路 3.2.5電路原理圖設(shè)計(jì)整圖 圖3.11電路原理圖 3.3.6工作原理分析 當(dāng)信號(hào)處理電路輸出Ki為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路工作，蜂鳴器發(fā)聲，電路設(shè)計(jì)如下： 根據(jù)電路框圖及以上各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)，原理圖設(shè)計(jì)整圖如下： 由R1和LED1構(gòu)成了電源指示電路，當(dāng)接通5V直流電壓時(shí)，發(fā)光二極管LED被點(diǎn)亮，電路進(jìn)入工作狀態(tài)。 由R2、R3、RP1、C1、VD1、LM358構(gòu)成了了火焰感應(yīng)電路，RP1調(diào)到中間位置，產(chǎn)生2.5V左右的基準(zhǔn)電壓送到LM358的3腳（同相輸入端），火焰?zhèn)鞲衅鲝膩?lái)到信號(hào)送到LM358的2腳（反相輸入端），兩個(gè)電壓信號(hào)進(jìn)行比較后通過LM358的1腳輸出火焰控制信號(hào)Si。如果3腳（同相輸入端）電壓大于2腳（反相輸入端）電壓，1腳輸出火焰控制信號(hào)Si為高電平。如果3腳（同相輸入端）電壓小于2腳（反相輸入端）電壓，1腳輸出火焰控制信號(hào)Si為低電平。 正常工作時(shí)沒有火焰的，火焰?zhèn)鞲衅鹘刂?，提供給LM358的2腳（反相輸入端）的電壓為高電平，大于3腳（同相輸入端）電壓的，輸出火焰控制信號(hào)Si為低電平給信號(hào)處理電路。 由S1和R4構(gòu)成了手動(dòng)控制電路，產(chǎn)生手動(dòng)控制信號(hào)Ci送到信號(hào)處理電路的清零端。當(dāng)輕觸開關(guān)S1按下后，產(chǎn)生手動(dòng)控制信號(hào)Ci為高電平。當(dāng)輕觸開關(guān)S1松開后，產(chǎn)生手動(dòng)控制信號(hào)Ci為低電平。 由雙D觸發(fā)器4013、R5信號(hào)處理電路，其中4013搭建成RS觸發(fā)器，高電平有效，主要負(fù)責(zé)處理火焰感應(yīng)信號(hào)Si和手動(dòng)控制電路產(chǎn)生清除信號(hào)Ci，并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制信號(hào)Ki給報(bào)警電路。當(dāng)4013的置位信號(hào)端6腳電壓為高電平時(shí)，產(chǎn)生輸出控制信號(hào)高電平給報(bào)警電路。 當(dāng)4013的清零信號(hào)端4腳電壓為高電平時(shí)，產(chǎn)生輸出控制信號(hào)低電平給報(bào)警電路。 由三極管VT1（9013）和蜂鳴器HA1（5V有源電磁式）構(gòu)成了報(bào)警電路。當(dāng)三極管VT1的基極電壓為高電平時(shí)，三極管VT1導(dǎo)通，蜂鳴器鳴叫，產(chǎn)生報(bào)警聲。當(dāng)三極管VT1的基極電壓為低電平時(shí)，三極管VT1截止，蜂鳴器不工作，報(bào)警聲消失。 4安裝調(diào)試 制作完成后，接上5V直流電壓，用打火機(jī)在火焰?zhèn)鞲衅魃戏?0CM處點(diǎn)火，報(bào)警器立刻報(bào)警。手動(dòng)按下報(bào)警消除按鍵（輕觸開關(guān)），報(bào)警聲停止。 如果沒有成功，檢查各元器件是否有損壞，是否組裝完好，檢查故障并進(jìn)行檢測(cè)維修。實(shí)踐證明，通過以上檢測(cè)，故障基本能排除，實(shí)現(xiàn)智能倉(cāng)庫(kù)火焰報(bào)警器的仿真功能，即用打火機(jī)在火焰?zhèn)鞲衅魃戏?0CM處點(diǎn)火，報(bào)警器立刻報(bào)警。手動(dòng)按下報(bào)警消除按鍵（輕觸開關(guān)），報(bào)警聲停止。 5總結(jié) 隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快,工業(yè)民宅企業(yè)消防安全突顯其重要性。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為工業(yè)民宅企業(yè)消防安全系統(tǒng)的一個(gè)重要部分,其各部分功能的實(shí)現(xiàn)為工業(yè)企業(yè)避免了重大損失?；鹧鎴?bào)警器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、智能化的火災(zāi)報(bào)警器，具有一定的實(shí)用價(jià)值。本報(bào)警器電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可維護(hù)性好。由于實(shí)現(xiàn)了對(duì)普通環(huán)境中煙霧濃度和溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，因此具有非常普遍的意義，能廣泛應(yīng)用于居民家庭、企事業(yè)單位等多方面的安全防范。 通過這次設(shè)計(jì)，更加深入的理解和掌握了這方面的知識(shí)，對(duì)本專業(yè)的認(rèn)識(shí)也更加深入，使自己對(duì)本專業(yè)更加的熱愛，對(duì)近階段的學(xué)習(xí)做了進(jìn)一步的總結(jié)，更加明確了自己學(xué)習(xí)的目標(biāo)和方向。在設(shè)計(jì)過程中，自己也學(xué)到了許多新的知識(shí)，有很多感悟和體驗(yàn)心得。而且，對(duì)工程設(shè)計(jì)的流程和步驟有了清晰的認(rèn)識(shí)，為自己日后的學(xué)習(xí)和研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過此次設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。同時(shí)存在著許多的不足，在我以后的工作和學(xué)習(xí)中，我會(huì)逐漸完善自我，相信自己會(huì)做的更好。 6附錄 1元器件清單 序號(hào) 名稱 代號(hào) 規(guī)格 數(shù)量 1 電阻 R3,R5 1K 2 2 電阻 R1,R4 10K 2 3 電阻 R2 30K 1 4 電位器 RP1 10K(103) 1 5 瓷片電容 C1 0.1UF(104) 1 6 發(fā)光二極管 LED1 3MM 1 7 火焰?zhèn)鞲衅? VD1 5MM-940nm 1 8 輕觸開關(guān) S1 6*6*7 1 9 三極管 VT1 9013 1 10 蜂鳴器 HA1 5V有源 1 11 雙集成運(yùn)放 U1 LM358 1 12 雙D觸發(fā)器 U1 CD4013 1 13 IC座 　 DIP8P 1 14 IC座 　 DIP14P 1 15 單排針 VCC,GND 1*4PIN2.54mm 2 16 萬(wàn)能板 　 7*9CM 1 17 拖焊專用銅導(dǎo)線 　 0.5銅導(dǎo)線 2 18 拖焊專用焊錫 　 凱納0.8,帶松香 2 19 焊接專用圖紙 高清原理圖 A4 1 2硬件電路焊接實(shí)物圖 正面 反面 3參考文獻(xiàn) [1] 黃繼昌等編著．實(shí)用報(bào)警電路．人民郵電出版社，2005 [2] 劉午平等編著．從入門到精通看無(wú)線電電路圖．國(guó)防工業(yè)出版社，2005 [3] 張愛民等編著．怎樣選用電子元器件．中國(guó)電力出版社，2005 [4] 呂俊芳編著．傳感器接口與檢測(cè)儀器電路．北京航空航天大學(xué)出版社，1994 [5] 吳英才．熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用．傳感器技術(shù) , 2002 [6] 黃繼昌、喬蘇文等．實(shí)用報(bào)警電路 [M ]．北京人民郵電出版社 , 2005