3.2烟雾检测报警器硬件电路规划
3.2.1信号收集及前置扩大电路
传感器输出信号一般比较弱小，需求经过前置电路对其进行扩大、滤波、电平调整，满意单片机对输入信号的要求。本体系选用的半导体烟雾传感器归于电阻型，因而只需串联一个参阅电阻，再经过一个扩大电路即可发送给ADC收集。因为体系选用的是单极性供电，所以选用同相份额扩大电路，能够削减硬件开支；反之，假如选用反相扩大，则一般需求利 用双极性供电，这就需求体系额定的运用变压芯片发生一个负压，这明显 会形成糟蹋。常见的运算扩大器中，LM324价格低廉、运用简略等长处 比较突出，所以本规划中的前置扩大电路选用LM324作为电路的运算扩大器。
LM324是单片高增益四运算扩大器，可在较宽电压范围内的单电源 或双电源下作业，其电源电流很小且与电源电压无关，四个运放一致性好；其输入偏流电阻是温度补偿的，也不需外接频率补偿，可做到输出电平与 数字电路兼容。
下面具体介绍运算扩大电路：
如图3.2所示，从传感器的上端出来的信号Vi经过运算扩大器的同相 输入端，可是为确保引进的是负反应，输出电压Vo经过电阻R4接到反相输入端，一起，反相输入端经过电阻R3接到参阅电压Vref。
同相份额运算电路中反应的组态为电压串联负反应，相同能够运用抱负运放作业在线性区时的两个特色来剖析其电压扩大倍数。 在图3.2中，依据运放的“虚短”和“虚断”的特色可知，I- = I+ = 0，
所以V- = Vo*R3/R3 + R4 +Vref*R4/R3 + R4 (3-1)
并且V- = V+ = Vi
Vo = Vi*（R3 + R4）/R3
由以上两式可求出Vo=Vref-R4/R3
所以本扩大电路的扩大倍数A =1+ R4 R3，此扩大电路为同相份额扩大电路，它的扩大倍数总是大于或等于1。同相份额运算电路有以下几个特色：
(1)同相份额运算扩大电路是一个深度的电压串联负反应电路。因为不存在“虚地”现象，所以其输入端有较高的共模输入电压。
(2)电压扩大倍数A =1+ R4 R3，即输出电压与输入电压的幅值成正比，且相位相同，所以此电路完成了同相份额扩大。假如不接R3和R4，则此电 路就成了“电压跟从器”，它能够削减电路模块间因为阻抗引起的搅扰。
(3)因为引进了深度电压串联负反应，因而电路的输入阻抗很高，输出阻抗很低。高输入阻抗就能够削减扩大电路对前端电路的影响，一起低输出阻抗也能够进步本身的抗搅扰性，这明显有利于电路中其他模块的规划。 此扩大电路还加了参阅电压，引进了零点调理功用，这样能够更便利 的调整因为不同传感器导致的零点改动问题。它运用滑动变阻器发生一个参阅电压Vref，再运用电压跟从器把电压输入到运算扩大电路的电压参阅 端。所以调理滑动变阻器，就能够直接改动扩大电路的参阅电压。而电压跟从器的效果就如上面介绍的，它仅仅用来匹配阻抗用的，避免R3和R4对滑动变阻器输出电压的影响。
图3.2前置扩大电路图
3.2.2声响报警电路
声响报警电路图如图3.3所示。报警装置选用无源压电式KM3712x型蜂鸣器[26]，较一般的蜂鸣器体积大，声响嘹亮，适用于家用煤气报警器的报警声响源。当单片机STC12C5410AD的17脚(P3.7)置1时，三极管Q1导通，蜂鸣器报警。本报警器选用单片机STC12C5410AD的PWM功用，假如烟雾浓度抵达报警限，单片机操控P3.7(PWM)口输出占空比必定 的脉冲，报警时蜂鸣器会宣布如警车警笛的声响。
图3.3声响报警电路图（略）
3.2.3数码管显现电路
报警器浓度显现选用共阳数码管。显现浓度等级，其主要技术参数如下：
模块作业电压：2.7~5.5V
作业电流：80ma,每段10ma
字高：11.4mm环境相对湿度：<85％ 视角：6:00
作业温度：-10~+50°C
显现方法：反射式正显现存储温度：-20～+60°C
接口方法：8线并行接口
图3.11数码管结构图（略）
3.2.4状况指示灯及操控键电路
状况指示灯及操控键电路图如图3.5所示。单片机STC12C5410AD的18脚(P1.0)、12脚(P2.4)、13脚(P2.5)，操控输出的状况指示灯。绿灯常亮表明正常状况，环境中可燃烟雾浓度极低。黄灯闪亮表明传感器加热丝或许电缆发生断线或许接触不良。红灯闪亮表明环境中可燃烟雾浓度超 过报警限值，提示用户赶快作相应安全措施。
当烟雾浓度超越报警限，报警器宣布鸣叫，用户抵达现场，可按下按键中止报警器鸣叫。若过一点时刻浓度仍超出报警限，报警器会再次鸣叫提示用户。
图3.5状况指示灯电路图
图3.6操控按键衔接示意图
3.2.5报警器毛病自确诊电路
(1)判别传感器电源衔接状况
在传感器的地端串联一个电阻R6。当传感器正常衔接时，电阻和传感器分压，此刻电阻两头有弱小的电压，单片机能够经过P1.1(AD)口检测到；假如传感器电源衔接不正常，则会发生断路，检测到电阻两头电压为0。
图3.7传感器电源衔接自确诊电路
(2)判别传感器信号端衔接状况
另一种状况是判别传感器信号端是否衔接正确，此刻不需求外加电路，在传感器预热2分钟后，丈量传感器信号的输出电压，假如电压为5V，则阐明传感器的信号端衔接不正常。
当报警器自确诊发现传感器衔接不正常，就会宣布长鸣声响警报，并随同黄灯闪耀，提示用户及时扫除传感器衔接问题。
