家用烟雾报警器设计
引言 1
一、烟雾报警器系统设计方案 3
（一）烟雾报警器结构设计 3
（二）烟雾传感器工作原理 3
二、烟雾报警器系统器件介绍 4
（一）单片机MSP430 4
（二）压电蜂鸣器RE46C100 7
（三）双运算放大器LM358 7
（四）电源转换TPS71533 8
三、烟雾报警器系统硬件设计 8
（一）烟雾检测电路 8
（二）系统报警电路 8
（三）系统控制电路 10
（四）系统电源电路 10
四、烟雾报警器系统软件设计 10
总结 11
致谢 12
参考文献 13
附录一 原理图 14
附录二 PCB图 15
附录三 元件清单 16
引言
在当今的中国，任何自然灾害带给我们的都是毁灭性的伤害，我们所不能承受的痛苦。国家各级相关负责人也在即刻关注此类事件的发展。如何做好预防火灾的工作，是一个很急切的问题。在人口密集的商业区，校园的教学区，企业的生产区、大型商场区等，都应有必备消防设备。家庭一个小集体，从自身的小事做起，做好防灾的防范措施，这样我们才能更好的逐步走向防火灾意识的道路上。本文所设计的家用烟雾报警器，适用一定空间范围的场所，有效预防家庭火灾的发生，提高我们防火防灾的意识。
家庭烟雾报警器是在单片机MSP430为主控芯片的基础上，通过NIS-07离子烟雾传感器检测烟雾浓度模拟信号传送到LM358运算放大器进行转换成单片机可识别的数值信号，再与原来初始时设定的门限值进行对比，大于门限值发出报警信号，反之，则正常运行 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
检测烟雾浓度电路。从而循环检测室内的烟雾浓度。近年来，我国的传感器技术已经逐步走向多元化，系统化，简捷化、成本化，给我带来了不一样的快捷方式；多样化的选择，使我们的设计电路更倾向于高效快捷的发展方向。
系统设计可以有效的预防或减少家庭火灾的发生，采用的离子烟雾传感器，灵敏度高，单源双结构，体积小，便于安装，有效的节约人力物力，减少开支。家庭烟雾报警器有效的预防火灾的发生，使我们广大朋友的人生安全得到了保障。此系统简单快捷，对周围环境有一定的检测能力，适用市场的需求。
一、烟雾报警器系统设计方案
（一）烟雾报警器结构设计
检测室内空气里的烟雾量是报警是家庭烟雾报警器的主要作用。其体系主要是检测烟雾浓度电路、IC控制模块、报警电路、供电模块这四个部分组成。主控IC采用的是超低功耗的MSP430单片机，通过NIS-07离子烟雾传感器将检测到的烟雾信号转换成单片机可识别的模拟电信号，此信号经过LM358运算放大器快速处理后传送给主控IC，接着通过单片机内里的A/D转换器，把模拟电信号转换成可识别的数字信号。MSP430对接收到的数字信号进行分析处理，若是处理的结果大于我们预定的门限值，则会启动报警系统，反之，正常工作状态。根据我们的正常操作要求，可以添加按键系统。如下所示结构框图：
（二）烟雾传感器工作原理
烟雾传感器
1、离子室特点：
（1）一个电源供应两个电子室，体积小安装方便；
（2）相对温湿度满足标准大气压的状态下，电位变化基本在参数范围内；
（3）离子室符合安全标准；
（4）选用绝缘材料制作而成，漏电小，耐腐蚀性能强；
（5）焊接工艺简单：所有焊点预先涂有焊锡，方便操作；
二、烟雾报警器系统器件介绍
（一）单片机MSP430
1.MSP430简介
单片机 MSP430系列是由德州仪器发行的一款16位的具有精简指令集并且低功耗的多种信号处理器。他把许多功能不一样的数字 系统、微处理器 和模拟 系统集合在这个IC上，便于供应“单片机 ”不同的需求。
2、MSP430特点
处理能力强：指令精简，寻址途径多，模拟子程序组成高效快捷的处理能力。
超强运算能力：25MHz晶体的作用时，可以达到40ns的指令周期。采用RISC结构的16位单片机，RAM模块，能实现DTMF等运算。
低功耗：电源供电电压在1.8-3.6V之间，待机状态下供应电流不大于0.7μA，适合电池供电。
系统可靠性：若主时钟产生问题，内部其他时钟会自行开始运行。
如下图所示，MSP430内部结 MSP430F2012的14个引脚引脚功能，如表1所示。
（二）压电蜂鸣器RE46C100
蜂鸣器电源选取高性价的RE46C100专业芯片，他的正常工作电压范围宽是6～16V，由于空闲电流小于100nA，所以他也拥有低功耗的特点。各个引脚如图6所示
（三）双运算放大器LM358
LM358双运算放大器，是由两个独立的高增益运算放大器组成，既能双电源条件下独立工作，还具备内部频率补偿功能， 还能在电源电压3V-32V之间，一个电源正常工作。如下两图所示：
（四）电源转换TPS71533
TPS71533把整个供电模块的由9V转换为3.3V；如下所示：
这个芯片GND接2脚，INPUT接在4脚，OUTPUT接在5脚；其他的不接。
三、烟雾报警器系统硬件设计
（一）烟雾检测电路
检测微小的烟雾粒子敏感度，离子烟雾报警器要强于光电传感器。他对各种烟雾均有感知能力，选用高性能绝缘材料与不锈钢，漏点电流小，因此他对制作工艺有一定的要求。此次烟雾检测模块是采用MSP430单片机的P2.7口连接二极管，定时发出红外线，接收到此信号的二极管传送到LM358运算放大器进行处理，把电流信号转化为单片机可识别的电压信号，在经过MSP430的ADC转换模块进行信号采集。离子报警器的电离室中检测到烟雾信号时，主控IC驱动压电峰器提醒报警声音。如下图所示：
一、烟雾报警器系统设计方案 3
（一）烟雾报警器结构设计 3
（二）烟雾传感器工作原理 3
二、烟雾报警器系统器件介绍 4
（一）单片机MSP430 4
（二）压电蜂鸣器RE46C100 7
（三）双运算放大器LM358 7
（四）电源转换TPS71533 8
三、烟雾报警器系统硬件设计 8
（一）烟雾检测电路 8
（二）系统报警电路 8
（三）系统控制电路 10
（四）系统电源电路 10
四、烟雾报警器系统软件设计 10
总结 11
致谢 12
参考文献 13
附录一 原理图 14
附录二 PCB图 15
附录三 元件清单 16
引言
在当今的中国，任何自然灾害带给我们的都是毁灭性的伤害，我们所不能承受的痛苦。国家各级相关负责人也在即刻关注此类事件的发展。如何做好预防火灾的工作，是一个很急切的问题。在人口密集的商业区，校园的教学区，企业的生产区、大型商场区等，都应有必备消防设备。家庭一个小集体，从自身的小事做起，做好防灾的防范措施，这样我们才能更好的逐步走向防火灾意识的道路上。本文所设计的家用烟雾报警器，适用一定空间范围的场所，有效预防家庭火灾的发生，提高我们防火防灾的意识。
家庭烟雾报警器是在单片机MSP430为主控芯片的基础上，通过NIS-07离子烟雾传感器检测烟雾浓度模拟信号传送到LM358运算放大器进行转换成单片机可识别的数值信号，再与原来初始时设定的门限值进行对比，大于门限值发出报警信号，反之，则正常运行 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
检测烟雾浓度电路。从而循环检测室内的烟雾浓度。近年来，我国的传感器技术已经逐步走向多元化，系统化，简捷化、成本化，给我带来了不一样的快捷方式；多样化的选择，使我们的设计电路更倾向于高效快捷的发展方向。
系统设计可以有效的预防或减少家庭火灾的发生，采用的离子烟雾传感器，灵敏度高，单源双结构，体积小，便于安装，有效的节约人力物力，减少开支。家庭烟雾报警器有效的预防火灾的发生，使我们广大朋友的人生安全得到了保障。此系统简单快捷，对周围环境有一定的检测能力，适用市场的需求。
一、烟雾报警器系统设计方案
（一）烟雾报警器结构设计
检测室内空气里的烟雾量是报警是家庭烟雾报警器的主要作用。其体系主要是检测烟雾浓度电路、IC控制模块、报警电路、供电模块这四个部分组成。主控IC采用的是超低功耗的MSP430单片机，通过NIS-07离子烟雾传感器将检测到的烟雾信号转换成单片机可识别的模拟电信号，此信号经过LM358运算放大器快速处理后传送给主控IC，接着通过单片机内里的A/D转换器，把模拟电信号转换成可识别的数字信号。MSP430对接收到的数字信号进行分析处理，若是处理的结果大于我们预定的门限值，则会启动报警系统，反之，正常工作状态。根据我们的正常操作要求，可以添加按键系统。如下所示结构框图：
（二）烟雾传感器工作原理
烟雾传感器
1、离子室特点：
（1）一个电源供应两个电子室，体积小安装方便；
（2）相对温湿度满足标准大气压的状态下，电位变化基本在参数范围内；
（3）离子室符合安全标准；
（4）选用绝缘材料制作而成，漏电小，耐腐蚀性能强；
（5）焊接工艺简单：所有焊点预先涂有焊锡，方便操作；
二、烟雾报警器系统器件介绍
（一）单片机MSP430
1.MSP430简介
单片机 MSP430系列是由德州仪器发行的一款16位的具有精简指令集
2、MSP430特点
处理能力强：指令精简，寻址途径多，模拟子程序组成高效快捷的处理能力。
超强运算能力：25MHz晶体的作用时，可以达到40ns的指令周期。采用RISC结构的16位单片机，RAM模块，能实现DTMF等运算。
低功耗：电源供电电压在1.8-3.6V之间，待机状态下供应电流不大于0.7μA，适合电池供电。
系统可靠性：若主时钟产生问题，内部其他时钟会自行开始运行。
如下图所示，MSP430内部结 MSP430F2012的14个引脚引脚功能，如表1所示。
（二）压电蜂鸣器RE46C100
蜂鸣器电源选取高性价的RE46C100专业芯片，他的正常工作电压范围宽是6～16V，由于空闲电流小于100nA，所以他也拥有低功耗的特点。各个引脚如图6所示
（三）双运算放大器LM358
LM358双运算放大器，是由两个独立的高增益运算放大器组成，既能双电源条件下独立工作，还具备内部频率补偿功能， 还能在电源电压3V-32V之间，一个电源正常工作。如下两图所示：
（四）电源转换TPS71533
TPS71533把整个供电模块的由9V转换为3.3V；如下所示：
这个芯片GND接2脚，INPUT接在4脚，OUTPUT接在5脚；其他的不接。
三、烟雾报警器系统硬件设计
（一）烟雾检测电路
检测微小的烟雾粒子敏感度，离子烟雾报警器要强于光电传感器。他对各种烟雾均有感知能力，选用高性能绝缘材料与不锈钢，漏点电流小，因此他对制作工艺有一定的要求。此次烟雾检测模块是采用MSP430单片机的P2.7口连接二极管，定时发出红外线，接收到此信号的二极管传送到LM358运算放大器进行处理，把电流信号转化为单片机可识别的电压信号，在经过MSP430的ADC转换模块进行信号采集。离子报警器的电离室中检测到烟雾信号时，主控IC驱动压电峰器提醒报警声音。如下图所示：
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