430单片机检测烟雾浓度的设计思路及应用单片机

1. 设计目标

使用430单片机制作可检测烟雾浓度的探测器。

2. 实现功能

●显示烟雾浓度;

● 烟雾浓度达到报警浓度时自动报警;

●可通过外部按钮控制关闭警报。

3. 设计理念

烟雾浓度检测仪可以检测环境中的烟雾浓度,当烟雾浓度达到一定水平时发出警报。该电路的基本组成部分包括电源电路、气敏电路、电压转换电路、单片机工作电路、按键电路、显示电路、报警电路等。

传感器电路检测空气中的烟雾浓度,将浓度信息转换成模拟电压信号,由单片机接收后转换为数字信号,计算分析得到烟雾浓度数据. 可以设置浓度值。当单片机检测到的烟雾浓度大于预定值时,单片机将驱动报警电路;液晶显示屏实时显示当前浓度信息。

4. 系统组件

主要分为以下几个部分:

●供电电路:提供5V电压,由稳压芯片转换3.3V供单片机使用;

●传感器模块:采集烟雾浓度信号,提供模拟电压输出;

●单片机电路:处理信号、驱动显示屏、蜂鸣器;

●显示电路:显示浓度信息;

●按键电路:控制报警器的关闭;

●报警电路:当烟雾浓度大于预定值时报警。

整个系统解决方案的框图如下图1所示:

图1 系统模块框图

5. 模块应用

5.1 MSP430G2553 MCU

MSP430G2553单片机是一款超低功耗、廉价的器件,具有16K FLASH存储器和多个AD采集通道,可直接接收和处理模拟电压信号。

该单片机集成了晶振,无需额外的晶振和驱动电路。如下图2所示。

图2 MSP430G2553微控制器

5.2 传感器模块

MQ-2气体传感器使用的气敏材料是二氧化锡,在清洁空气中具有低电导率。当传感器所在的环境中有烟雾或可燃气体时两个模拟信号如何同时输入到单片机,传感器的电导率随着空气中待检测浓度的增加而增加。可以使用简单的电路将电导率的变化转换为与气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对液化气和氢气灵敏度高,对天然气等可燃气体有理想的检测效果。图3是气体传感器模块的实物图:

图3 MQ-2气敏模块实物图

其加热电压为5V,模拟电压输出为0~5V。浓度越高,输出电压越高。同时,该模块还有一个TTL输出,由一个可调电阻控制。当输出电压达到一定阈值时,电压比较器会引起TTL输出高低变化。

图片[1]-430单片机检测烟雾浓度的设计思路及应用单片机-老王博客

如图4所示两个模拟信号如何同时输入到单片机,MQ-2烟雾探测模块的电路图:

图4 MQ-2气敏模块电路示意图

5.3 电源模块

使用5V直流稳压电源,加稳压芯片将5V电压转换为3.3V供430单片机使用。功率模块电路图5如下图所示:

图5 功率模块电路图

5.4 报警模块

它由一个蜂鸣器组成。当单片机的IO口输出脉冲信号时,控制蜂鸣器发出报警声。蜂鸣器报警电路如下图6所示:

图6 报警模块电路图

5.5 按键模块

它由一个钥匙开关组成。当按下开关时,微控制器接收到信号,控制程序做出响应。按键模块的电路图如下图7所示。

图7 按键开关电路图

5.6 显示模块

LCD12864具有汉字库图像点阵液晶显示器,可与其他单片机配合显示汉字、英文字符和图像,并可形成中文人机交互图形界面。该模块具有功耗低、显示内容丰富等特点,应用广泛。它利用液晶处理后改变光的传播方向,用电流激发液晶分子产生点、线、面,配合背光源形成画面。其分辨率为128*64,内置2M位汉字ROM,包含8192个汉字,16K位半角字ROM,可显示8*4行16*16点阵汉字。

图8 LCD12864显示电路

6. 原理图设计

整体电路原理图如下图9所示:

图 9 基于 MSP430 微控制器的烟雾探测器

7. 设备材料

根据一般电路图,汇总的电子消耗如下图 10 所示:

图 10 使用的电子元件

8. 编程

程序需要解决的问题是检测传感器的信号,将信号转换为AD,驱动显示器工作,控制蜂鸣器报警等。程序流程图如下图11所示。

图 11 程序流程图

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THE END
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