基于单片机的烟雾报警系统(网上检索20%)(5)

德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计）

开始 设定采样次数 调用A/D采样 N 已达到设定次数 Y 将采样值排序 求第二个到第九个采样值的累加和 将累加和求平均值 送入寄存器

图11 滤波子程序流程图

4.2.4插值法线性化处理子程序设计及流程图

在单片机测控系统中，使用之前必须进行静态标定，以得到输出信号与被测信号的关系输出曲线，用来作为使用过程中的计量依据。但是标定时输出曲线往往不是一条理想的直线，所以要对标定曲线进行线性化处理，用一条拟合直线近似代替输出曲线，线性化是智能仪表的典型功能之一。该报警器主要针对甲烷烟雾检测，在软件线性化处理时，以传感器对甲烷的响应曲线为依据。

本论文报警器使用的MQ-2型传感器的电阻是随着烟雾浓的升高而降低的，因此输入单片机的电压也是随之降低的。图12为单片机采集电压值与烟雾浓度百分比的对应曲线，可以看出，电压值与烟雾浓度之间是非线性的关系，为了实时显示烟雾浓度.需要对其进

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德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 行线性化处理。在误差许可范围内，根据标定曲线形状，以及单片机处理能力，把曲线分 成若干小段，对每小段分别线性化。

图12单片机采集电压值与烟雾浓度百分比线性化曲线

根据分段线性插值法求输入单片机的某一电压值对应的烟雾浓度的公式如下： f(x) = f(xi) + (x-xi)*（f(xi+1)-f(xi)）/（Xi+1-Xi）i=1,2,3?N (3)

式中，N为所分区间个数， f (x)为实际烟雾检测浓度，x为实际气体检测浓度对应的电压值，xi是区间的下限浓度对应电压值，xi是区间的上限浓度对应电压值， f (xi)为区间下限烟雾浓度值， f (xi+1 )为区间上限烟雾浓度值。

根据公式4设计分段插值法线性化程序流程图如图13所示。

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德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 开始读取滤波电压X查表并确定X所在电压区间求电压值X与所在区间下限差Xm=X-Xi求X所在区间的上下限浓度值的差Z=f(Xi+1)-f(Xi)求上下限电压值的差Xd=Xi+1-Xi求Z与Xd的比K=Z/Xd求出K与X的和S=K*Xm求出f(X)=f(Xi)+S保存浓度值返回

图13 分段插值法线形化程序流程图

4.2.5报警子程序设计及流程图

当烟雾浓度超过报警设定值时，报警器发出一种近似警笛的鸣叫声，对应通道的红灯闪亮，以提示操作人员采取安全对策或自动控制相关安全装置，从而保障生产安全，避免火灾和爆炸事故的发生。为防止误报，在程序设计上，对烟雾浓度进行快速重复检测和延时报警，以区别出是管道中烟雾的泄漏，还是由于暂短打开阀门产生的可燃烟雾的微量散失，防止误报。报警子程序流程图如图14所示。

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开始 读取处理后的气体浓度值 Y 是否大于20% 延迟20秒后采集一组数据 N N 是否大于20% Y 传感器故障自诊断 Y 传感器有问题 启动故障报警 N 启动燃气泄漏报警 N 复位键是否按下 Y 返回 图14 报警子程序流程图

4.2.6控制按键设计子程序及流程图

本报警器设计附加一个按键，功能分别为：确定(消音)。按键处理子程序流程图如图15

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德州学院 机电工程系2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文（设计） 所示。

开始 扫描键值 N 是否有键按下 Y Y 延时10ms消抖 N 是否有键按下 Y 提取键值 调用键盘 处理子程序 结束

图15 键盘处理子程序流程图

5 实验误差分析

在测量仪器的实际使用中，造成误差的来源很多，通常是多种误差源综合作用的结果。就本仪器而言，误差来源主要有软件和硬件两个方面。

软件误差主要来自以下两个方面：

(1)A/D转换量化误差STC12C5410AD单片机的内部A/D转换器为12 bit，输入单片机模拟电压信号0～3.7V，参考电压2.5V，A/D转换器对输入模拟信号的最大分辨率为

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