1、簡易氣體煙霧報警電路設計摘 要隨著現代家庭用火，用電量正在逐年增加，家庭火災發生的頻率越來越高，在我國由于煙霧而引起來的火災越來越多，人民每年因此而損失了大量的財產。據調查在最近發生火災的大多數房屋都沒有安裝報警器。如果發生火災之前就有警報系統預報現場的情況，從而避免火災的發生，對人們將會有很大的意義。因此本文對煙霧警報器系統進行研究，是具有理論和實際雙面意義的。本文講述了簡易氣體煙霧報警電路，該報警器有降壓整流與穩壓電路，氣敏傳感元件和觸發，報警音響電路等組成。其中氣敏傳感器原件使用于半導體氣敏傳感器QM-N5, QM-N5主要特點對液化氣，天然氣，城市煤氣有較好的靈敏度，適用于家庭或工業上

2、對液化氣，天然氣，煤氣的監測裝置。該裝置電路簡單，工作可靠，測量靈敏度較高，使用壽命長，成本低等優點。關鍵詞：NE555，氣敏傳感器，報警 The Design of Simple Gas Smoke Alarm CircuitAuthor: Adila.aili Tutor: Li HongxiaAbstractAlong with the modern family use fire and the electricity consumption increases gradually, and the family fire disaster higher frequency , in

3、our country because of the smog is caused to more and more fire disaster, so there are many people have lost many property each year .The survey shows that the most of the family not install the gas smog alarm ,if the gas smog alarm system it can prediction of the situation, we can avoid the fire ,a

4、nd it is very beneficial to human safety. So the research of the gas smog alarm that has the theory and the actual two sided significance. This article describes the simple gas smog alarm circuit , this alarms has the reduction voltage and stabilivolt circuit , gas sensitive sensor and triggered and

5、 alarm sound circuit and so on . Among them gas sensors used in semiconductor gas sensors QM-N5 , QM-N5 has better sensitivity towards liquefied petroleum gas ,natural gas industry ,city gas , and apply to home or industrial towards liquefied petroleum gas ,natural gas industry, gas monitoring devic

6、e .This device circuit is simple ,reliable work ,long service life and low cost advantage.Key words: NE555, Gas sensor,Alarm目 錄1 緒論11.1 課題背景及目的11.2 國內外研究的現狀11.3 論文主要任務設計內容22 系統電路設計方案33 各單元電路設計43.1 電源電路設計43.1.1 電源變壓器53.1.2 橋式整流53.1.3 濾波電路73.1.4 集成三端穩壓器93.2 氣敏傳感器103.2.1 氣敏傳感器的分類113.2.2 氣敏傳感器的原理113.2.3

7、 半導體氣敏傳感器123.2.4 QM-N5型氣敏傳感器133.3 NE555簡介143.3.1 NE555的引腳圖功能143.3.2 NE555的工作原理153.4 數據采集及處理電路設計173.5 報警電路173.5.1 蜂鳴器簡介173.5.2 蜂鳴器的結構原理183.5.3 報警電路工作原理194 整體電路設計20結 論21致 謝22參考文獻231緒論1.1 課題背景及目的現代建筑的特點是樓層不斷的加高，這主要是從緩解城市用地緊張的角度出發，同時還便于集中供電，供熱，供氣，便于集中控制和管理。現在不論是普通型（比如民用住宅）還是豪華型（比如高級賓館）的高層建筑，都日益重視防火和安全技術

8、的普及應用。因為其樓層多，人員密集，如果發生火災，疏散困難，補救也困難，勢必造成嚴重的人員傷亡和財產損失。消防部門的統計顯示，在所有的火災比列中，家庭火災已經占到了全國火災的30%左右。探討家庭火災的特點及防火對策，對于預防家庭火災，減少火災損失具有現實意義。為了早期發現和通報火災，防止和減少火災危害，保護人身和財產安全，就必須對煙霧進行現場試驗測試，采用先進可靠的安全檢測儀表，嚴密監測環境中煙霧的濃度，及早發現事故隱患，采取有效措施，避免事故發生，才能確保工業安全和家庭生活安全。為了解決煙霧這種對人體有毒害又不易被人們發現的問題，避免更多的事故的發生，一個實用的煙霧警報器是較好的的解決方案。

9、同時，伴隨著各種天然氣，煤制氣液化氣的開發和使用各種可燃性氣體散發在工作場所和人們的生活當中，因此連續，直接檢測工作環境和生活環境中有毒氣體，可燃性氣體有著極其重要的意義。1.2 國內外研究的現狀國內外煙霧警報器種類繁多，各有特色，具有低功耗，網絡傳輸，及時偵測，美觀等特點，比較專一性。運用了遙感學，網絡學，電子學，通信學等知識，較為復雜，但特定領域使用性強，符合環保工藝認證，具有無危害的綠色產品。本文主要研究簡易通用性煙霧傳感器，擴展其應用領域，減少其成本，但要求甚嚴的領域不能適用。80年代以來，國內各大賓館，飯店，商場，百貨公司等相繼從英，美，日等國引進和國內研制，銷售的火災報警器，主要關

10、鍵部件是用Am-241材料制成源片所組成的雙源雙電離室煙霧傳感器，它與感溫，光電和氣敏式傳感器相比，具有靈敏度高，結構簡單，使用壽命長和成本低等優點。由于用雙源雙電離室煙霧傳感器可與放大，控制電路系統組成火災自動報警器，因此已得到廣泛的應用。我國火災自動報警控制系統的發展經歷了從無到有，從簡單到復雜的發展過程。其智能化程度也越來越高。特別是隨著計算機技術和檢測控制技術的發展，使火災自動探測報警技術有了一個很大的飛躍。目前我國火災自動報警控制系統大多應用在大型倉庫，商場，高級寫字樓，賓館等場所，他們所用的都是一些采用集中一區域報警控制方式的智能化程度較高的的總線式報警控制系統，而一些像住宅區和商

11、業住宅樓等需要設置一種單一域區域連網的廉價實用的火災自動報警探測裝置。在歐美一些發達國家和地區新建民用住宅房時，規范都要求必須安裝火災自動探測報警裝置。例如美國在七十年代聯邦規中明確規定所有的新建公寓，住宅，活動住房都必須安裝家用煙霧警報器。我國在70年代初期開始研制煙霧警報器，生產型號多樣，品種較齊全，應用范圍也有單一的煉油系列擴展到幾乎所有危險作業環境的各種類型報警器，產品數量也在不斷增加。但主要是在引進國外先進的傳感器技術和先進的生產工藝基礎上，進行研究與開發形成自己的特色。近年來，在煙霧選擇性和產品穩定性上也有很大進步。1.3 論文主要任務設計內容本課題主要研究內容：通過氣敏元件及相關

12、的附屬電路實現信號的采集，將氣體煙霧的濃度轉換為相應的電信號，將電信號傳輸到信號處理系統，應用模擬電子技術和數字電子技術，將電信號數字化，觸發器觸發報警，實現對氣體的監控報警。2系統電路設計方案本設計主要用MQ-N5性半導體氣敏傳感器檢測出可燃性氣體或有害氣體的泄漏。由電源電路、數據采集及處理電路及報警電路等組成。該煙霧警報器的原理框圖如2.1所示。數據采集電路數據處理電路電源電路報警電路圖2.1 系統原理框圖電源電路：電源電路的任務是通過變壓器把220V交流電轉變為9V交流電，再通過橋式整流電路將交流電轉變為直流電后經過濾波電路進行濾波，濾波后的電壓經穩壓電路穩壓后就是本課題所需要的輸入電壓

13、，本課題采用穩壓塊7805進行穩。數據采集電路：氣敏傳感器將空氣中的有害氣體濃度變化轉換為其本身阻值的變化，然后將這一變化轉為電信號傳給數據處理電路。數據處理電路：由NE555定時器及其附屬電路組成可控多諧振蕩器電路。利用NE555的2、4、6腳的輸入信號的電平決定輸出端3腳的電平，去控制后續執行電路。報警電路：當氣體煙霧的超標時，蜂鳴器響，提醒人們空氣中的氣體煙霧濃度已超出允許范圍，應立即撤離現場；在空氣潔凈時，蜂鳴器不響，表明環境安全。電源電路為各部分電路提供電流，但氣敏半導體傳感器接觸到有害氣體煙霧時，傳感器的電導率增大，其電阻值急劇下降，傳感器將這一信號傳給多諧振蕩器，多諧振蕩器相應5

14、55集成塊的輸出端3腳的輸出信號推動蜂鳴器發出報警聲3 各單元電路設計3.1 電源電路設計直流電源的組成框圖如圖3.1所示，電源電路包括電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓電路等四個組成部分1。直流電源的組成框圖及波形圖如圖3.1所示。 (a) 直流電源的組成框圖 (b) 整流與穩壓過程波形圖圖3. 1直流電源的組成框圖及過程波形圖電網供電電壓交流220V（有效值）50Hz,要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大），脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動曉得直流電，即將交流成分濾掉

15、，保留其直流成分。濾波后的直流電壓，再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出，供給負載。電源部分的具體電路如圖3. 2所示。圖3. 2 電源電路原理圖3.1.1 電源變壓器電源變壓器是降壓變壓器，因為直流電源的輸入220V的電網電壓。一般情況下所需直流電壓的數值與電網電壓的數值有較大的差異，因此需要通過電壓變壓器將電網220V交流電壓轉換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比有變壓器的副邊電壓確定。變壓器部分參數介紹電壓比：次級電壓和線圈圈數具有以下關系，即 （3.1）效率: 定功率時，變壓器的輸出功率和輸入功率的比值稱為變壓器的效率，即 （3.2）變壓器的效

16、率與變壓器的功率等級有密切關系，通常功率越大，損耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。額定電壓:壓器的初級線圈上所允許施加的電壓，正常工作時，變壓器初級繞組上施加的電壓不得大于規定值。 額定功率:定功率是指變壓器在規定的頻率和電壓下能長期工作，而不超過規定溫升時次級輸出的功率。調整率:壓器的調整率=（空載電壓-滿載電壓）/滿載電壓。一般10W以下變壓器的調整率在20%以上，要想在使用中降低變壓器的調整率，只有選大一些的功率變壓器，如3W的變壓器的調整率為28%，使用功率為1.5W，調整率為 12%。3.1.2 橋式整流橋式整流電路的作用是利用單向導電性的整流元件二極管，將正負交

17、替的正弦交流電壓整流成為單向脈動電壓2。但是，這種單向電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差得很遠。橋式整流電路在相同條件下具有輸出電壓，變壓器利用率高，脈沖系數小等優點。如圖 3.3 所示橋式整流電路圖。圖3. 3 橋式整流原理圖工作原理：其中T為變壓器； D1 , D2 ，D3 , D4 為四個整流二極管；RL為負載電阻。由圖3.4可知，在正半周內，二極管D1、D3導通，D2、D4截止；負半周時，D2、D4導通，D1、D3截止，在負載上產生一個極性為上正下負的輸出電壓。負半周時，D1、D3反偏截止，D2、D4 正向導通。電流流過RL時產生的電壓極性仍是上正下負，與正半周時相同

18、。由此可見，RL上始終得到一個正相脈動的直流電壓。圖3.4橋式整流電路的波形圖主要參數由圖3.4橋式整流電路的波形圖可知，橋式整流電路的輸出電壓波形與全波整流電路一樣，所以其輸出電壓平均值 （3.3）輸出電壓的脈動系數 （3.4）整流二極管正向平均電流：在橋式整流電路中，整流二極管D1、D3和D2、D4是兩兩輪流導通的，因此，流過每個整流二極管的平均電流是電路輸出電流平均值的一半，即 （3.5）最大反向電壓:橋式整流電路因其變壓器只有一個副邊繞組，在正半周時，D1、D3導通，D2、D4截止，此時D2、D4所承受的最大反向電壓為的最大值，即 （3.6）同理，在負負半周時，D1、D3也承受同樣大小

19、的反向電壓。變壓器副邊電流的有效值:流過變壓器副邊繞組的電流正半周是半個正弦波，負半周是另一半正弦波，所以副邊電流中無直流分量，變壓器副邊電流的有效值 （3.7） 橋式整流電路與單相半波整流電路和單相全波整流電路相比，其明顯的優點是輸出電壓較高，紋波電壓較小，整流二極管所承受的最大反向電壓較低，并且因為電源變壓器在正負半周內都有電流流過，所以變壓器繞組中流過的是交流，變壓器的利用率高。在同樣輸出直流功率的條件下，橋式整流電路可以使用小的變壓器，因此，這種電路在整流電路中得到廣泛應用。3.1.3 濾波電路整流電路可以將交流電轉換為直流電，但脈動較大，許多電子設備需要平穩的直流電源，煙霧警報器是其

20、中之一。煙霧警報器電源中的整流電路后面還需加濾波電路將交流成分濾除，以得到比較平滑的輸出電壓。濾波通常是分為電容濾波電路和電感濾波濾波電路3。本課題選用電容濾波電路。從阻抗的角度來看，由于電抗元件對交流信號和直流信號的阻抗不同，與負載并聯的濾波電容對直流信號相當于開路，而對于交流信號阻抗很小，所以脈動直流電流中的絕大部分交流分量從電容器上經過，使負載兩端的電壓比較平滑；從能量角度來看，由于電抗元件有儲能作用，與負載并聯的濾波電容，在電源供給的電壓升高時，它就能把能量儲存起來，而當電源電壓降低時，它就能把能量釋放出來，使負載電壓較為平滑，即電容具有平伯作用。電容濾波電路如圖3.5所示。3.5 橋

21、式整流濾波電路 濾波電路的波形圖如圖3.6所示。3.6濾波電路的波形圖濾波原理：當工作在正半周，且時，二極管D1、D3導通，一方面對負載供電，另一方面同時對電容器充電電容兩端電壓沿AB段曲線上升。當時，D1、D3截止，電容通過負載電阻放電，電容兩端電壓沿BC曲線段下降。當電容兩端電壓下降到時，二極管D2, D1導通。再次對電容充電電容兩端電壓沿CD曲線上升，到D點后D2、D4截止，電容沿DE段曲線放電下降。電容濾波的特點：（1）加了電容濾波后，輸出電壓的脈動成分降低了，輸出電壓的平均值提高了。（2）放電時間常數越大，放電越慢，則輸出電壓越高，脈動成分也越少。（3）接入電容濾波后，整流二極管導通

22、時間縮短了，造成流過二極管的瞬時電流很大。3.1.4 集成三端穩壓器集成三端穩壓器是一種串聯調整式穩壓器，內部設有過熱，過流，和過壓保護電路。它只有三個外引出端（輸入端，輸出端，公共地端），將整流濾波后的不穩定的直流電壓接到集成三端穩壓器輸入端，經三端穩壓器后在輸出端得到某一值的穩定的直流電壓。集成三端穩壓器因其輸出電壓的形式，電流的不同有不同的分類。集成三端穩壓器的輸出電壓有固定和可調輸出之分。固定輸出電壓是有制造廠預先調整好的，輸出為固定值4。如7805型集成三端穩壓器，輸出為固定+5V. 集成穩壓器具有體積小，可靠性高以及溫度特性好等優點，而且使用靈活，價格低廉，被廣泛應用于儀器，儀表及

23、其它各種電子設備中，特別是三端集成穩壓器。穩壓器的封裝為塑料直插式，其中1引腳為輸入引腳，2引腳為接地引腳，三引腳為輸出引腳5。如圖3.7(b)所示。如圖3.7（a）中電容是防止自激振蕩（）. 電容是減小高頻干擾，改善瞬態特性().輸入與輸出之間的電壓差不得低于3V。 (a) 穩壓器基本接線圖 (b)穩壓器的外形圖3.7 7805 三端集成穩壓器的外形和穩壓基本接線圖W7805三端穩壓器的參數表如表3.1所示。表3.1 W7805三端穩壓器的參數表7805 參數單位參數值最大輸入電壓V4.85.2最大輸出電流V35輸出電壓范圍A1.5(變化引起)mV100(Io=5mA1.5A)（變化引起）m

24、V50(Vi=725V)（溫度變化引起）0.6(Io=500mA)器件壓降V22.5(Io=Ia)偏置電流6輸出電阻17輸出噪聲電壓（10-100KHz）403.2 氣敏傳感器氣敏傳感器是一種基于聲表面波器件波速和頻率隨外界環境的變化而發生漂移的原理制作而成的一種新型的傳感器。氣敏傳感器是一種檢測特定氣體的傳感器。它主要包括半導體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導體氣敏傳感器6。它的應用主要有：一氧化碳氣體的檢測、瓦斯氣體的檢測、煤氣的檢測、氟利昂（R11、R12）的檢測、呼氣中乙醇的檢測、人體口腔口臭的檢測等等。3.2.1 氣敏傳感器的分類1、氣敏傳感

25、器的分類氣敏傳感器種類繁多，從檢測原理上可以分為三大類： （1）利用物理化學性質的氣敏傳感器：如半導體氣敏傳感器、接觸燃 燒氣敏傳感器等。 （2）利用物理性質的氣敏傳感器：如熱導氣敏傳感器、光干涉氣敏傳感器、紅外傳感器等。 （3）利用電化學性質的氣敏傳感器：如電流型氣敏傳感器、電勢型氣體傳感器等。 2、氣敏傳感器應滿足的基本條件 一個氣敏傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。但是，任何一個完整的氣敏傳感器都必須具備以下條件： 能選擇性地檢測某種單一煙霧，而對共存的其它煙霧不響應或低 響應； 對被測煙霧具有較高的靈敏度，能有效地檢測允許

26、范圍內的煙霧 濃度；對檢測信號響應速度快，重復性好；長期工作穩定性好； 使用壽命長； 制造成本低，使用與維護方便。 3.2.2 氣敏傳感器的原理聲表面波器件之波速和頻率會隨外界環境的變化而發生漂移。氣敏傳感器就是利用這種性能在壓電晶體表面涂覆一層選擇性吸附某氣體的氣敏薄膜，當該氣敏薄膜與待測氣體相互作用（化學作用或生物作用，或者是物理吸附），使得氣敏薄膜的膜層質量和導電率發生變化時，引起壓電晶體的聲表面波頻率發生漂移；氣體濃度不同，膜層質量和導電率變化程度亦不同，即引起聲表面波頻率的變化也不同。通過測量聲表面波頻率的變化就可以準確的反應氣體濃度的變化12。氣敏傳感器的兩個關鍵部分是加熱電阻和氣

27、體敏感膜。加熱電阻改變傳感器的工作溫度， 使其工作在氣體敏感的工作溫度，由于外部氣體的變化從而使得氣敏傳感器的敏感材料的電阻發生變化，金電極連接氣敏材料的兩端，使得它成為一個阻值隨外部氣體變化的電阻。3.2.3 半導體氣敏傳感器半導體氣敏傳感器按照半導體與氣體的相互作用是在其表面還是內部，可分為表面控制型和體控制型兩類；按照半導體變化的物理性質，又可分為電阻型和非電阻型兩種。電阻型半導體氣敏元件是利用半導體接觸氣體時，其阻值的改變來檢測氣體的成分或濃度；而非電阻型半導體氣敏元件根據其對氣體的吸附和反應，使其默寫有關特性變化從而對氣體進行直接或間接檢測9。氣體敏感元件，大多是以金屬氧化物半導體為

28、基礎材料。當被測氣體在該半導體表面吸附后，引起其電學特性(例如電導率)發生變化。目前流行的定性模型是：原子價控制模型、表面電荷層模型、晶粒間界勢壘模型.半導體氣敏傳感器包括用氧化物半導體陶瓷材料作為敏感體制作的氣敏傳感器以及用單晶半導體器件制作的氣敏傳感器，它具有靈敏度高， 響應快、體積小、結構簡單，使用方便、價格便宜等優點，因而得到廣泛應用。半導體氣敏傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性(抗干擾性)和穩 定性(使用壽命)、使用方便、價格便宜，且不會發生探頭阻緩及中毒現象，維護成本較低等。因此，本設計采用半導體氣敏傳感器作為報警器煙霧信息采集部分的核心。而在眾多半導體氣體傳感器中，本設計選用QM

29、-N5型氣敏傳感器，這種型號的傳感器不但具備一般半導體煙霧傳感器靈敏度 高、響應快、抗干擾能力強、壽命長等優點。半導體氣敏傳感器的分類如表3.2所示。表3.2 半導體氣敏傳感器的分類類型所利用的特性工作溫度代表性被檢測氣體電阻型電阻表面電阻控制器300450°C可燃性氣體體電阻控制器300450°C700°C以上乙醇、可燃性氣體非電阻型二極管整流特性室溫200°CH2、CO、乙醇晶體管特性150°CH2、H2S QM-N5型氣敏傳感器QMN5型氣敏元件是以金屬氧化物SnO2為主體材料的N型半導體氣敏元件10。它利用化學、物理效應將有害氣體（例如

30、一氧化碳、煤氣、液化石油氣，天然氣，氫氣等氣體），汽油，煤油，柴油，氨類，醇類，醚類等可燃液體蒸汽及煙霧等的檢測。QM-N5氣敏器件的主要參數如表3.3、3.4所示。表3.3 為QM-N5氣敏器件的主要參數參數名稱潔凈空氣中電壓Uc/V標定氣體中電壓靈敏度電壓比值響應時間t/S恢復時間T/s參數值0.10.2表3.4 QM-N5 氣敏傳感器的最佳工作狀態最佳工作條件（允許工作條件）回路電壓/V加熱電壓/V負載電阻10(515)5(4.55.5)2(0.52.2)使用方法及注意事項：1、元件開始通電工作時,沒有接觸可燃性氣體,其電導率也急劇增加1分鐘后達到穩定,這時方可正常使用,這段變化在設計電

31、路時可采用延時處理解決。2、加熱電壓的改變會直接影響元件的性能,所以在規定的電壓范圍內使用為佳。3、元件在接觸標定氣體1000ppm C4H10后10秒以內負載電阻兩端的電壓可達到(- )差值的80%(即響應時間);脫離標定氣體1000ppm C4 H1030秒鐘以內負載電阻兩端的電壓下降到(- )差值的80%(即恢復時間)。4、符號說明檢測氣體中電阻-測氣體中電壓-與的關系 = （3.8）5、負載電阻可根據需要適當改動,不影響元件靈敏度。6、使用條件:溫度-1535;相對濕度4575%RH;大氣壓力80106KPa。7、環境溫濕度的變化會給元件電阻帶來小的影響,當元件在精密儀器上使用時,應進

32、行溫濕度補償,最簡便的方法是采用熱敏電阻補償之。8、避免腐蝕性氣體及油污染,長期使用需防止灰塵堵塞防爆不銹鋼網。9、元件六腳位置可與電子管七角管座匹配使用。3.3 NE555簡介NE5555大約在1971由Signetics Corporation發布，在當時是唯一非常快速且商業化的Timer IC，在往后的30非常普遍被使用，且延伸出許多的應用電，盡管近CMOS技術版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大的使用，但原規格的NE555依然正常的在市場上供應，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前可以直接的代用。NE555是一個能產生精確定時脈沖的

33、高穩度控制器，其輸出驅動電流可達200mA.。在多諧振蕩器工作方式時，其輸出的脈沖占空比由兩個外接電阻和一個外接電容確定；在單穩態工作方式時，其延時時間由一個外接電阻和一個外接電容確定，可延時數微秒到數小時。3.3.1 NE555的引腳圖功能NE555的引腳圖3.8所示。圖3.8 NE555引腳圖其各引腳功能5如下：引腳1(接地)：底線（或共同接地），通常被連接到電路共同接地。引腳2（觸發電）：這個位是觸發NE555使其啟動它的時間周期。出發信號上緣電壓須大于，下緣低于。引腳3（輸出）：當時間周期開始555的輸出腳位，移至比電源電壓少1.7伏的高電位。周期的結束輸出回到0伏左右的低電位。于高電

34、位時的最大輸出電流大約200mA。引腳4（重置）：一個低邏輯電位送至這個腳位時會充值定時器和使輸出回到一個低電位。它通常被接到正電源或忽略不用。 引腳6（重置鎖定）：重置鎖定并使輸出呈低態。當這個接腳的電壓從電壓以下移至以上時啟動這個動作。 引腳7（放電）：這個接腳和主要的輸出接腳有相同的電流輸出能力，當輸出為ON時為LOW。對地為低阻抗，當輸出為OFF時為HIGH,對地為搞阻抗。引腳8（V+）:這是555個計時器IC的正電源電壓端。供應電壓的范圍是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大值）。3.3.2 NE555的工作原理NE555的內部結構如圖3.9所示圖3.9 NE555內部結構555

35、定時器的工作原理是：當輸入電壓Ui1<2/3Vcc，Ui2<1/3Vcc時，電壓比較器C1反相輸入端的輸入電壓小于參考電壓，相當于在電壓比較器C1的反相輸入端輸入一個負極性的信號，電壓比較器C1的輸出電壓為正極性的信號，即高電平信號“1”；電壓比較器C2同相輸入端的輸入電壓小于參考電壓，相當于在電壓比較器C2的同相輸入端輸入一個負極性的信號，電壓比較器C2的輸出電壓為負極性信號，即低電平信號“0”；RS觸發器被置位，輸出電壓等于111。當輸入電壓Ui1<2/3Vcc時，ui2從<1/3Vcc變化到>1/3Vcc時，電壓比較器C1反相輸入端的輸入電壓小于參考電壓，電

36、壓比較器C1的輸出電壓為高電平信號“1”；電壓比較器C2同相輸入端的輸入電壓從小于參考電壓變化到大于參考電壓，電壓比較器C2的輸出電壓從低電平信號“0“變為高電平信號“1”；RS觸發器處在保持的狀態，保持Ui1<2/3Vcc，Ui2<1/3Vcc時的輸出狀態，輸出電壓等于1。當輸入電壓Ui1>2/3Vcc ，Ui2>1/3Vcc時，電壓比較器C1反相輸入端的輸入電壓大于參考電壓，相當于在電壓比較器C1的反相輸入端輸入一個正極性的信號，電壓比較器C1的輸出電壓為負極性的信號，即低電平信號“0”；電壓比較器C2同相輸入端的輸入電壓大于參考電壓，相當于在電壓比較器C2的同相輸

37、入端輸入一個正極性的信號，電壓比較器C2的輸出電壓為正極性信號，即高電平信號“1”；RS觸發器被復位，輸出電壓u0等于0。當輸入電壓Ui2>1/3Vcc時，ui1從>2/3Vcc變化到<2/3Vcc時，電壓比較器C2同相輸入端的輸入電壓大于參考電壓，電壓比較器C2的輸出電壓為高電平信號“1”；電壓比較器C1反相輸入端的輸入電壓從大于參考電壓變化到小于參考電壓，電壓比較器C1的輸出電壓從低電平“0”變為高電平“1”；RS觸發器處在保持的狀態，保持Ui1>2/3Vcc,Ui2>1/3Vcc時的輸出狀態，輸出電壓等于0。NE555的功能表3.5所示。表3.5 NE555

38、功能表 RUi1Ui2 Uo（引腳7） 0X X 0 導通 1 >2/3Vcc >1/3Vcc 0 導通 1 <2/3Vcc <1/3Vcc 1 截止 1 <2/3Vcc >1/3Vcc 原態 原態3.4 數據采集及處理電路設計數據采集及處理電路如圖3.10所示圖3.10 數據采集及處理電路圖當氣敏元件QMN5接觸到有害氣體或煙霧時，其AB極間的電阻阻值降低，從而使傳感器本身的電阻與可調電阻W1的分壓上升，相應555的4腳的電位也隨之上升，當4腳的電位上升到1V以上時，555開始起振，其振蕩頻率由R2、W2及C4組成的RC振蕩器決定，振蕩頻率為f=1.44(

39、R2+W2)C4。當555起振后需要調節電位器W2，使其振蕩頻率為1.5kHz。當可控多諧振蕩器諧振時，相應555的輸出端3腳的輸出控制信號。正常情況下，氣敏元件QMN5接觸不到有害氣體或煙霧時，其A-B極間的阻值較大，傳感器本身的電阻與W1的分壓較小，相應的555的4腳也處于低電平，555停振，相應的555的輸出端3腳將不輸出控制信號。3.5 報警電路 蜂鳴器簡介蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中作發聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母

40、“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。蜂鳴器的外形和應用電路如圖3.11所示。 （a）應用電路 （b）外形圖3.11 蜂鳴器的外形和應用電路 蜂鳴器的結構原理1、壓電式蜂鳴器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。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發光二極管。 多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后（1.515V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發聲。 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，經極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。

41、2、電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。 接通電源后，振蕩器產生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性的振動發聲。本課題選用的是電磁式蜂鳴器。3、蜂鳴器的制作（1）制備電磁鐵M:在長約6厘米的鐵螺栓上繞100圈導線,線端留下5厘米作引線,用透明膠布把線圈粘好,以免線圈松開,再用膠布把它粘在一個盒子上,電磁鐵就做好了. （2）制備彈片P：從鐵罐頭盒上剪下一條寬約2厘米的長鐵片，彎成直角，把電磁鐵的一條引線接在彈片上，再用膠布把彈片緊貼在木板上 （3）用曲別針做觸頭Q，用書把曲別針墊高，用膠布粘牢，引出一條

42、導線，如圖連接好電路 （4）調節M與P之間的距離（通過移動盒子），使電磁鐵能吸引彈片，調節觸點與彈片之間的距離，使它們能恰好接觸，通電后就可以聽到蜂鳴聲 報警電路工作原理報警電路工作原理圖如下3.12所示。圖3.11 多諧震蕩電路555定時電路與外圍元器件電阻R2、W2及電容C4共同構成多諧振蕩電路，電阻R2、W2及電容C4決定電路的振蕩頻率。正常情況下，氣敏元件的A-B極間的阻值較大，該電阻與W1的分壓減小， 555的4腳處于低電平，相應使555定時電路的3端輸出電壓為低電平，揚聲器Y不工作。當氣敏元件QM接觸到可燃性氣體或煙霧時，氣敏元件的A-B極間的阻值變小，使得W1的分壓變大，于是555的4腳處于高電平，由555構成的多些振蕩電路開始工作， 555的輸出端3腳的輸出信號推動揚聲器Y發出報警聲。4 整體電路設計該報警器電路如圖4.1所示。由降壓整流與穩壓電路、氣敏傳感元件和觸發、報警音響電路等組成。電源電路由變壓器、橋氏整流電路、集成穩壓電源7805等組成。觸發、報警音響電路由可控多諧振蕩器(555、R2、W2、C4)和揚聲器Y等組成。半導體氣敏元件采用QM-N5型或MQ211型，其適用于煤氣、天然氣、汽油、醇、醚類及各種煙霧的報警，其要求加熱電壓穩定，故采用7805對燈絲電壓進行穩壓，且要求開機預熱3分鐘。圖4.1煙霧報警整體電路220V的交流電經過變壓