摘要：介绍一种以HN911热释电红外线传感器模块和MQ2烟雾传感器模块为敏感单元，结合74LS148、74LS47等中小规模集成器件，集防火防盗为一体的功能实用、成本低廉的数显防火防盗报警系统。该报警系统具有成本低、性能稳定、电路安装方便、抗干扰能力强，具有数码显示及声音报警等功能。通过多次模拟仿真实验证明，该报警系统性能指标达到设计要求，在安全防护上完全能满足普通用户的需求。
关键词：HN911； MQ2；防火防盗；报警系统；仿真实验
中图分类号：TP29文献标识码：A文章编号：1005-3824（2013）05-0055-03
0引言
随着人民生活水平的提高，许多家庭拥有各种高档家电产品和贵重物品，然而火灾、偷盗现象屡见不鲜，给用户的财产造成重大损失。因此，报警系统越来越受到用户的亲睐，在安保方面得到广泛的应用。本文以HN911热释电红外线传感器模块和MQ2烟雾传感器模块为敏感单元，结合74LS148、74LS47等中小规模集成器件，设计了一种功能实用、成本低廉、抗干扰能力强、性能稳定、安装方便的防火防盗数码显示报警系统，在安保上完全能满足普通用户的需求。
1电路设计
该报警系统主要由信号采集单元、数码显示单元、声音报警单元组成。信号采集单元的布控点采集到烟雾（或者人体活动）的信息时，输出低电平信号，这时优先编码器进行信息编码，数码显示单元显示对应布控点的数字信息，同时触发声音报警单元电路工作，扬声器发出报警声音。
1.1信号采集单元
信号采集单元主要对烟雾、人体活动信息进行采集，由4个HN911热释电红外线传感器模块[1]、MQ2烟雾传感器模块构成。HN911热释电红外线传感器模块是一个将热释电红外线传感器、放大器信号处理电路、延时电路以及高低电平输出电路集成于一体的传感器件，具有灵敏度高、抗干扰能力强、耐低温及使用方便等特点。MQ2烟雾传感器模块具有信号输出指示，双路信号输出（模拟量输出及TTL电平输出），对液化气、天然气、城市煤气有较好的灵敏度，具有使用寿命长，稳定性可靠，快速的响应恢复特性等特点，适用于家庭或工厂的气体泄漏、液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等监测装置。HN911和MQ2的引脚图分别如图1和图2所示，功能如表1所示。
图1HN911模块图2MQ2模块在信号采集单元中，4个HN911热释电红外线传感器模块的2脚分别接74LS148优先编码器的输入端D0—D4；4个MQ2烟雾传感器模块的2脚分别接74LS148优先编码器的输入端D5—D7。表1引脚功能
引脚HN911热释电红外线
传感器模块MQ2烟雾传感器模块1信号输出端，平时输出低电平，采集到探测信号时输出高电平接+5 V电源2信号输出端，平时输出高电平，采集到探测信号时输出低电平TTL高低电平输出端，平时为高电平，当采集到烟雾等信号时输出低电平3接+5 V电源模拟电压输出端，输出电压大小与烟雾浓度有关45接100 kΩ电位器
接100 kΩ电位器接地端——6接地——1.2声音报警单元电路的设计
555定时器[2]具有负载能力强和电源范围宽等特点，因此采用2个555定时器构成声音报警单元电路，如图3所示。当信号采集单元采集到信号后，触发声音报警单元电路工作，经过一定的延迟时间后扬声器开始发出声音。
1.3数码显示单元电路设计
数码显示单元电路如图3中数码显示单元所示，主要由74LS148优先编码器、74LS283全加器、74LS08与门电路[35]、74LS47译码驱动电路和七段数码管[6]构成。当信号采集单元采集到信号时，优先编码器进行编码工作（“000”到“111”），通过74LS283全加器进行加“1”运算，加法器输出“0001”到“1000”，通过译码器进行译码，七段数码管显示数字“1”到“8”。图3多路防火防盗数显报警系统电路图2电路模拟仿真
电路仿真说明：在Multisim10软件[78]平台上没有HN911热释电红外线传感器模块和MQ2烟雾传感器模块，因此在仿真时用8个开关代替。当开关拨向右时，74LS148的输入端与电源接通，表示信号采集单元没有采集到人体活动（或烟雾）信号；当开关拨向左时，74LS148的输入端与电源断开，表示信号采集单元采集到人体活动（或烟雾）信号。
图4表示防火防盗报警系统中第3个布控点有不法分子侵入，示波器上显示的波形表示扬声器发出报警声音。同理，如果七段数码管显示数字“5”到“8”时，表示烟雾传感器采集到烟雾信号，对应点有火灾迹象。图5所示为无不法分子侵入和无火灾迹象等时的仿真结果图，数码显示管显示“0”，示波器无方波波形产生，表示扬声器没有发出报警声。图4第3个布控点有不法分子侵入时的仿真结果图图5无不法分子侵入和无火灾迹象等情况时的仿真结果图
3结论
该“防火防盗报警系统”的设计从模拟仿真结果来看，完全能实现声音报警、数字显示的功能，具有成本低、功能实用，性能稳定，报警及数码显示准确，抗干扰能力强等特点。各项性能指标达到设计要求，电路安装方便，完全能满足普通用户的防火防盗报警需求。
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（责任编辑张诚）
