元器件应用中的基于PIC16F676单片机的点型光电感烟探测器设计
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2020-12-10
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元器件应用中的基于元器件应用中的基于PIC16F676单片机的点型光电感烟探测器单片机的点型光电感烟探测器
设计设计
摘要：介绍了点型光电感烟探测器的工作原理，阐述了PIC16F676单片机的特殊功能，同时给出了该功能在探
测器设计中的应用方法，最后给出了基于PIC16F676单片机设计的探测器的硬件构成和软件程序。 关键词：单
片机(微控制器)；点型光电感烟探测器；PIC16F676火灾是人类面临的最大威胁之一，火灾探测对防御火灾具有
举足轻重的作用。光电感烟探测器是目前消防中使用的主要探测器之一。光电感烟探测器分为两大类：其中“线
型光电感烟”是利用烟雾对光束能量的衰减原理制成的光电感烟探测器，该探测器正常工作需要比较长的空间距
离，所以称之为“线型”，否则，烟雾对光束能量的衰减太小不能获取足够的报警信息；“
摘要：摘要：介绍了点型光电感烟探测器的工作原理，阐述了PIC16F676单片机的特殊功能，同时给出了该功能在探测器设计中的
应用方法，最后给出了基于PIC16F676单片机设计的探测器的硬件构成和软件程序。
关键词：关键词：单片机(微控制器)；点型光电感烟探测器；PIC16F676
火灾是人类面临的最大威胁之一，火灾探测对防御火灾具有举足轻重的作用。光电感烟探测器是目前消防中使用的主要探
测器之一。光电感烟探测器分为两大类：其中“线型光电感烟”是利用烟雾对光束能量的衰减原理制成的光电感烟探测器，该探
测器正常工作需要比较长的空间距离，所以称之为“线型”，否则，烟雾对光束能量的衰减太小不能获取足够的报警信息；“点型
光电感烟”是利用烟雾对光束的散射原理制作的光电感烟探测器，该探测器总体积不超过１０×１０×１０ｃｍ，所以称之为“点
型”。本文主要介绍基于ＰＩＣ１６Ｆ６７６单片机的点型光电感烟探测器的设计方法。
１ 点型光电感烟原理１ 点型光电感烟原理
点型光电感烟探测器是“主动”式探测器，其工作原理见图１。没有烟雾时，由于光学迷宫的特殊设计（即红外发光二极管
与光电接收二极管的轴向夹角成钝角等等），光电接收二极管不能直接接收到红外发光二极管（在火灾报警领域主要采用红外
波段，波长在９００ｎｍ左右）发射的光信号，当有火灾发生时，烟雾扩散到探测器的迷宫之内会对红外发光二极管的发射光
产生散射，从而使光电接收二极管能够接收到散射光信号，光信号的大小标志着烟雾浓度，也标志着火灾燃烧的程度。
光学迷宫的主要功能是阻止外部的杂散光进入光电接收二极管的探测领域，吸收内部杂散光信号以降低本底，同时保证烟
雾的通畅进入。总之，光学迷宫的作用是保证没有烟雾进入迷宫时放大器的输出信号（本底信号）最小，而当有烟雾进入迷宫
时，光电接收二极管能接收到足够的被烟雾散射的光信号，然后经过放大和识别以形成报警信号。
２２ PIF16F676单片机的模数转换单片机的模数转换
ＰＩＣ１６Ｆ６７６单片机有８个模数转换输入通道，共用一套采样、保持、模数转换电路。其中模数转换电路负责把模
拟信号转换成１０位数字信号。与模数转换模块相关的寄存器主要有ＡＤＣＯＮ０、ＡＤＣＯＮ１、ＡＢ-ＳＥＬ、ＡＤＲＥ
ＳＨ、ＡＤＲＥＳＬ。寄存器的位定义及其相应功能简介见表１。如果模数转换的时钟源采用内部晶振，则该模数转换电路还
可以工作在单片机的睡眠模式。
表表1 与模数转换模块相关的主要寄存器与模数转换模块相关的主要寄存器
寄存器名称 寄存器位定义 寄存器位功能简介
BIT7（ADFM） 规定模数转换生成的10位二进制数据的保存方式
BIT6（VCFG） 规定模数转换采用的参考电压
BIT5（未用）
模数转换控制寄存器
0
ADCON0
BIT4（CHS2）
BIT3（CHS1）
BIT2（CHS0）
BIT4～BIT2联合起来规定模数转换的通道选择，因为
PIC16F676共有8个模数转换输入通道
BIT1（GO/DOWN） 标志着模数转换是否完成
BIT0（ADON） 模数转换正在进行还是被关掉
BIT6(ADCS2)
BIT6～BIT3联合起来规定模数转换模块采用的时钟
模数转换控制寄存器
1
ADCON1
BIT5(ADCS1)
BIT4（ADCS0）
其它数据位 未用
模拟输入选择寄存器
ABSEL
所有数据位
因为PIC16F676共有8个模数转换输入通道，该通道还
可以用作普通的I/O口，该寄存器用于设定管脚如何使
用
模数转换结果存储寄
存器ADRESH、
ADRESL
所有数据位 两个寄存器联合存储最终转换生成的10位二进制数据
假设对模数转换模块的使用要求是：放大信号由模拟输入通道管脚ＰＩＮ７(ＲＣ３／ＡＮ７)输入；模数转换生成的１０
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