一、可以满足的教学功能
本电路模拟自动空调控制模块根据烟雾传感器的信号控制风门电机或鼓风机的运行，重点在于传感器是依据什么样的电路把信输送给控制模块的，通过该电路板的学习，可以：
1、掌握烟雾传感器工作电路的组成和工作原理； 2、掌握电路构成主要部件的作用和工作原理； 3、学会电路板工作性能的检测方法； 4、学会电路板常见故障的诊断和维修方法； 5、掌握万用表的使用方法。 二、电路板工作原理
本电路由以下几部分组成：由Q1、R1、R2、C2、U1、C1组成的传感器信号输入电路，由D1、R3、R4、RT1组成的烟雾报警电路，由R5、Q2组成的风扇驱动电路，由K1、D2、U3、R6组成的电机驱动电路，由R16、CT3、S3组成的系统复位电路。
当有烟雾时，烟雾传感器Q1会检测到，使报警灯D1点亮，空调鼓风机或风门电机开始运行。
1、通电后J1端风扇转动，将事先准备好的烟雾放到风扇上面或下面，将烟雾吹到烟雾传感器Q1上。
2、烟雾传感器Q1检测到烟雾，产生电压信号，经过U1运放处理器进行信号放大后输入到单片机U2。此时可以用万用表测量到烟
转动。
雾传感器的电压情况。
电路原理图如下：
元器件参数表：
5、J0端为电路板提供12V和5V信号。
出命令，然后指示灯D1点亮，说明有烟雾，起到报警作用。
3、当单片机U1采集到电压信号后，基于内部的固件程序会发
4、单片机U2通过光耦U3驱动继电器K1，进而驱动J2端电机
元件编号 R1 R2、R3、R5 R4、R7 R6 RT1 CT1、CT2 CT3 C1、C2、C3、C4 D1 元件名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电位器 电解电容 电解电容 瓷片电容 LED发光二极管 参数 5.1 1K 10K 470 10K 22uf 10uf 0.1uf
D2 Q2 Q1 Q3 K1 S3 U2 U1 U3 二极管 三极管 烟雾传感器 集成稳压电源 继电器 开关 单片机 比较器 光耦 1N4007 9013 MQ2 7805 HK4100F STC12C5204AD LM393 TLP521-1
三、主要组成元件的作用和工作原理 1、STC12C5204AD单片机
STC12C5204AD单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）、高速/超强抗干扰的新一代增强型8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速8位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。STC12C5204AD单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。由于集成8路高速8位A/D转换，使用STC12C5204AD单片机比使用AT89C51和ADC芯片的实际电路简单。
STC12C5204AD单片机引脚图
STC12C5204AD单片机引脚说明
P1.0/ADC0：复用端口，标准I/O口，PORT1[0] /ADC输入通道-0，模拟量通过
该端口进入即可进行A/D转换，无需另接A/D转换电路。
P1.1/ADC1：同P1.0/ADC0。
P1.2/ADC2/EX_LVD/RST2：标准I/O口，PORT1[2] /ADC输入通道-2，EX_LVD是
外部低压检测中断/比较器端口，RST2是第二复位功能脚。
P2.0~P2.7：Port2口，即可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用
（A8~A15）。
P3.2/INT0：Port3口，标准IO口，第二功能是外部中断0的输入端，下降沿或
低电平中断。
P3.3/INT1：功能同P3.2/INT0。
P3.5 /T1 /CCP1：标准IO口，定时器计数器的外部输入，也可为外部信号捕获
（可做为频率测量），高速脉冲输出及脉宽调制输出。
P3.7 /CCP0：标准IO口，也可为外部信号捕获（可做为频率测量），高速脉冲
输出及脉宽调制输出。
XTAL1：内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用
外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。
XTAL2：内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一个端。
2、7805引脚介绍及常用电路
7805引脚图及常用电路
7805三端稳压集成电路，最大输出电流为1.5A。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管、TO-220 的标准封装。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
3、电阻
电阻（通常用“R”表示），在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。
电阻元件的电阻值大小一般与温度、材料、长度、还有横截面积
有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1℃时电阻值发生变化的百分数。
电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。
4、三极管
PNP(a)与NPN(b)三极管的结构示意图与电路符号
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。在正常工作时，B-E之间压降为0.7V，三极管若正常工作，必须在基极提供大于0.7V电压。当在B极产生小电流Ib时，在C极会产生β倍的电流，即Ic=β*Ib，Ib、Ic均流入Ie，则Ie=(1+β)*Ib。
本电路中为NPN型三极管9013，9013为晶体小功率三极管，把显示文字平面朝自己，从左向右依次为e发射极 b基极 c集电极，其放大倍数在40-110倍。
5、电容
电容器是一种能储存电能的元件，在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。
6、发光二极管
发光二级管是一种能发光的半导体电子元件。不同材料的发光二极管可以发出不同颜色的光，林砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），LED正向偏压的大小根据颜色不同而不同，一般为2V左右。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向工作电流一般为20mA，使用时必须串联限流电阻以控制通过发光二极管的电流。限流电阻R可以通过计算求得 。
7、二极管
二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，它是一种具有单向传导电流的电子器件。整流二极管主要用于整流电路，即把交流电变换成脉动的直流电。二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。
8、按键
常用的按键分为自锁按键和不自锁按键。
自锁按键：在开关按钮第一次按时，开关接通并保持，即自锁，
在开关按钮第二次按时，开关断开，同时开关按钮弹出来。
不自锁按键：开关每按动一次，使电路导通一次，随即断开，常用来产生一个脉冲信号，或者发送一次命令。
9、继电器
继电器是一种电子控制器件，它包含控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
10、直流电机
直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
11、 NE555的引脚图及功能：
1脚：为地。 2脚：为触发输入端。
3脚：为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6脚和下比较器2脚的控制。当触发器接受上比较器A1从复位脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3脚输出低电平；2脚和6脚是互补的，2脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3脚输出高电平。6脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入 电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3脚输出低电平，但有一个先决条件，即2脚电位必须大于1Ucc/3时才有效。3脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可达200mA。
4脚：是复位端，当4脚电位小于0.4V时，不管2、6脚状态如何，输出端3脚都输出低电平。
5脚：是控制端。
7脚：称放电端，与3脚输出同步，输出电平一致，但7脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高。
8脚：工作电压输入端，电压为5～18V。
555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目
前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。
12、运算放大器
运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。
运放有两个输入端a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o，也分别被称为倒向输入端、非倒向输入端和输出端。当电压U-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点）之间，且其实际电压方向是a端高于公共端时，输出电压U的实际方向则是公共端电压高于o端，即两者的电压方向正好相反；当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。
本实验中所使用的运算放大器为LM258。它是一款工业级运放，工作温度范围-40～80℃，可单电源3～30V供电的双运算放大器。
LM258引脚图及外形图片
13、烟雾传感器
将空气中的烟雾浓度变量转换成有一定对应关系的输出信号的装置，就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的。
四、故障诊断流程
学生通过观察烟雾传感器检测烟雾的现象，可以了解车内若是有烟雾时的反应，避免火灾。
故障检测方法：如果系统工作异常，应首先观察D1是否点亮，如果不点亮，应检查指示灯及其电路工作是否正常，如果未发现故障则应检查烟雾传感器及其电路工作是否正常；然后检查电机及其驱动电路工作是否正常、风扇及其驱动电路工作是否正常。
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