基于單片機(jī)的家用無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　基于單片機(jī) 的家用無線火災(zāi)報(bào)警 系統(tǒng)設(shè)計(jì)申 景 。張 麗麗 （齊魯工 業(yè) 大學(xué) 機(jī)械 與 汽車 工程 學(xué)院 ，山 東 濟(jì) 南 250353） 摘 要 ：針對(duì)普通 家庭的 火災(zāi) 防范需求 ，設(shè)計(jì) 一種 基于單片機(jī) 的 家 用無 線 智 能 火 災(zāi)報(bào) 警 系統(tǒng) 該 系 統(tǒng) 主 要 由傳 感 器 、單片機(jī) 、無 線 通 信 模 塊 、GSM 模塊 、輸 入 顯 示 模 塊 、聲 光 報(bào) 警 電路和 GSM 報(bào) 警 電路 組 成 。 系統(tǒng) 工 作 時(shí) ．檢 測(cè) 部 分 單 片 機(jī) 判 斷 是否 發(fā) 生 火 災(zāi) ．并 將 信 息 通 過 無 線 通 信 模 塊 傳 輸 到 火 災(zāi) 報(bào) 警 部分 ，火災(zāi)報(bào) 警部分單片機(jī)接 收到 異常信 息后控制報(bào) 警 電路進(jìn)行聲 光 報(bào) 警 和 短 信 報(bào) 警 。經(jīng) 實(shí) 際測(cè) 試 ，系統(tǒng) 反 應(yīng) 靈敏 、性 能 良好 。關(guān) 鍵 詞 ：傳 感 器 ；單 片機(jī) ；火 災(zāi)報(bào) 警 系統(tǒng) ；無 線 通 信中圖 分 類 號(hào) ：X924．4．TP277．1 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 ：A 文章編號(hào) ：1009—0029（2o16）10—142l—O3 傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 多采用基 于總線制 的開關(guān)式 預(yù)警方案 ，檢測(cè)模塊 與報(bào)警模塊通過有線方式 傳輸信號(hào) ．布線復(fù)雜 ，發(fā)生火災(zāi)時(shí)易造 成連接線損壞 ，且 多采 用單一 傳感器采集環(huán)境 信息 ，易造成 火災(zāi) 的誤報(bào) 和漏報(bào) 。現(xiàn) 階段火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)價(jià)格較高導(dǎo)致普通 家庭安裝率較低 。筆者采用多傳感器 采集住 宅環(huán)境 信息 ，通 過 無線數(shù)據(jù)傳輸技 術(shù)傳送 信息 ，有效避 免 了傳 統(tǒng) 火災(zāi) 報(bào)警 系統(tǒng) 的技術(shù)缺陷 。除采用傳統(tǒng) 的聲 光報(bào)警 電路外 ．系統(tǒng)還 集 成了 GSM 模塊 ，能將家庭的火災(zāi)信息通過 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送 給用戶 ，最大限度地減 小用 戶損失 ?；?于 單片 機(jī) 的無 線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠滿足普通 家庭對(duì) 火災(zāi) 防范 的需求 。 l 總 體 方 案 設(shè) 計(jì)基于單片機(jī)的家用 智能無線火災(zāi)報(bào)警 系統(tǒng) 的總體結(jié)構(gòu)主要包括兩部分 ：一是 以 AT89C52單片機(jī) 為核心集 成 DS18B20數(shù)字式溫度傳 感器 、MQ一2離子式 煙霧 傳感 器及 Nrf241．01無線 信息傳 輸模 塊 的住宅 環(huán)境信 息采 集部分 ；二是以 AT89C52單片機(jī)為核心 集成 Nrf24I01無線 信息接 收模塊 、聲光報(bào)警 電路及 GSM 報(bào)警模塊 的火災(zāi)報(bào)警部分。當(dāng)住宅信息采集 部分采集到住宅環(huán)境 中異常 的溫度和煙霧信息時(shí)，即將信息通過無線發(fā)送模塊傳輸 到火 災(zāi)報(bào)警部分 ．火災(zāi)報(bào)警部分接收到 異常信 號(hào)便啟 動(dòng)聲光報(bào)警和 GSM 短信報(bào)警 。系統(tǒng)工作原理如 圖 l所示。 2 系 統(tǒng)硬 件 設(shè)計(jì) 2．1 傳感 器與單 片機(jī)連接 電路設(shè)計(jì)為了克服傳統(tǒng) 火災(zāi)報(bào)警器 因采用單一傳感 器造成 的火災(zāi) 災(zāi)情 的誤 報(bào) 、漏 報(bào) 的缺點(diǎn) 。此 設(shè) 計(jì)采用 DS18B20數(shù)字溫 度傳感 器和 MQ一2離 子式煙霧 傳感器 同時(shí)采 集住DS18B20是單總線 的數(shù)字式 溫度傳 感器 ，所有傳 感元件及轉(zhuǎn) 換 電路 集成 在 同一 個(gè)集 成 電路 內(nèi) ，單片機(jī) 與 DS18B20用一條數(shù)據(jù)線連接 ，接 口簡(jiǎn)單 ，其驅(qū) 動(dòng)電壓為 5 V，直 接用數(shù)據(jù)線 為其供 電，溫度測(cè)量范圍一55～175 C，分辨率為 0．5C，完全可 以滿足火災(zāi)測(cè){干}的需求 。 MQ一2是離 子式煙 霧傳感 器 ．具有價(jià) 格低 、反心敏 、使用方便的特點(diǎn) 。當(dāng) MQ一2探測(cè)到 煙霧時(shí) ．內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生 電壓 ，電壓與煙霧濃度成 正比，根據(jù) 電壓可測(cè) 算出炯霧濃度 。MQ一2傳感器的輸 出電壓為模擬 電壓 ．需 要經(jīng)過 A／D轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓后才能被控制芯 片識(shí) 別處理 ，一般采用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為 ADC0832。傳感器與單片機(jī)連 接 電路 設(shè)計(jì) ，如 圖 2所示 。溫度傳感器的數(shù)據(jù)引腳直接與單片機(jī)的 P2．5引腳連接 ，煙霧傳感器采集到 的模擬信 號(hào)需經(jīng) ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn) 換 芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸給單片機(jī)。 2．2 無線發(fā)送和接收模塊 與單 片機(jī)連接 電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用基于 Nrf241．01芯 片的無 線通信模 塊傳 輸信息 ，工作電壓為 3V，待機(jī)模式 下電流 為 22uA；掉 電模式 下 為 900nA，采 用 通 用 的 2．4（Hz的 ISM 頻 段 。最 高工作速率 2Mbps，高效信息調(diào)制 ，抗干擾能力強(qiáng) ．可直連單片機(jī)使用 。