無線傳輸在火災(zāi)自動檢測及報警系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

羅曼莉

摘 要：設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用多點(diǎn)監(jiān)測環(huán)境溫度及煙霧濃度，以便全面了解被檢測環(huán)境情況，為準(zhǔn)確預(yù)報實(shí)現(xiàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，而且每個監(jiān)測點(diǎn)通過無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)間的相互通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)；單片機(jī)；報警

1 現(xiàn)狀和特點(diǎn)

這幾年在建筑內(nèi)廣泛使用了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，對于一些規(guī)模較大的建筑工程，人們都喜歡采用進(jìn)口產(chǎn)品。根據(jù)調(diào)查，我國自己生產(chǎn)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)所需要的費(fèi)用約為20元/m2。我國為了人們的安全做了很大的努力還投入了一筆很大資金?，F(xiàn)階段，剛建立的大樓一面施工一面使用的情況非常普遍，而且長期出現(xiàn)這樣的情況。于是，聯(lián)動功能、系統(tǒng)報警充分發(fā)揮作用而且要達(dá)到設(shè)計(jì)要求狀態(tài)是非常困難的。

2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是由火災(zāi)檢測、信息傳輸、火災(zāi)警報等部分組成，設(shè)置在規(guī)定場所的一種自動消防報警設(shè)施，它可以及早發(fā)現(xiàn)、預(yù)報火災(zāi)，還可以進(jìn)行火災(zāi)消防。據(jù)國外資料介紹，自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火成功率高達(dá)90%以上，這種系統(tǒng)已在建筑工程中得到普遍使用，而這種國外火災(zāi)自動報警應(yīng)用技術(shù)將會進(jìn)一步發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

①智能化：發(fā)明探測系統(tǒng)能夠通過人的思維進(jìn)行模仿，自動采集溫度、濕度、氣體濃度、灰塵等模擬量，采用模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方式等進(jìn)行處理計(jì)算，對各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行對比分析，從而能夠準(zhǔn)確地探測和預(yù)報火災(zāi)，避免漏報和誤報的現(xiàn)象。

②多樣化；（1）使火災(zāi)探測技術(shù)進(jìn)行多樣化。感溫、感煙、火焰、有毒以及可燃?xì)怏w探測器以及兩種或多種探測器的組合等。（2）將設(shè)備連接方式進(jìn)行多樣化。設(shè)備間可以通過無線技術(shù)進(jìn)行連接，相互訪問，形成有線與無線功能互補(bǔ)。

③無線化：對于藍(lán)牙技術(shù)無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)置較簡單、易于安裝、調(diào)試簡便等，對建筑結(jié)構(gòu)損壞較小，便于與原有系統(tǒng)集成，容易擴(kuò)展，設(shè)計(jì)簡單且可完全尋址，便于網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，可以廣泛應(yīng)用于學(xué)校、政府部門、公司、工廠、綜合建筑和不便于聯(lián)網(wǎng)、建筑物分散、規(guī)模大，干擾小的建筑。

3 總體方案設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)模塊

3.2 主要元件選型

3.2.1 單片機(jī)選型

方案一：AT89C52是一個高性能CMOS8位、低電壓工作的單片機(jī)，它片內(nèi)含256 bytes隨機(jī)存儲數(shù)據(jù)存儲器（RAM）和含8k bytes 的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲器，器件采用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存儲生產(chǎn)技術(shù)，還能兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，單片機(jī)片內(nèi)有flash存儲單元，還設(shè)置了通用的8位中央處理器，在電子行業(yè)中AT89C52單片機(jī)得到廣泛的應(yīng)用。但設(shè)計(jì)中AT89C52需要高壓編程。

方案二：STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種高性能CMOS8位微控制器且具有低功耗、，它有 8K 可在線系統(tǒng)編程Flash存儲器。在單獨(dú)的芯片上，它具有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52單片機(jī)為提高嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的靈活度、且提供有效的解決方案。

選擇方案二，雖然AT89C52和STC89C52具有相同的基本功能，但STC89C52單片機(jī)運(yùn)行速度相對較快，且可以運(yùn)用串口直接下載，而AT89C52需要用專用的編程器，所以選用STC89C52單片機(jī)。

3.2.2 無線模塊選型

24L01微功率2.4G高速無線收發(fā)模塊，支持2M的高速數(shù)據(jù)傳輸，減少發(fā)射時間，降低平均功耗，12.5個頻點(diǎn)，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要，內(nèi)置2.4G天線，體積小巧，方便集成使用，內(nèi)置硬件CRC檢錯和點(diǎn)對多點(diǎn)通信地址控制，自動應(yīng)答功能，在收到有效數(shù)據(jù)后，模塊自動發(fā)送應(yīng)答信號，無須另行編程。

3.3 電路設(shè)計(jì)

3.3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，引腳XTAL1 和XTAL2 分別是放大器的輸入端和輸出端，如果引腳XTAL1 和XTAL2 兩端跨接上晶體振蕩器（晶振）或陶瓷振蕩器就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩電路，該振蕩電路的輸出可直接送入內(nèi)部時序電路。 單片機(jī)的時鐘可由兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。

3.3.2 無線模塊電路設(shè)計(jì)

24L01微功率2.4G高速無線收發(fā)模塊，正常工作電壓為3.3V，而電路電源為5V，則需要在無線模塊電源接一塊LM1117—3.3V穩(wěn)壓器，使得無線模塊工作正常。LM1117輸出端接10uF電容改善瞬態(tài)效應(yīng)，提高穩(wěn)定性，在輸出端連接了一個0.1uF的電容，當(dāng)輸入端對地短路時，電容將會向芯片輸出端放電，在輸出端和輸入端接入一個二極管，用于轉(zhuǎn)移芯片的電流，起到保護(hù)芯片的作用。

3.3.3 氣體傳感器電路設(shè)計(jì)

傳感原理是SnO2為n 型半導(dǎo)體材料。當(dāng)施加電壓時，半導(dǎo)體材科溫度升高，被吸附的氧接受了半導(dǎo)體中的電子形成了O2或O2原性氣體，當(dāng)H2、CO、CH4存在時，使半導(dǎo)體表面電阻下降，電導(dǎo)上升，電導(dǎo)變化與氣體濃度成比例。

3.3.4 信號處理電路設(shè)計(jì)

LCD1602顯示容量為16×2個字符，即可以顯示兩行，每行16個字符，本設(shè)計(jì)運(yùn)用顯示器顯示兩塊板的溫度值和溫度設(shè)定值、溫度等級變化、煙霧濃度值，芯片工作電壓范圍為45-5.5V，實(shí)際運(yùn)用中所供電壓為5V。設(shè)計(jì)中，在VEE管腳接上了一個10K的電位器，目的是用于調(diào)整對比度。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣第.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994，6.