基于微控制器的无线烟雾报警器系统设计

在火灾初期，物品因为燃烧不充分的情况下，往往会产生大量的烟雾，如果安装有效的烟雾探测器，便可以在第一时间内检测出室内烟雾浓度变化，发出本地报警，从而在火势还没有蔓延开的情况下告知人群及时地开启消防水阀，在火灾初期就能够及时控制火势，将危险扼杀在摇篮里。

烟雾探测器是首批物联网 (IoT) 设备之一，它们靠一块电池运行10年，无需频繁更换电池，可在断电期间正常工作。

下图所示的是一个典型的现代烟雾报警器系统框图，它包括一块电池、多个DC/DC转换器，一个微控制器、射频通信电路、一个传感器(其架构可能多种多样)和一个压电蜂鸣器。在大多数报警器中，有源电路仅在0.05%的时间内对空气进行采样，这意味着系统在99.95%的时间内以静态模式运行。

无线烟雾报警器系统设计框

烟雾报警器工作原理：当没有烟雾时，红外发射器发射的光不会被红外接收器接收。当烟雾的浓度达到一定值时，烟雾颗粒的散射将触发红外接收器。检测器每2秒检测一次烟雾，当烟雾浓度低于阈值时，MCU进入休眠模式(15kHz内部晶振模式工作)。当烟雾的浓度达到报警值时，烟雾报警器进入报警模式，LED灯闪烁和蜂鸣器鸣叫。

在烟雾报警器模块中，MCU的功耗是电能的主要消耗渠道，对于该设备而言，降低能耗可以最大程度保证烟雾报警器实时监测空气中的烟雾状况、延长使用寿命。而MCU的存储容量、处理速度、无线性能、模拟电路、电源转换器和传感器等因素都会影响MCU的整体能耗。因此，在烟雾报警器的设计过程中，MCU的选型至关重要。

本文提到海速芯的8位微控制器TM52FE8276作为烟雾报警器的主控芯片，该器件非常适用于烟雾报警器等对功耗要求高的系统中。

TM52FE8276是一个新的、快速的8051架构，与业界标准8051指令集完全兼容的8位单片机，并保持了8051外围的功能模块。通常情况下，TM52执行指令，比传统的8051架构快六倍。

TM52FE8276大运行频率16MHz，该处理器经过优化具有很低的功耗，提高工作效率和报警灵敏度(高处理速度)。

在内存容量方面，TM52FE8276的SRAM容量最大为1024字节，FLASH容量最大可达16KB。因此，TM52FE8276的内存相对来说比较高，其内存容量足够存储消费电子产品的数据信息，能够存储一定数量的烟雾报警信息，且兼具成本效益;

其次，CPU的能耗大小在很大程度上取决于外设，因此开发人员需要考虑的另外一个是板载外设。TM52FE8276集成资源丰富，还提供了丰富的外设接口，包括I2C、UART、SPI，芯片集成了12位ADC，可用于烟雾传感器的模拟信号检测，进一步提升了烟雾报警器的设计集成度。

微控制器功能框图

综上所述，家庭用烟雾报警器在普通家庭中的普及尤为重要，能够有效预防和消除火灾隐患。海速芯提供的8位微控制器TM52FE8276以低功耗、高处理速度、丰富的外设接口等优势，为烟雾报警器提供理想的解决方案。

审核编辑：汤梓红