基于单片机的家用无线火灾报警系统设计

　　基于单片机 的家用无线火灾报警 系统设计申 景 。张 丽丽 （齐鲁工 业 大学 机械 与 汽车 工程 学院 ，山 东 济 南 250353） 摘 要 ：针对普通 家庭的 火灾 防范需求 ，设计 一种 基于单片机 的 家 用无 线 智 能 火 灾报 警 系统 该 系 统 主 要 由传 感 器 、单片机 、无 线 通 信 模 块 、GSM 模块 、输 入 显 示 模 块 、声 光 报 警 电路和 GSM 报 警 电路 组 成 。 系统 工 作 时 ．检 测 部 分 单 片 机 判 断 是否 发 生 火 灾 ．并 将 信 息 通 过 无 线 通 信 模 块 传 输 到 火 灾 报 警 部分 ，火灾报 警部分单片机接 收到 异常信 息后控制报 警 电路进行声 光 报 警 和 短 信 报 警 。经 实 际测 试 ，系统 反 应 灵敏 、性 能 良好 。关 键 词 ：传 感 器 ；单 片机 ；火 灾报 警 系统 ；无 线 通 信中图 分 类 号 ：X924．4．TP277．1 文 献 标 志 码 ：A 文章编号 ：1009—0029（2o16）10—142l—O3 传统的火灾报警系统 多采用基 于总线制 的开关式 预警方案 ，检测模块 与报警模块通过有线方式 传输信号 ．布线复杂 ，发生火灾时易造 成连接线损坏 ，且 多采 用单一 传感器采集环境 信息 ，易造成 火灾 的误报 和漏报 。现 阶段火灾报警系统价格较高导致普通 家庭安装率较低 。笔者采用多传感器 采集住 宅环境 信息 ，通 过 无线数据传输技 术传送 信息 ，有效避 免 了传 统 火灾 报警 系统 的技术缺陷 。除采用传统 的声 光报警 电路外 ．系统还 集 成了 GSM 模块 ，能将家庭的火灾信息通过 移动网络发送 给用户 ，最大限度地减 小用 户损失 。基 于 单片 机 的无 线火灾报警系统能够满足普通 家庭对 火灾 防范 的需求 。 l 总 体 方 案 设 计基于单片机的家用 智能无线火灾报警 系统 的总体结构主要包括两部分 ：一是 以 AT89C52单片机 为核心集 成 DS18B20数字式温度传 感器 、MQ一2离子式 烟雾 传感 器及 Nrf241．01无线 信息传 输模 块 的住宅 环境信 息采 集部分 ；二是以 AT89C52单片机为核心 集成 Nrf24I01无线 信息接 收模块 、声光报警 电路及 GSM 报警模块 的火灾报警部分。当住宅信息采集 部分采集到住宅环境 中异常 的温度和烟雾信息时，即将信息通过无线发送模块传输 到火 灾报警部分 ．火灾报警部分接收到 异常信 号便启 动声光报警和 GSM 短信报警 。系统工作原理如 图 l所示。 2 系 统硬 件 设计 2．1 传感 器与单 片机连接 电路设计为了克服传统 火灾报警器 因采用单一传感 器造成 的火灾 灾情 的误 报 、漏 报 的缺点 。此 设 计采用 DS18B20数字温 度传感 器和 MQ一2离 子式烟雾 传感器 同时采 集住DS18B20是单总线 的数字式 温度传 感器 ，所有传 感元件及转 换 电路 集成 在 同一 个集 成 电路 内 ，单片机 与 DS18B20用一条数据线连接 ，接 口简单 ，其驱 动电压为 5 V，直 接用数据线 为其供 电，温度测量范围一55～175 C，分辨率为 0．5C，完全可 以满足火灾测{干}的需求 。 MQ一2是离 子式烟 雾传感 器 ．具有价 格低 、反心敏 、使用方便的特点 。当 MQ一2探测到 烟雾时 ．内部会产生 电压 ，电压与烟雾浓度成 正比，根据 电压可测 算出炯雾浓度 。MQ一2传感器的输 出电压为模拟 电压 ．需 要经过 A／D转换成数字电压后才能被控制芯 片识 别处理 ，一般采用的模数转换芯片为 ADC0832。传感器与单片机连 接 电路 设计 ，如 图 2所示 。温度传感器的数据引脚直接与单片机的 P2．5引脚连接 ，烟雾传感器采集到 的模拟信 号需经 ADC0832模数转 换 芯片转换成数字信号后传输给单片机。 2．2 无线发送和接收模块 与单 片机连接 电路设计系统采用基于 Nrf241．01芯 片的无 线通信模 块传 输信息 ，工作电压为 3V，待机模式 下电流 为 22uA；掉 电模式 下 为 900nA，采 用 通 用 的 2．4（Hz的 ISM 频 段 。最 高工作速率 2Mbps，高效信息调制 ，抗干扰能力强 ．可直连单片机使用 。