烟雾检测火灾报警系统的设计.pdf

匿亘耍霾雯里墅塑塑驾单片机开发与应用文章编号：1 0 0$4 5 7 0(2 0 q 7)0 8 2-0 0 9 3-0 2烟雾检测火灾报警系统的设计T h eS y s t e mD e s i g no fS m o gD e t e c t i o na n dF i r eG i v i n ga nA l a r m，(I 天津市河北工业大学o _ 河北工程大学)陈悦1 刁若菲2 刘志伟1 常鸿飞1C H E NY U ED I A OR U O F E IL I UZ H I W E lC H A N GH O N G F E I摘要：本文讨论了基于M C l 4 4 6 8 离子型烟雾检测报警嚣、单片机8 0 5 、单片射频收发嚣构成的托盘自动报警系统。由于j I 八了无拽通信技奉和瑷调制解调技术为挂心的B R F 4 0 1 射藕牧炭嚣，使系统的性舡太走提高，光其曼使系统报警要鼻实时性_ 和可靠性。关键词：M C l 4 4 6 8；8 0 5 1；n l 理4 0 1：火灾报警中图分类号：删1文献标识码逸A b s t r a c t：T h l sp a p e r&,u s a e st h ea u t o n m t i e 谴g i v i o g a l a r ms y s t e mb B 8 e d0 I Is m o gd e t e c t i o nd e v i c e，i 岵kc h i p8 0 5 1a n ds i n 咖c h i pf r e q u e n c ye m i R e r B e c a u s e t h ei m p o s i n ga t w i r e l e s sc 0 册p 佃d e n c ea n dt 1 ef i e q u e n c ye n f i U e rn R F 4 0 1t h a tm o d e mi si r eo o z e，t h es y s t e mf u n c t i o ni sg r e a t l yi m p r o v e d，p e c i 山yt h es y s t e mh a sh 讪c h a z a c t e l so f r e a lt i m ea n de r e d i b i l R y K e yw o r d s：M C l 4 4 6 8 8 0 5 1。n R F 4 0 1，f i r eO v i n ga l la l a r m1 前言现代建筑的特点是楼层不断加高，这主要是从缓解城市用地紧张的角度出发的，同时还便于集中供电、供热、供气。便于集中控制和管理。现在不论是普通型(比如民用住宅)还是豪华型(比如高级宾馆)的高层建筑。都日益重视防火和安全技术的普及应用。因为其楼层多、人员密集，如果发生火灾，疏散困难，扑救也困难，势必造成严重的人员伤亡和财产损失。为了保障高层建筑安全可靠必须设计出具有可靠性高、实时性好的火灾自动报警与消防系统目前，虽然已经有多种火灾自动报警系统，但大多还属于脱机方式，最终要靠人来联系消防部门，往往由于不能及时报警而造成重大损失。如果能够以在线的方式直接工作将很大程度上减轻财产损失和人员伤亡。本文着眼于这一向题，力图从根本上解决脱机信号传输方式存在的问题，直接将信号通过无线传输技术发送给主控室或消坊部门达到第一时间救火、灭火的目的。2 硬件结构图1 发射控制端框图阵悦：研究生基金项目：河北省自然基金(6 e 0 0 S 4)图2 接收控制端框图，本系统由两部分组成：检测发射部分和接受控制部分，其结构如图1 和图2 所示。二者均采用单片机控制，系统结构简单，容易实现。由于采用了n R F 4 0 I 单片射频收发器，从而达到了无线传输的目的，能迅速的发出报警信号，方便及时的控镧火情。检测发射端和接收控制端选用了目前市场上已经成熟的高性能芯片，其外围电路结构简单，实现容易，可靠实用。系统由三大芯片互相配合构成。检测装置采用了M o t e h 公司生产的具有声光报警电路的M C l 4 4 6 8 芯片能实现多点并行检测，配合外围电路可构成多点烟雾报警系统，其应用电路如图3 所示。无线收发器采用美国N o r d i c 公司最新推出的基于无线通信的n R 9 4 0 1 型单片射频收发器它采用了无线通信和F S K(频移键控)调制解调技术，工作频率稳定且抗干扰能力强，不需要对数据进行编码，外围电路简单，使用方便，其应用电路如图4 所示。由于采用低发射功率和高接收灵敏度的设计方案，因此不受无线电管理条例的限制。无须办理许可证on R F 4 0 I 的引入是本系统的突出特点之一。它极大的提高了系统的实时性，这对安全系统是相当重要的。单片机采用8 0 5 1，它不但是M C l 4 4 6 8 与n R F 4 0 I 之间的桥梁，还起着控制各芯片时钟周期相互配合的作用，这也是相当重要的一环。由于本系统整体结构简单，软件容易实现，因此不需要对8 0 5 1 进行特别的扩展。3 发射部分M C 系列芯片M C l 4 4 6 8 为离子型烟雾检测报警芯片是目前市场上很流行的集火灾检测与报警于一体的智能传感器。当检测到烟雾颗粒时。它能驱动其外围连接的压电陶瓷蜂鸣器或 一蝴峰局订蠲号：8 糊3 6 0 元-年一9 3 万方数据单片机开发与应用中文核心期刊撤计算机信息(嵌入式与S O C)2 0 0 7 年第2 3 卷第8 _ 2 期压电式扬声器发出报警声，与此同时，还驱动发光二极管器报警。(L E D)以l H z 的频率闪烁发光，利用声光报警达到烟雾报警的相比于检测发射端电路，接收控制端电路更简单。各管脚引最佳效果。线方法两者基本相同，只是软件实现稍有不同。它可直接采用多M C l 4 4 6 8 的1 脚(检测输出端)直接联接单片机的I N T 0。当检测到烟雾时，其输出的高电平通过I N T O 控制单片机内部定时器伯工作，定时9 0 m s，T O 溢出中断，进入中断服务程序，通过串口发送数据(房间号或之前对该系统的有意义编码)给单片射频收发器n R F 4 0 1。在检测到烟雾时M C l 4 4 6 8 自身的1 0 0m V 的滞后电压会防止其他外界因素(如飞虫)造成的误报警，辅以单片机产生9 0m s 的延时，更能提高系统的可靠性。每次m记时开始时，要由软件重新置初值，从而不会由于9 0m s 期间M C l 4 4 6 8 管脚1 上的信号消失或变低而导致下次运行出错。n R F 4 0 1 的串行口直接和单片机的串行口连接(D I N 接T X D，D O U T 接R X D)T X E N 端的高低电平由软件设置，可宴现n R F I 发射模式与接收模式之间的相互切换。当需要发射数据时。由晶振电路产生的4 M H z 频率作为其内部锁相环的基准频率。经锁相环和压控震荡器进行N 倍频后，中心频率仍成为们3 9 2M H z 或4 3 4 3 3M H z(双频道)调制后，f-f r O A f-郅O 1 5k H z(该芯片调制度为1 5k H z)最后经功率放大器放大后从P C B 天线上发射出去。4 接收部分n R F 4 0 1 从P C B 天线上接收到调频信号时。单片机置T X E N端为低电平，功率放大器被关断从而进入接收状态。调频信号依次经低噪声放大器放大，经混频器(其作用是抵消本机发送器与接收器之间的高频干扰)变成中频，再经带通滤波器滤波和调制器解调后，成为数据输出。这时单片机切换到发射模式，回送握手信号，n R F 4 0 I 把得到的数据输送给单片机，经处理后从P 1 口输出到L E D 上显示(火情来源地信息)同时驱动报警位L E D 显示，不用扩展任何接口。5 系统软件设计初始化主要是指对定时器工作方式寄存器、中断允许寄存器、串口工作方式寄存器等的设定。当检测到有烟雾时，先由定时器1 D 定时9 0 m s，在此期间，如一直能检测到烟雾，确认有火情存在，溢出中断，开始发送数据(可以是火情地址编码)，经由n R F d 0 1 的P C B 天线发射出去。I N T 0 被设置为下降沿触发如果9 0m s 期问M C l 4 4 6 8 管脚1 信号消失或变低，都会引起外部I N T 0 中断，计数器重新置韧值。当接收控制端接收到收据时，回送握手信号。以示发送下一帧数据，同时控制压电陶瓷蜂鸣器报警。并控翩L E D 显示数据；如没接收到，即检测发射端投接收到应答信号，则重新发送直到接收到为止。T X E N 端的高低电平由软件设置，可实现n R F d O l 发射模式与接收模式之间的相互切换。程序主要采用汇编语言，运用自上而下的设计思想，总体分为两部分，如流程图5 所示。整个软件系统有主程序和中断程序、显示程序、延时程序等子程序。主程序主要是对系统的初始化以及检测处理。中断程序主要是发送数据并通过n R F 4 0 t 发射出去，显示模块实现的功能是接收数据并送L E D 显示，同时启动报警。延时程序是为了n R F 4 0 1 的发射模式与接收模式之间相互切换时序的需要。桁测发射端流稃嘲接收控制端流桦崮毛一一。岖舅曼里堂煎程墅蛊一一一、。盆6 结论综上所述，由M C l 4 4 6 8、8 0 5 1、n R F 4 0 1 三大芯片组成的火灾自动报警系统具有功能强、灵活性高、可靠性好、抗干扰能力强、实时性高等优点，系统整体结构简单、容易实现、实用方便，符合安全系统的要求。f F 转第3 1 莉一9 4 3 6 0 克，年邮局订阅号：8 2-9 4 6 万方数据匿受蓬甄墅雯耍翌垂垂蛰嵌入式系统应用占_ L 滴I M Pc L o o s E；若计数值大于1 0 0，则关闭总阀的5 结语自动阀T L D A X I A O：M O VA,T L OC J N EA，#6 4 H，D A X I A 0 2D A X I A 0 2：J N CC L O O S EU M PC H S H H围5 程序流程图4 2G S M 控制模块主体清单：G S M：C tP 1 7L C A L LD E L A YjS E T BP 1 7；T C 3 5 I 参数初始化M O VP C O N#8 0 HM O VT L l#0 7 D HM O VT H l 郴盯D HM O VS C O N 牺O HS E T BT R lC M G n M o VR o _ 柏5 HM O VR 1#5 0 HM O V5 0 H，#4 CH；设置待发信息为“L E A K!”M O V5 1 H 社4 5 HM a V5 2 H 躺l HM O V5 3 H,#4 B HM O V5 4 H 蛇1 H。S E N D：M O VA，R 1送信息给T C 3 5 IM O VS B UF A，J N B T L$C【R1 1I N CR lD J N ZR 0 s E N DR E T4 3 自动闯控制模块主体清单：C“O S E：S 哪P 1 1L C A L LD E L A YI A I LG S MA J M PZ H l s H ID E L A Y：M O VF,2#O C H：软件延时子程序D E U l I：M O VR 3#O E HD E I A Y 2：D J N ZR 3，D E L A Y 2D J N ZR 2 D E L A Y lR 明本文的创新点在于从实用角度出发，将G S M 技术和实时监测技术融为一体，设计了自动控制和报警系统。适用于无人值守情况下的供水管骑泄漏自动控制和报警，经仿真环境反复测试证明，该系统具有准确可靠、性能良好等优点，能在很大程度上减少和避免因供水管泄演丽带来盼损失，实用价值很高。参考文献【I I S I E M E N ST C 3 5 iS i e m e n sC e l l u l a rE I l g i t i eA TC o m m a n dS e tV e r s i o n M ：0 1 0 0 2 0 0 3【2 S I E M E N ST C 3 5 T C 3 7H a r d w a r eI n t e r f a e eD e s c r i p t i o nV i s i o n0 4 0 0【M】2 9 0 5 2 0 0 23 1 程全，李向东基于G S M 模块与A T 8 9 C 5 1 的接口设计及应用微计算机信息2 0 0 6 1 1【4 J G S M l l 1 lV i s i o n6 20 f M l。0 5，1 9 9 9作者筒介：张玲娟(1 9 7 6 8 一)，女，河北行唐人，讲师，硕士。主要研究方向：高校物理教育、自动控制及嵌入式系统与应用。B i o g r a p h y：Z b a n gL i n g-J u a nf 1 9 7 6 F e m a l et h a n),X i n g-T a,-1 9H e-B e i L e c t o r,M a s t e r Bd e g r e e,M a i ar e s e a r c ha r e a：P h y s i c se d u c a t i o n0 f c o l l e g e a u t o c o n t r o la n de m b e d d e ds y s t e r n(0 6,s o o o 河北廊坊廊坊师范学院物理与电子信息学院物理系1 张玲捐(P h y s i c sD e p a r t m e n t,P h y s i c sa i dE l e c t r o n i c sA c a d e m e,L a n g f a n gT e a c h e r sC o l l e g e J a n g f a u gH e b e l0 6 S 0 0 0)Z h a n gL i n g J u a n通讯地垃：(0 6 5 0 0 0 廊坊师范学院物理与电子信息学院物理系)张玲娟擞稿日期之7 矗2 3 X 修稿日期：2 0 0 7 7 2 5)止接第9 4 页)本文创新点：是引入了无线通信技术和以调制解调技术为核心的n R F 4 0 1 射频收发器，使系统的性能大大提高，尤其是使系统报警更具实时性和可靠性。参考文献：【l】沙占友集成化智能传感器原理与应用瞰】北京：电子工业出版社2 0 0 4【2 余锡存，曹国华单片机原理及接口技术【M】西安：西安电子科技大学出版社2 0 0 2 3】刘亚利，谭振华，高世伟微计算机信息I M 2 0 0 5,3 2：1-3 作者简介：陈悦0 9 8 0 1 1-)，男，研究生，邯郸人，从事控锶工程方面的研究。B i o g r a p b y：C h e nY u e(1 9 8 0 1 1 一)I n a l e，舒a d I I a t es t u d e n t，t o mi nH 口d a n，m a i n l ye“g a g et h er e s e a r c ho fc o n t r o le n g i n e e r i n g(3 0 0 D 0 天津夭津市河北工业大学自动化系)陈悦刘志伟常鸿飞(0 5 6 0 2 1 河北河北工程大学文学院公共外语第兰教学部)刁若菲A a t o m a t f o nD e p a r t m e n t,H e b e iU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y3 呻l 加)c h 蚰Y 瞻L i uZ h i w e iC h 且雌孙n 鲥(T h eT h i r dC o m m o n a l i t yE n g l i s hT e a c h i n gD e p a r t m e n t,L i t-s i t r eC o 烛e,l l e b e lU n i v e r s i t yo fE I l g i 瞠r i“备0 S 6 0 2 1)1)i a oR e o f e i通讯地址：(3 0 0 1 3 0 天津天津市红桥区丁宇沽河北工业大学4 4 1 信箱)陈悦(收稿日期：2 0 0 76 2 3 X 修稿日期：2 0 0 7 7 2 5)嗽目邮局订阅号：8 2-9 4 63 6 0 元年一3 1 万方数据烟雾检测火灾报警系统的设计烟雾检测火灾报警系统的设计作者：陈悦，刁若菲，刘志伟，常鸿飞，CHEN YUE，DIAO RUOFEI，LIU ZHIWEI，CHANGHONGFEI作者单位：陈悦,刘志伟,常鸿飞,CHEN YUE,LIU ZHIWEI,CHANG HONGFEI(天津市河北工业大学自动化系,天津,300130)，刁若菲,DIAO RUOFEI(河北工程大学文学院公共外语第三教学部,河北,056021)刊名：微计算机信息英文刊名：MICROCOMPUTER INFORMATION年，卷(期)：2007,23(23)被引用次数：1次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.刘亚利;谭振华;高世伟 单片机在温控系统中的应用期刊论文-微计算机信息 2005(32)2.余锡存;曹国华 单片机原理及接口技术 20023.沙占友 集成化智能传感器原理与应用 2004 引证文献(1条)引证文献(1条)1.刘鹏.王鉴.霍富功.贺鹏飞 基于视频的烟焰检测方法研究期刊论文-传感器世界 2010(10)本文链接：http:/