基于單片機的無線煤氣報警系統的設計與實現

韓東奇 鄭琳沈陽工學院信息與控制學院

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基于單片機的無線煤氣報警系統的設計與實現

韓東奇 鄭琳
沈陽工學院信息與控制學院

摘要：為了保證生產和人身安全，應監測環境中可燃氣體和有毒氣體的濃度。本設計以STC89C52單片機為控制芯片，整個電路采用模塊化設計，由單片機最小系統模塊、按鍵模塊、顯示模塊、無線傳輸模塊和報警電路組成，實現了可燃氣體檢測系統的功能。整個系統煙霧由MQ-2傳感器對煙霧濃度進行檢測，通過AD采集芯片進行模數轉換，數據可通過nRF905無線模塊進行數據收發。

關鍵詞：煙霧 單片機 無線傳輸

1　硬件部分設計

本設計基于STC89C52作為單片機的最小控制系統，無線煤氣報警系統由單片機模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊、無線傳輸和可燃氣體采集模塊組成。系統由單片機對可燃氣體進行檢測分析，通過無線傳輸到另一塊主板進行顯示。

接收端主要由單片機最小系統、按鍵、nRF905無線模塊、LCD1602等幾部分組成。發射端主要由單片機最小系統、nRF905無線模塊、報警電路和AD采集電路組成。系統通過MQ-2傳感器進行濃度檢測，單片機通過AD程序進行模數轉換。

當微控制器有數據要發送時，通過SPI接口。根據時間序列的收件人的地址和發送數據發送給nRF905，確定nRF905的SPI接口的通信協議和設備配置率。微控制器基于置高TRX_ CE和TX_EN，激發nRF905 的ShockBurstTM傳輸模式。基于nRF905 的ShockBurstTM發送包括射頻寄存器自動打開、壓縮數據、發送數據包，發送數據時完成數據準備好引腳設置為高。AUTO_ RETRAN置高，nRF905不斷重發，直到TRX_CE被置低。當TRX_CE置低，nRF905發送過程完成，自動進入空閑模式。

而接收的過程是當TRX_CE置高，TX_EN置低時nRF905進入 ShockBurstTM接收模式，650us后，nRF905不斷監測并接收數據。當nRF905檢測在相同的頻帶的載波，載波檢測引腳被置高。當收到一個匹配的地址，地址匹配引腳設置為高。當一個正確的數據包接收完畢，nRF905自動刪除前綴、地址和CRC校驗位，然后數據準備好引腳設置高。微控制器設置TRX_CE低，nRF905進入待機模式。單片機通過SPI端口，以一定的速率移動數據到微控制器內。當所有的數據接收，nRF905把數據準備好引腳和地址匹配引腳設置為低。nRF905在這個時候可以進入ShockBurstTM接收模式、發送模式或關機模式。

2　軟件部分設計

本設計軟件編程主要在KEIL4軟件進行編程，通過編寫、編譯可獲得一個二進制鏡像文件。在軟件編程中需要注意編程順序，以及程序的框架。本設計主要對外部設備以及自身的定時器做了初始化，對按鍵設置也進行了函數封裝。

本設計接收端功能流程為：當按下開關按鍵，初始化顯示屏，接收端開始接收發送端發來的數據，分析接收的數據，顯示屏顯示接收的煙霧濃度信息，系統進行分析，如果顯示濃度達到60%則系統報警。本設計發送端功能流程為：當按下開關按鍵，發送端獲取氣體濃度信息，然后發送給接收端。

3　系統測試

嚴格按照電路圖檢查一遍。確定電路沒問題之后，一定要對所做的實物進行一下調試，確定這個需要多大電壓的電源，會不會出現短路的現象，把這些都確定好了，才能插上電源進行通電。把電源線插上之后，系統上電，不要著急去看這個實物的反應，看顯示了什么，而是要看看有沒有什么不正常的情況發生，確定每個元器件都在正常通電。

4　結論

本設計是基于單片機的小型可燃性氣體濃度監測報警裝置的研制，本設計主要完成的任務首先是確定可燃性氣體濃度檢測報警裝置的總體設計，對系統進行整體的規劃和結構的設計。其次是裝置的硬件部分設計。采用STC89C52作為處理器，MQ-2采集可燃性氣體的濃度，裝置的電路主要為STC89C52單片機電路、A/D轉換電路、聲光報警電路、無線傳輸、LCD顯示電路等。在代碼編寫部分，繪制這部分的流程圖，代碼分段進行編寫，并加入必要的文字注釋，方便后期的維護和升級。最后是成品的制作，實現可燃性氣體濃度檢測報警裝置的功能，最終實現設計功能。

參考文獻

［1］ 閻石．數字電子技術基礎（第五版）［M］．高等教育出版社，2006．

［2］ 李廣弟．單片機基礎［M］．北京：北京航空航天大學出版社，2004．

［3］ 胡漢才．單片機在電子電路設計中的應用［M］．北京：清華大學出版社，2006．

［4］ 童詩白，華成英模擬電子技術基礎（第四版）［M］．高等教育出版社，2006．

作者簡介

韓東奇，1993年4月，女，漢族，沈陽工學院，學生。

鄭琳（通訊作者），1989年2月，女，漢族，遼寧人，沈陽工學院，教師，講師，碩士學位，研究方向：天線設計與制作。