無線傳輸在火災自動檢測及報警系統中的應用研究

羅曼莉

摘 要：設計系統采用多點監測環境溫度及煙霧濃度，以便全面了解被檢測環境情況，為準確預報實現打下堅實基礎，而且每個監測點通過無線傳輸方式實現多點間的相互通信，實現數據互通。

關鍵詞：火災；單片機；報警

1 現狀和特點

這幾年在建筑內廣泛使用了火災自動報警系統，對于一些規模較大的建筑工程，人們都喜歡采用進口產品。根據調查，我國自己生產的火災自動報警系統所需要的費用約為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。現階段，剛建立的大樓一面施工一面使用的情況非常普遍，而且長期出現這樣的情況。于是，聯動功能、系統報警充分發揮作用而且要達到設計要求狀態是非常困難的。

2 火災自動報警系統的發展趨勢

火災自動報警系統是由火災檢測、信息傳輸、火災警報等部分組成，設置在規定場所的一種自動消防報警設施，它可以及早發現、預報火災，還可以進行火災消防。據國外資料介紹，自動噴水滅火系統的滅火成功率高達90%以上，這種系統已在建筑工程中得到普遍使用，而這種國外火災自動報警應用技術將會進一步發展，其發展趨勢主要表現為以下幾個方面：

①智能化：發明探測系統能夠通過人的思維進行模仿，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網絡技術方式等進行處理計算，對各項環境參數進行對比分析，從而能夠準確地探測和預報火災，避免漏報和誤報的現象。

②多樣化；（1）使火災探測技術進行多樣化。感溫、感煙、火焰、有毒以及可燃氣體探測器以及兩種或多種探測器的組合等。（2）將設備連接方式進行多樣化。設備間可以通過無線技術進行連接，相互訪問，形成有線與無線功能互補。

③無線化：對于藍牙技術無線火災自動報警系統設置較簡單、易于安裝、調試簡便等，對建筑結構損壞較小，便于與原有系統集成，容易擴展，設計簡單且可完全尋址，便于網絡化設計，可以廣泛應用于學校、政府部門、公司、工廠、綜合建筑和不便于聯網、建筑物分散、規模大，干擾小的建筑。

3 總體方案設計

3.1 總體設計模塊

3.2 主要元件選型

3.2.1 單片機選型

方案一：AT89C52是一個高性能CMOS8位、低電壓工作的單片機，它片內含256 bytes隨機存儲數據存儲器（RAM）和含8k bytes 的可反復擦寫的flash只讀程序存儲器，器件采用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存儲生產技術，還能兼容標準的MCS-51指令系統，單片機片內有flash存儲單元，還設置了通用的8位中央處理器，在電子行業中AT89C52單片機得到廣泛的應用。但設計中AT89C52需要高壓編程。

方案二：STC89C52是STC公司生產的一種高性能CMOS8位微控制器且具有低功耗、，它有 8K 可在線系統編程Flash存儲器。在單獨的芯片上，它具有靈巧的8 位CPU 和在線系統可編程Flash，使得STC89C52單片機為提高嵌入式控制應用系統的靈活度、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單片機運行速度相對較快，且可以運用串口直接下載，而AT89C52需要用專用的編程器，所以選用STC89C52單片機。

3.2.2 無線模塊選型

24L01微功率2.4G高速無線收發模塊，支持2M的高速數據傳輸，減少發射時間，降低平均功耗，12.5個頻點，滿足多點通信和跳頻通信需要，內置2.4G天線，體積小巧，方便集成使用，內置硬件CRC檢錯和點對多點通信地址控制，自動應答功能，在收到有效數據后，模塊自動發送應答信號，無須另行編程。

3.3 電路設計

3.3.1 單片機最小系統設計

單片機內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）或陶瓷振蕩器就構成了穩定的自激振蕩電路，該振蕩電路的輸出可直接送入內部時序電路。 單片機的時鐘可由兩種方式產生，即內部時鐘方式和外部時鐘方式。

3.3.2 無線模塊電路設計

24L01微功率2.4G高速無線收發模塊，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穩壓器，使得無線模塊工作正常。LM1117輸出端接10uF電容改善瞬態效應，提高穩定性，在輸出端連接了一個0.1uF的電容，當輸入端對地短路時，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，用于轉移芯片的電流，起到保護芯片的作用。

3.3.3 氣體傳感器電路設計

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

3.3.4 信號處理電路設計

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

參考文獻：

[1]李廣第.單片機基礎.北京：北京航空航天大學出版社，1994，6.