无线传输在火灾自动检测及报警系统中的应用研究

罗曼莉

摘 要：设计系统采用多点监测环境温度及烟雾浓度，以便全面了解被检测环境情况，为准确预报实现打下坚实基础，而且每个监测点通过无线传输方式实现多点间的相互通信，实现数据互通。

关键词：火灾；单片机；报警

1 现状和特点

这几年在建筑内广泛使用了火灾自动报警系统，对于一些规模较大的建筑工程，人们都喜欢采用进口产品。根据调查，我国自己生产的火灾自动报警系统所需要的费用约为20元/m2。我国为了人们的安全做了很大的努力还投入了一笔很大资金。现阶段，刚建立的大楼一面施工一面使用的情况非常普遍，而且长期出现这样的情况。于是，联动功能、系统报警充分发挥作用而且要达到设计要求状态是非常困难的。

2 火灾自动报警系统的发展趋势

火灾自动报警系统是由火灾检测、信息传输、火灾警报等部分组成，设置在规定场所的一种自动消防报警设施，它可以及早发现、预报火灾，还可以进行火灾消防。据国外资料介绍，自动喷水灭火系统的灭火成功率高达90%以上，这种系统已在建筑工程中得到普遍使用，而这种国外火灾自动报警应用技术将会进一步发展，其发展趋势主要表现为以下几个方面：

①智能化：发明探测系统能够通过人的思维进行模仿，自动采集温度、湿度、气体浓度、灰尘等模拟量，采用模糊逻辑和人工神经网络技术方式等进行处理计算，对各项环境参数进行对比分析，从而能够准确地探测和预报火灾，避免漏报和误报的现象。

②多样化；（1）使火灾探测技术进行多样化。感温、感烟、火焰、有毒以及可燃气体探测器以及两种或多种探测器的组合等。（2）将设备连接方式进行多样化。设备间可以通过无线技术进行连接，相互访问，形成有线与无线功能互补。

③无线化：对于蓝牙技术无线火灾自动报警系统設置较简单、易于安装、调试简便等，对建筑结构损坏较小，便于与原有系统集成，容易扩展，设计简单且可完全寻址，便于网络化设计，可以广泛应用于学校、政府部门、公司、工厂、综合建筑和不便于联网、建筑物分散、规模大，干扰小的建筑。

3 总体方案设计

3.1 总体设计模块

3.2 主要元件选型

3.2.1 单片机选型

方案一：AT89C52是一个高性能CMOS8位、低电压工作的单片机，它片内含256 bytes随机存储数据存储器（RAM）和含8k bytes 的可反复擦写的flash只读程序存储器，器件采用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存储生产技术，还能兼容标准的MCS-51指令系统，单片机片内有flash存储单元，还设置了通用的8位中央处理器，在电子行业中AT89C52单片机得到广泛的应用。但设计中AT89C52需要高压编程。

方案二：STC89C52是STC公司生产的一种高性能CMOS8位微控制器且具有低功耗、，它有 8K 可在线系统编程Flash存储器。在单独的芯片上，它具有灵巧的8 位CPU 和在线系统可编程Flash，使得STC89C52单片机为提高嵌入式控制应用系统的灵活度、且提供有效的解决方案。

选择方案二，虽然AT89C52和STC89C52具有相同的基本功能，但STC89C52单片机运行速度相对较快，且可以运用串口直接下载，而AT89C52需要用专用的编程器，所以选用STC89C52单片机。

3.2.2 无线模块选型

24L01微功率2.4G高速无线收发模块，支持2M的高速数据传输，减少发射时间，降低平均功耗，12.5个频点，满足多点通信和跳频通信需要，内置2.4G天线，体积小巧，方便集成使用，内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制，自动应答功能，在收到有效数据后，模块自动发送应答信号，无须另行编程。

3.3 电路设计

3.3.1 单片机最小系统设计

单片机内部有一个高增益的反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2 分别是放大器的输入端和输出端，如果引脚XTAL1 和XTAL2 两端跨接上晶体振荡器（晶振）或陶瓷振荡器就构成了稳定的自激振荡电路，该振荡电路的输出可直接送入内部时序电路。 单片机的时钟可由两种方式产生，即内部时钟方式和外部时钟方式。

3.3.2 无线模块电路设计

24L01微功率2.4G高速无线收发模块，正常工作电压为3.3V，而电路电源为5V，则需要在无线模块电源接一块LM1117—3.3V稳压器，使得无线模块工作正常。LM1117输出端接10uF电容改善瞬态效应，提高稳定性，在输出端连接了一个0.1uF的电容，当输入端对地短路时，电容将会向芯片输出端放电，在输出端和输入端接入一个二极管，用于转移芯片的电流，起到保护芯片的作用。

3.3.3 气体传感器电路设计

传感原理是SnO2为n 型半导体材料。当施加电压时，半导体材科温度升高，被吸附的氧接受了半导体中的电子形成了O2或O2原性气体，当H2、CO、CH4存在时，使半导体表面电阻下降，电导上升，电导变化与气体浓度成比例。

3.3.4 信号处理电路设计

LCD1602显示容量为16×2个字符，即可以显示两行，每行16个字符，本设计运用显示器显示两块板的温度值和温度设定值、温度等级变化、烟雾浓度值，芯片工作电压范围为45-5.5V，实际运用中所供电压为5V。设计中，在VEE管脚接上了一个10K的电位器，目的是用于调整对比度。

参考文献：

[1]李广第.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1994，6.