煙霧檢測(cè)的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：設(shè)計(jì)了一種由離子型煙霧檢測(cè)報(bào)警器MC14468、AT89C51單片機(jī)、單片射頻收發(fā)器nRF401構(gòu)成的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為檢測(cè)發(fā)送部分和接收控制部分，采用單片機(jī)的多機(jī)通信模式和串行傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。由于引入了無(wú)線通信技術(shù)為核心的nRF401和MC14468，系統(tǒng)的性能大大提高，且具有較高的可靠性。
關(guān)鍵詞：煙霧檢測(cè)；MC14468；AT89C51；nRF401；火災(zāi)報(bào)警

1 概述
火災(zāi)作為危害人類(lèi)生存的大敵，越來(lái)越受到人們的重視。而設(shè)計(jì)出具有可靠性高、實(shí)時(shí)性好的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防系統(tǒng)是科技化社會(huì)發(fā)展的需要，也是保障人們正常生活的需要。從發(fā)展過(guò)程來(lái)看，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)大體可分為3類(lèi)：多線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、總線型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、智能型無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。目前，智能型無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是主要的研究方向。本文設(shè)計(jì)的基于煙霧檢測(cè)的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用比較先進(jìn)的數(shù)字檢測(cè)傳感器和無(wú)線收發(fā)器件，具有智能化、可靠性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，可以投入實(shí)際的生產(chǎn)。
系統(tǒng)檢測(cè)部分采用離子型煙霧檢測(cè)報(bào)警器MC14468，而主從機(jī)采用無(wú)線通信芯片nRF401。此種方案能夠很好地檢測(cè)到煙霧，無(wú)需專(zhuān)用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，也無(wú)需使用通信協(xié)議；容易擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的多地點(diǎn)與多點(diǎn)檢測(cè)、報(bào)警的功能；在硬件電路和軟件設(shè)計(jì)上也十分簡(jiǎn)單，只需要幾塊簡(jiǎn)單的芯片即可，大大節(jié)約了成本。此外，系統(tǒng)本身具有自身故障檢測(cè)的功能和較高的抗干擾能力，可防止系統(tǒng)發(fā)生誤報(bào)警。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用了主從式通信方式，即一個(gè)主機(jī)、多個(gè)從機(jī)，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。此系統(tǒng)的特點(diǎn)就是可以無(wú)限地?cái)U(kuò)展從機(jī)，只需在軟件上稍作修改即可，這就在很大程度上滿足了高樓大廈消防的需要。本系統(tǒng)可以分為多個(gè)子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上基本相似，下面就子系統(tǒng)的構(gòu)成作具體說(shuō)明。

子系統(tǒng)由兩部分組成：檢測(cè)發(fā)射部分和接收控制部分。二者均采用單片機(jī)控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)發(fā)射端和接收控制端選用了目前市場(chǎng)上已經(jīng)成熟的高性能芯片，其外圍電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠實(shí)用。系統(tǒng)檢測(cè)裝置采用了Motorola公司生產(chǎn)的具有聲光報(bào)警電路的MC 14468芯片，能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)并行檢測(cè)，配合簡(jiǎn)單的外圍電路可構(gòu)成多點(diǎn)煙霧報(bào)警系統(tǒng)。無(wú)線收發(fā)器采用基于無(wú)線通信的nRF401型單片射頻收發(fā)器，從而達(dá)到了無(wú)線傳輸?shù)哪康模苎杆俚匕l(fā)出報(bào)警信號(hào)，方便及時(shí)地控制火情。它采用了無(wú)線通信和FSK(頻移鍵控)調(diào)制解調(diào)技術(shù)，工作頻率穩(wěn)定且抗干擾能力強(qiáng)，不需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，外圍電路簡(jiǎn)單，使用方便。由于采用低發(fā)射功率和高接收靈敏度的設(shè)計(jì)方案，因此不受無(wú)線電管理?xiàng)l例的限制，無(wú)需辦理許可證。單片機(jī)采用AT89C51，它不但是MC14468與nRF401之間的橋梁，還起到控制各芯片時(shí)鐘周期相互配合的作用，這也是相當(dāng)重要的一環(huán)。由于本系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軟件容易實(shí)現(xiàn)，因此不需要對(duì)AT89C51進(jìn)行特別的擴(kuò)展。
檢測(cè)發(fā)射部分的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。此部分的功能主要是完成煙霧的智能檢測(cè)報(bào)警和信號(hào)的無(wú)線發(fā)射。MC14468為離子型煙霧檢測(cè)報(bào)警芯片，是目前市場(chǎng)上很流行的集火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警于一體的智能傳感器。當(dāng)檢測(cè)到煙霧顆粒時(shí)，它能驅(qū)動(dòng)其外圍連接的壓電陶瓷蜂鳴器或壓電式揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲，與此同時(shí)，還驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管(LED)以1 Hz的頻率閃爍發(fā)光，利用聲光報(bào)警達(dá)到煙霧報(bào)警的最佳效果。