基于nRF2401智能無線火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　采集數(shù)據(jù)處理

　　采樣數(shù)據(jù)處理使用融合算法,將數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息用多傳感器融合原理進(jìn)行處理(u=+1為發(fā)生火災(zāi),u=-1為未發(fā)生火災(zāi)):

　　式中ui是接收到數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù);

　　a0=log(P1/P0);當(dāng)ui=+1時(shí)，ai=PDi /PFi ;當(dāng)ui=-1時(shí)ai=1-PDi /1-PFi。

　　根據(jù)現(xiàn)場和火源由專家經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)等賦予各傳感器以不同的檢出概率PD和虛警概率Pf以及P1和P0,在單片機(jī)內(nèi)部按照上述算法得u=1或者u=0,從而得出正確判斷.

　　系統(tǒng)抗干擾

　　系統(tǒng)的主要干擾源有電源線中的高頻干擾、感性負(fù)載產(chǎn)生瞬變噪聲干擾、噪聲電壓干擾。為保證系統(tǒng)判斷傳感器輸入信號的穩(wěn)定性采用如下濾波電路: 選用專為通信控制芯片提供轉(zhuǎn)換電壓的LM1117為轉(zhuǎn)換芯片，它具有功耗低，體積小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)在電源電路中加入220μH的電感，與并入多個(gè)不同容值的電容所構(gòu)成的濾波電路來抑制各種高頻信號，使數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)能夠得到穩(wěn)定可靠且低干擾的電源,保證其可靠運(yùn)行。同時(shí)射頻部分的電路設(shè)計(jì)也是數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn),是數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵?？垢蓴_設(shè)計(jì)直接關(guān)系到射頻性能和整個(gè)數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。在射頻部分布線時(shí),合理的布局與布線及采用多層板既是布線所必須的也是降低電磁干擾提高抗干擾能力的有效手段。布線時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：一是射頻部分電路沒有用做布線的面積均需用銅填充并連接到地,以提供RF屏蔽達(dá)到有效抗干擾的目的 ;nRF2401芯片底部應(yīng)接地 ;為了降低延遲、減少串?dāng)_，確保高頻信號的傳輸 ，要使用多個(gè)接地過孔將nRF2401芯片底部和地層相連;盡可能地減少串?dāng)_，減少分布參數(shù)的影響，器件要緊密地分布在nRF2401 的四周,并使用較小封裝。

　　系統(tǒng)軟件

　　數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)是一種嵌入式無線通信接口，是連接傳感器和滅火等設(shè)備與監(jiān)控終端的紐帶。數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，一個(gè)模塊可被多個(gè)任務(wù)共享，可以有效節(jié)省存儲空間，也便于設(shè)計(jì)和調(diào)試。以匯編語言為編程工具，更加有效地利用單片機(jī)的硬件資源，可以使系統(tǒng)程序更加簡潔，減少占用的內(nèi)存資源。按照硬件電路設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)軟件主要完成初始化設(shè)置部分、傳感器信號檢測部分、數(shù)據(jù)發(fā)送部分、數(shù)據(jù)接收及控制輸出幾部分等。系統(tǒng)上電后，首先對單片機(jī)端口進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置;其次通過nRF2401的DATA1和CLK1端口將nRF2401配置數(shù)據(jù)包發(fā)送給nRF2401，并置nRF2401為接收模式;最后定時(shí)對單片機(jī)端口進(jìn)行循環(huán)掃描，若有傳感器信號輸入，將數(shù)據(jù)打包，并調(diào)用通信數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將信息發(fā)送出去。若有中斷信號，則調(diào)用通信數(shù)據(jù)接收模塊接收數(shù)據(jù)，接收完畢對信號進(jìn)行處理，輸出執(zhí)行命令。數(shù)據(jù)采集控制節(jié)點(diǎn)軟件流程如圖3所示。