无线烟雾报警器

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1、苏州科技学院天平学院嵌入式课程设计研究报告题目无线烟雾报警器的设计院系电子与信息工程专业计算机工程学生姓名张峰学号1132107208指导教师周蓓蓓2014年9月19日1．本课题研究的背景、目的及意义1）研究背景火灾报警器便是很好的一种及早发现火灾隐患，防止火灾发生的一种科技产物。有线火灾报警器一般由检测单元、报警单元、显示单元和火灾报警控制单元几个部分组成。火灾报警器的数据通信是通过总线传输的，现在常用的是两总线控制系统，两条总线既发送电源信号也发送数据信号。然而伴随着人们的家庭和工厂电路的愈加复杂，这种有线火灾报警器的一些弊端也逐渐显露出来。例如：线路设

2、计复杂、报警不够及时等等，如果报警线路首先被烧毁，那么火灾报警器便形同虚设。面对有线报警器的这些不足，我们必须要采用新的技术与方法来进行解决。但随着无线数据传输技术在当今发展迅猛并且日益成熟。无线网络在我们的生活中可谓是无处不在，所以我尝试着利用无线传输的便捷性和快速性来作为此次设计的课题：烟雾浓度的无线数据传输，也就是无线火灾报警器。用无线传输数据可以精简线路，防止不必要的意外产生。无线数据传输具有低成本、传输速度快、传输范围广等优点，适合预警电路的设计。美国是第一个进行无线火灾报警器的，利用无线通信的便捷性，可以减少对建筑的损坏。这种无线烟雾传感器是依靠

3、现场烟雾检测，利用无线进行数据的发送。可是由于一些客观原因，导致的无线烟雾系统所能使用的频率和功率都有限制，所以阻碍了其进一步的发展。可是随着电子信息技术的日益成熟，无线通信的迅速发展为无线报警装置的深入研究提供了便捷。作为另外考虑到烟雾的产生是火灾的一个重要特点，所以采用烟雾浓度检测来实现对场所的监控。现场控制对于烟雾传感器的种类很多，根据不同地方的不同需要可以灵活使用传感器类型，实现对不同烟雾的检测和监控。2）研究目的及意义目的：通过烟雾传感器对现场进行控制，然后将采集到的现场信号通过无线发送到控制现场，进行故障分析。当系统接收到故障信号之后会通过单片机

4、发送到报警电路，发生报警，以便工作人员能第一时间清楚哪里发生火灾了，及时疏散人群，做出最适合的紧急处理。意义：据不完全统计，2014年第一季度便有70余起燃气爆炸事故，大小火灾更是事故频发，所以假如我们能提前预警火灾信息，一些悲剧是完全可以避免的。因此，无线烟雾报警器对防燃气爆炸、防火灾，减少火灾损失避免人身安全等方面具有现实意义。2．本课题主要研究内容和预期目标1)研究内容根据现有烟雾报警器的基本原理，研究的主要内容如下：（1）烟雾浓度检测：采用MQ-2烟雾浓度传感器模块，其四个引脚分别为VCC、AOUT、DOUT和GND。其中AOUT接单片机的P1端口，

5、作为模拟量的输入端。VCC、GND分别与单片机的VCC和GND连接，作为电源端口。DOUT与P2.6口连接，来输入电平信号。（2）无线数据传输与接收：采用NRF24L01无线模块,其八个引脚分别为IRQ、MOSI、CSN、VCC、MISO、SCK、CE、GND，有两个是电源引脚。CE口是发送或接收模式选择端，CSN是SPI片选信号选择端，SCK是SPI时钟，MOSI是从无线模块向单片机发送数据，MISO是单片机端口向无线模块发送数据，IRQ是可屏蔽中断请求（低电平有效）。（3）显示与报警：采用QC12864B-1液晶显示屏用于显示，其引脚分别为VSS、VDD

6、、V0、RS、RW、E、PSB、A、K。其中VSS、VDD为电源接口，V0用于亮度调节，A、K为背光灯的电源端，PSB是串口方式，可以将其固定为低电平，RS、RW、E是三个使能端，RS是指令和数据选择端，R/W是读写选择端，E是信号使能端。报警采用蜂鸣器，当检测到的烟雾浓度超过给定值时，便产生报警。2）预期目标在烟雾报警器设计完成后达到应达到如下预期目标：实现检测烟雾浓度并且通过无线数据传输将烟雾浓度数据采集传输到接收端，从而对烟雾浓度进行监控和报警。3．本课题拟采用的研究方法、步骤对于本课题的研究，现准备将课题划分为三个部分分别进行研究：1）硬件设计2

7、）程序设计3）实物调试其中第一部分对硬件的选取与设计对整件产品的功能实现起到至关重要的作用，分为无线模块选取、烟雾浓度传感器选取、单片机选取及电路原理图设计等步骤。电路原理图设计中又分为烟雾浓度检测模块设计、无线数据模块电路设计、液晶显示屏模块设计、电路设计蜂鸣器报警电路设计及串口电路设计。在报警器的接收端接有烟雾浓度传感器用于检测烟雾浓度，并且根据D0口发送给单片机的电平来计算烟雾浓度，然后将数据传输给无线发射端。当无线数据接收端接收到数据之后会通过单片机再将数据发送给液晶显示屏，用于数据的显示。当烟雾浓度值超过设定值时蜂鸣器产生报警信号，提示烟雾浓度值过

8、量。第二部分程序的设计为无线烟雾报警器的功能实现提供