煙霧檢測的火災自動探測報警系統(tǒng)設(shè)計

摘要：設(shè)計了一種由離子型煙霧檢測報警器MC14468、AT89C51單片機、單片射頻收發(fā)器nRF401構(gòu)成的火災自動報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為檢測發(fā)送部分和接收控制部分，采用單片機的多機通信模式和串行傳輸方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。由于引入了無線通信技術(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；MC14468；AT89C51；nRF401；火災報警

1 概述
火災作為危害人類生存的大敵，越來越受到人們的重視。而設(shè)計出具有可靠性高、實時性好的火災自動報警與消防系統(tǒng)是科技化社會發(fā)展的需要，也是保障人們正常生活的需要。從發(fā)展過程來看，火災自動報警技術(shù)大體可分為3類：多線型火災自動報警系統(tǒng)、總線型火災自動報警系統(tǒng)、智能型無線火災自動報警系統(tǒng)。目前，智能型無線火災自動報警系統(tǒng)是主要的研究方向。本文設(shè)計的基于煙霧檢測的火災自動探測報警系統(tǒng)采用比較先進的數(shù)字檢測傳感器和無線收發(fā)器件，具有智能化、可靠性強、擴展性強等特點，可以投入實際的生產(chǎn)。
系統(tǒng)檢測部分采用離子型煙霧檢測報警器MC14468，而主從機采用無線通信芯片nRF401。此種方案能夠很好地檢測到煙霧，無需專用的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，也無需使用通信協(xié)議；容易擴展，可以實現(xiàn)火災的多地點與多點檢測、報警的功能；在硬件電路和軟件設(shè)計上也十分簡單，只需要幾塊簡單的芯片即可，大大節(jié)約了成本。此外，系統(tǒng)本身具有自身故障檢測的功能和較高的抗干擾能力，可防止系統(tǒng)發(fā)生誤報警。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)采用了主從式通信方式，即一個主機、多個從機，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。此系統(tǒng)的特點就是可以無限地擴展從機，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)可以分為多個子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上基本相似，下面就子系統(tǒng)的構(gòu)成作具體說明。

子系統(tǒng)由兩部分組成：檢測發(fā)射部分和接收控制部分。二者均采用單片機控制，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。檢測發(fā)射端和接收控制端選用了目前市場上已經(jīng)成熟的高性能芯片，其外圍電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠實用。系統(tǒng)檢測裝置采用了Motorola公司生產(chǎn)的具有聲光報警電路的MC 14468芯片，能實現(xiàn)多點并行檢測，配合簡單的外圍電路可構(gòu)成多點煙霧報警系統(tǒng)。無線收發(fā)器采用基于無線通信的nRF401型單片射頻收發(fā)器，從而達到了無線傳輸?shù)哪康模苎杆俚匕l(fā)出報警信號，方便及時地控制火情。它采用了無線通信和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，不需要對數(shù)據(jù)進行編碼，外圍電路簡單，使用方便。由于采用低發(fā)射功率和高接收靈敏度的設(shè)計方案，因此不受無線電管理條例的限制，無需辦理許可證。單片機采用AT89C51，它不但是MC14468與nRF401之間的橋梁，還起到控制各芯片時鐘周期相互配合的作用，這也是相當重要的一環(huán)。由于本系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)簡單，軟件容易實現(xiàn)，因此不需要對AT89C51進行特別的擴展。
檢測發(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報警和信號的無線發(fā)射。MC14468為離子型煙霧檢測報警芯片，是目前市場上很流行的集火災檢測與報警于一體的智能傳感器。當檢測到煙霧顆粒時，它能驅(qū)動其外圍連接的壓電陶瓷蜂鳴器或壓電式揚聲器發(fā)出報警聲，與此同時，還驅(qū)動發(fā)光二極管(LED)以1 Hz的頻率閃爍發(fā)光，利用聲光報警達到煙霧報警的最佳效果。