煙霧檢測的火災自動(dòng)探測報警系統設計

摘要：設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構成的火災自動(dòng)報警系統。該系統分為檢測發(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(shí)現數據的傳輸。由于引入了無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為核心的nRF401和MC14468，系統的性能大大提高，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(lèi)生存的大敵，越來(lái)越受到人們的重視。而設計出具有可靠性高、實(shí)時(shí)性好的火災自動(dòng)報警與消防系統是科技化社會(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，火災自動(dòng)報警技術(shù)大體可分為3類(lèi)：多線(xiàn)型火災自動(dòng)報警系統、總線(xiàn)型火災自動(dòng)報警系統、智能型無(wú)線(xiàn)火災自動(dòng)報警系統。目前，智能型無(wú)線(xiàn)火災自動(dòng)報警系統是主要的研究方向。本文設計的基于煙霧檢測的火災自動(dòng)探測報警系統采用比較先進(jìn)的數字檢測傳感器和無(wú)線(xiàn)收發(fā)器件，具有智能化、可靠性強、擴展性強等特點(diǎn)，可以投入實(shí)際的生產(chǎn)。
系統檢測部分采用離子型煙霧檢測報警器MC14468，而主從機采用無(wú)線(xiàn)通信芯片nRF401。此種方案能夠很好地檢測到煙霧，無(wú)需專(zhuān)用的數模轉換芯片，也無(wú)需使用通信協(xié)議；容易擴展，可以實(shí)現火災的多地點(diǎn)與多點(diǎn)檢測、報警的功能；在硬件電路和軟件設計上也十分簡(jiǎn)單，只需要幾塊簡(jiǎn)單的芯片即可，大大節約了成本。此外，系統本身具有自身故障檢測的功能和較高的抗干擾能力，可防止系統發(fā)生誤報警。

2 系統總體設計
系統采用了主從式通信方式，即一個(gè)主機、多個(gè)從機，其結構圖如圖1所示。此系統的特點(diǎn)就是可以無(wú)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(mǎn)足了高樓大廈消防的需要。本系統可以分為多個(gè)子系統，各個(gè)子系統在結構上基本相似，下面就子系統的構成作具體說(shuō)明。

子系統由兩部分組成：檢測發(fā)射部分和接收控制部分。二者均采用單片機控制，系統結構簡(jiǎn)單，容易實(shí)現。檢測發(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，其外圍電路結構簡(jiǎn)單、可靠實(shí)用。系統檢測裝置采用了Motorola公司生產(chǎn)的具有聲光報警電路的MC 14468芯片，能實(shí)現多點(diǎn)并行檢測，配合簡(jiǎn)單的外圍電路可構成多點(diǎn)煙霧報警系統。無(wú)線(xiàn)收發(fā)器采用基于無(wú)線(xiàn)通信的nRF401型單片射頻收發(fā)器，從而達到了無(wú)線(xiàn)傳輸的目的，能迅速地發(fā)出報警信號，方便及時(shí)地控制火情。它采用了無(wú)線(xiàn)通信和FSK(頻移鍵控)調制解調技術(shù)，工作頻率穩定且抗干擾能力強，不需要對數據進(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計方案，因此不受無(wú)線(xiàn)電管理條例的限制，無(wú)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(shí)鐘周期相互配合的作用，這也是相當重要的一環(huán)。由于本系統整體結構簡(jiǎn)單，軟件容易實(shí)現，因此不需要對AT89C51進(jìn)行特別的擴展。
檢測發(fā)射部分的結構圖如圖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(wú)線(xiàn)發(fā)射。MC14468為離子型煙霧檢測報警芯片，是目前市場(chǎng)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(shí)，它能驅動(dòng)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(shí)，還驅動(dòng)發(fā)光二極管(LED)以1 Hz的頻率閃爍發(fā)光，利用聲光報警達到煙霧報警的最佳效果。