基于nRF2401智能無(wú)線(xiàn)火災監控系統設計

　　采集數據處理

　　采樣數據處理使用融合算法,將數據采集控制節點(diǎn)發(fā)送來(lái)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,u=-1為未發(fā)生火災):

　　式中ui是接收到數據采集控制節點(diǎn)的數據;

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

　　根據現場(chǎng)和火源由專(zhuān)家經(jīng)驗或現場(chǎng)實(shí)驗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,在單片機內部按照上述算法得u=1或者u=0,從而得出正確判斷.

　　系統抗干擾

　　系統的主要干擾源有電源線(xiàn)中的高頻干擾、感性負載產(chǎn)生瞬變噪聲干擾、噪聲電壓干擾。為保證系統判斷傳感器輸入信號的穩定性采用如下濾波電路: 選用專(zhuān)為通信控制芯片提供轉換電壓的LM1117為轉換芯片，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成的濾波電路來(lái)抑制各種高頻信號，使數據采集控制節點(diǎn)能夠得到穩定可靠且低干擾的電源,保證其可靠運行。同時(shí)射頻部分的電路設計也是數據采集控制節點(diǎn)設計的重點(diǎn)與難點(diǎn),是數據采集控制節點(diǎn)設計成功的關(guān)鍵?？垢蓴_設計直接關(guān)系到射頻性能和整個(gè)數據采集控制節點(diǎn)的運轉情況。在射頻部分布線(xiàn)時(shí),合理的布局與布線(xiàn)及采用多層板既是布線(xiàn)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(xiàn)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：一是射頻部分電路沒(méi)有用做布線(xiàn)的面積均需用銅填充并連接到地,以提供RF屏蔽達到有效抗干擾的目的 ;nRF2401芯片底部應接地 ;為了降低延遲、減少串擾，確保高頻信號的傳輸 ，要使用多個(gè)接地過(guò)孔將nRF2401芯片底部和地層相連;盡可能地減少串擾，減少分布參數的影響，器件要緊密地分布在nRF2401 的四周,并使用較小封裝。

　　系統軟件

　　數據采集控制節點(diǎn)是一種嵌入式無(wú)線(xiàn)通信接口，是連接傳感器和滅火等設備與監控終端的紐帶。數據采集控制節點(diǎn)軟件系統采用模塊化設計方法，一個(gè)模塊可被多個(gè)任務(wù)共享，可以有效節省存儲空間，也便于設計和調試。以匯編語(yǔ)言為編程工具，更加有效地利用單片機的硬件資源，可以使系統程序更加簡(jiǎn)潔，減少占用的內存資源。按照硬件電路設計，數據采集控制節點(diǎn)軟件主要完成初始化設置部分、傳感器信號檢測部分、數據發(fā)送部分、數據接收及控制輸出幾部分等。系統上電后，首先對單片機端口進(jìn)行相應的設置;其次通過(guò)nRF2401的DATA1和CLK1端口將nRF2401配置數據包發(fā)送給nRF2401，并置nRF2401為接收模式;最后定時(shí)對單片機端口進(jìn)行循環(huán)掃描，若有傳感器信號輸入，將數據打包，并調用通信數據發(fā)送模塊將信息發(fā)送出去。若有中斷信號，則調用通信數據接收模塊接收數據，接收完畢對信號進(jìn)行處理，輸出執行命令。數據采集控制節點(diǎn)軟件流程如圖3所示。