單片機(jī)控制的火災(zāi)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1728單片機(jī)控制的火災(zāi)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)案例 1104251.1設(shè)計(jì)思路 1285901.2總體設(shè)計(jì)框圖 1305621.3模塊方案設(shè)計(jì) 2248291.3.1主控芯片方案 278611.3.2無(wú)線通信模塊方案 2163521.3.3傳感器方案 4121831.3.4顯示模塊方案 4591.4系統(tǒng)工作原理 4設(shè)計(jì)思路研究該系統(tǒng)是圍繞STC89C52單片機(jī)為主控核心設(shè)計(jì)的，以2.4GHz的無(wú)線通信模塊nRF24L01作為傳輸載體，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線控制，接收端由單片機(jī)和無(wú)線通信組成，接受主機(jī)控制信號(hào)，從機(jī)監(jiān)測(cè)端由溫度傳感器和煙霧監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)，以及能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警功能?？傮w設(shè)計(jì)框圖無(wú)線火災(zāi)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)如下REF_Ref68869636\h圖21所示：圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11無(wú)線火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊方案設(shè)計(jì)主控芯片方案方案一：使用MSP430F149單片機(jī)。MSP430F149的價(jià)格昂貴，而且它有強(qiáng)大的性能，該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，所以并不需要用到此單片機(jī)。方案二：使用STC89C52單片機(jī)。該單片機(jī)編程容易，而且能夠輕松地實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的功能，并且具有很高的自由度，不僅在調(diào)試和維護(hù)方面也很便捷，而且可讀性和可移植性也非常好。該系統(tǒng)由一個(gè)主機(jī)和一個(gè)從機(jī)組成。此外，它不僅價(jià)格便宜，而且也被廣泛使用。兩者相比較，選擇STC89C52單片機(jī)更為合適。無(wú)線通信模塊方案短距離無(wú)線收發(fā)器模塊可以與短距離無(wú)線通信技術(shù)相關(guān)聯(lián)。迄今為止，下面簡(jiǎn)單的說(shuō)一下我們最常見的無(wú)線通信技術(shù)。紅外技術(shù)在20世紀(jì)末期，紅外技術(shù)才被成立，最開始也是被應(yīng)用于傳輸信息的領(lǐng)域，與此同時(shí)，其使用的的規(guī)范[6]也被制定出來(lái)。該技術(shù)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)在傳遞的過(guò)程中速度是很高的，峰值能夠到達(dá)16Mbps。不用申請(qǐng)無(wú)線頻率資源，而且安全特性很高。連接方便，簡(jiǎn)單好用。即使，采用紅外技術(shù)還是有缺點(diǎn)的，因?yàn)橐寖蓚€(gè)設(shè)備進(jìn)行通信的話，則需要兩個(gè)設(shè)備很近，并且沒有障礙物。藍(lán)牙技術(shù)在1998年，該技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)[7]與IBM和其他大型公司共同制定。藍(lán)牙技術(shù)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：抗干擾能力較強(qiáng)。發(fā)送語(yǔ)音數(shù)據(jù)可以在同一時(shí)刻。它支持三個(gè)語(yǔ)音通道，分別是多路復(fù)用、交換技術(shù)同時(shí)傳輸同步語(yǔ)音以及異步數(shù)據(jù)通道。功耗低。數(shù)據(jù)能夠很好的被保護(hù)。即使，藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線耳機(jī)，無(wú)線鼠標(biāo)等領(lǐng)域持續(xù)發(fā)展，但是距離傳輸短，可移動(dòng)性差。Wi-Fi技術(shù)WirelessFideliy是Wi-Fi的全稱。屬于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，也屬于短距離無(wú)線通信技術(shù)中的一種[8]。它是一種局域網(wǎng)的技術(shù)，被計(jì)算機(jī)、移動(dòng)手機(jī)和其他終端設(shè)備無(wú)線連接。Wi-Fi技術(shù)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸速率高，可達(dá)到54Mbps。傳輸距離較遠(yuǎn)，半徑可達(dá)到一百米。功耗高。但是，它的切換時(shí)間長(zhǎng)，帶寬不高，抗干擾能力弱等。nRF24L01無(wú)線通信技術(shù)nRF24L01是單片無(wú)線收發(fā)器芯片，在2.4GHz的ISM頻段中運(yùn)行，允許通過(guò)SPI接口設(shè)置輸出功率，通道選擇和協(xié)議設(shè)置。而且它具有多頻點(diǎn)，能夠滿足多點(diǎn)通信需求。無(wú)線通信技術(shù)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸速率高，通信距離較遠(yuǎn)。可以進(jìn)行多點(diǎn)通信。具有自動(dòng)應(yīng)答和自動(dòng)再發(fā)射功能。成本較低。結(jié)合以上介紹的通信技術(shù)的特點(diǎn)，比較了關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)[9]，下表是無(wú)線通信技術(shù)中各種通信技術(shù)的性能比較：表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s11無(wú)線通信技術(shù)性能比較根據(jù)上表對(duì)比得出結(jié)論，nRF24L01是最符合系統(tǒng)的要求，并且它對(duì)用戶完全透明，沒有復(fù)雜的通信協(xié)議，也可以與同一產(chǎn)品自由通信[10][11]。傳感器方案溫度傳感器的選型方案一：采用PT100溫度傳感器。制作方便，使用簡(jiǎn)單，而且容易替換。但是測(cè)溫范圍只有1~100攝氏度，范圍小，精度不足。方案二：采用DS18B20溫度傳感器。溫度傳感器便宜且易于使用，高度可靠且體積小。分辨率最高能夠達(dá)到0.0625℃，溫度測(cè)量范圍從-55~+125攝氏度。綜上所述，選用DS18B20作為本系統(tǒng)的溫度傳感器。煙霧傳感器的選型方案一：采用TGS202氣體數(shù)據(jù)傳感器，它能夠有效的探測(cè)到CO2、CO和煤氣等煙霧氣體，它的靈敏度很高而且穩(wěn)定性也很好。方案二：采用MQ-2煙霧傳感器。它可以檢測(cè)常溫環(huán)境中的煙氣濃度，并且不需要溫度補(bǔ)償。它具有高精度，高靈敏度，穩(wěn)定且使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。綜上而言，雖然兩者功能基本相同，但是MQ-2有控制電路比較簡(jiǎn)單，操作容易，性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)，所以選擇MQ-2作為本系統(tǒng)的煙霧傳感器。顯示模塊方案方案一：采用LED數(shù)碼管顯示器。LED數(shù)碼管在調(diào)試方面相對(duì)簡(jiǎn)單，而且硬件電路也簡(jiǎn)單并且也相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，但是在顯示方面不夠突出，不能顯示字符，而且也會(huì)占用大量的IO端口。方案二：使用LCD1602液晶顯示器。LCD1602具有豐富的顯示，快速的響應(yīng)，低成本和熟練的編程技能。綜合以上方案，我們選擇LCD1602作為本系統(tǒng)的顯示模塊。系統(tǒng)工作原理該設(shè)計(jì)系統(tǒng)分為兩塊板子，一塊為主機(jī)，另一塊為從機(jī)。主機(jī)部分：以STC89C52作為服務(wù)器的CPU，根據(jù)nRF24L01無(wú)線網(wǎng)絡(luò)收取和發(fā)送控制模塊接收從機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，LCD1602對(duì)接收到的測(cè)量溫度和濃煙濃度值數(shù)據(jù)開展即時(shí)表明?？蓪?duì)測(cè)量溫度和濃煙級(jí)別開展警報(bào)，警報(bào)時(shí)無(wú)源蜂鳴器響，