摘要：隨著人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)代家庭所用的電量和瓦斯量正在逐年增加，火災(zāi)發(fā)生的頻率越來越高。在全球每年發(fā)生火災(zāi)600-700萬起之中，住宅火災(zāi)發(fā)生率約占80％以上。如何提前發(fā)現(xiàn)住宅火災(zāi)并及時(shí)采取控制措施，保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，是當(dāng)前社會(huì)面臨的一大課題。本文介紹了以MSP430單片機(jī)為核心器件，結(jié)合MQ-2型煙霧傳感器設(shè)計(jì)了一款新型煙霧報(bào)警器，并且詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)方案。實(shí)踐表明，該報(bào)警器具有功耗低、可靠性強(qiáng)、靈敏度高、價(jià)格合理等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：MSP430單片機(jī)；煙霧；傳感器；報(bào)警器

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2012） 14-0009-01

一、煙霧報(bào)警器系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

煙霧報(bào)警器的主要功能是分析環(huán)境中的煙霧濃度并報(bào)警。它由煙霧檢測(cè)模塊、單片機(jī)控制電路、報(bào)警電路、LED顯示器和電源五部分組成。煙霧檢測(cè)模塊選用MQ-2型煙霧傳感器，它能將煙霧信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過放大以后傳遞給MSP430單片機(jī)片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，看結(jié)果是否大于設(shè)定的門限值，若大于預(yù)設(shè)值則啟動(dòng)報(bào)警裝置，發(fā)出警報(bào)信息，否則為正常狀態(tài)。

二、硬件電路設(shè)計(jì)

信號(hào)采集系統(tǒng)采用的是MQ-2型煙霧傳感器。它是一種技術(shù)先進(jìn)、工作可靠度高的離子式煙霧傳感器，其性能優(yōu)于其它氣敏電阻傳感器。具有抗腐蝕能力強(qiáng)、高靈敏度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗小、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。對(duì)火災(zāi)初期各類燃燒物質(zhì)引燃階段產(chǎn)生的不可見及可見煙霧，檢測(cè)穩(wěn)定可靠，且能有效地防止粉塵干擾所引起的非火災(zāi)誤報(bào)。其檢測(cè)電路如圖1所示

MQ-2型煙霧傳感器的工作原理：當(dāng)火災(zāi)場(chǎng)所發(fā)生的煙霧進(jìn)入到監(jiān)測(cè)電離室，位于電離室中的檢測(cè)源镅241放射a射線，使電離室內(nèi)的空氣電離生成正負(fù)離子。在正常的情況下，內(nèi)外電離室的電流、電壓都是穩(wěn)定的，離子處于平衡狀態(tài)；火災(zāi)發(fā)生初期釋放的氣溶膠亞微粒子及可見煙霧大量進(jìn)入外電離室，吸附并中和正負(fù)離子，使電離電流急劇減少，破壞電離平衡狀態(tài)，輸出檢測(cè)電信號(hào)，經(jīng)后級(jí)電路處理識(shí)別后，發(fā)出報(bào)警，并向配套監(jiān)控系統(tǒng)輸出報(bào)警開關(guān)信號(hào)。

結(jié)構(gòu)特征：整機(jī)電路由穩(wěn)壓、信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理、比較觸發(fā)、信號(hào)輸出等電路組成。

MSP430系列單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（一）超低的功耗。其電源電壓在1.5-6V之間，待機(jī)模式時(shí)電流小于0．1μA，適合電池供電。它具有兩種不同的時(shí)鐘系統(tǒng)，五種低功耗模式，可嵌套中斷，內(nèi)部模塊可以關(guān)閉。

（二）強(qiáng)大的處理能力。采用RISC結(jié)構(gòu)的16位單片機(jī)，具有硬件乘法器，DMA模塊，可實(shí)現(xiàn)FFT、DTMF等算法。

（三）豐富的片內(nèi)片外模塊。這包括時(shí)鐘模塊由高速晶體振蕩器、低速晶體振蕩器、數(shù)字控制振蕩器DCO及鎖頻環(huán)FFL、多通道高精度的ADC和DAC、電源電壓監(jiān)控模塊SVS、片內(nèi)模擬比較器、多個(gè)具有PWM功能的定時(shí)器、片內(nèi)USART、液晶驅(qū)動(dòng)器、硬件乘法器、看門狗定時(shí)器（WDT）、基本定時(shí)器、定時(shí)器A、定時(shí)器B、大量的I/O端口以及大容量的片內(nèi)存儲(chǔ)器等。MSP430系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。

（四）方便高效的開發(fā)環(huán)境。Flash型具有片內(nèi)JTAG接口，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C語言。

（五）系統(tǒng)工作穩(wěn)定。主時(shí)鐘出現(xiàn)故障，內(nèi)部時(shí)鐘會(huì)自動(dòng)開啟。本設(shè)計(jì)采用MSP430F2272型單片機(jī)，其主要參數(shù)如下：32KB的Flash ROM、512B片內(nèi)RAM、32個(gè)I/O口、12通道10位的ADC、3個(gè)16位定時(shí)器A和3個(gè)16位定時(shí)器B。

三、系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

參考文獻(xiàn)：

[1]葉啟明.實(shí)用的火災(zāi)煙霧報(bào)警器[J].家庭電子，2004，2.

[2]胡昊.基于煙霧報(bào)警器的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)[J].傳感器世界，2004，12.

[作者簡(jiǎn)介]白冰（1981-），男，吉林長(zhǎng)春，長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，研究方向：自動(dòng)控制技術(shù)。