劉琦 賈婷 孫景義 馮琦

沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉琦 賈婷 孫景義 馮琦

沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

本設(shè)計(jì)是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)解決方案?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的無線可燃?xì)怏w、紅外火光強(qiáng)度，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成：無線數(shù)據(jù)采集端，報(bào)警和監(jiān)控的終端。其中無線數(shù)據(jù)采集端由溫度，可燃?xì)怏w傳感器模塊，STC89C52單片機(jī)，ADC0832，NRF24L01無線模塊構(gòu)成，是系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)源；終端接收數(shù)據(jù)處理并顯示，報(bào)警，是系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的終端，從而實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的火災(zāi)報(bào)警功能。

STC89C52 物聯(lián)網(wǎng) 傳感器

1 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，時(shí)鐘和復(fù)位是單片機(jī)最小系統(tǒng)，采用STC89C52 作為主控核心，采用NRF24L01無線模塊作為傳輸模塊，利用MQ-2可燃?xì)怏w煙霧檢測傳感器，DS18B20溫度傳感器反饋采集信息反饋給采集端的單片機(jī)，處理并發(fā)送給接收端單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)反饋信息來控制LCD進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，或者蜂鳴器報(bào)警。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)框圖

1.1 無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)

NRF24L01是一款新研發(fā)的單片射頻收發(fā)器件,工作于2.4GHz～2.5GHz ISM頻段。融合了增強(qiáng)Shock Burs技術(shù)，可以用程序來選擇輸出功率和通信頻道。NRF24L01的功率消耗很低,在以-6dBm的功率發(fā)送時(shí)，工作時(shí)的電流為9mA；當(dāng)它接收的時(shí)候，工作時(shí)的電流為12.3mA，其低功耗模式有耗電模式和休息模式這兩種，使節(jié)能方面的設(shè)計(jì)更簡單。具有自動應(yīng)答和自動再發(fā)送功能；其內(nèi)部自動產(chǎn)生報(bào)頭和CRC校驗(yàn)碼；傳輸速率為l Mb/s或2Mb/s； SPI速率為0 Mb/s～10 Mb/s；125個(gè)頻道：與其他NRF24系列射頻器件相兼容；QFN20引腳4mm×4mm封裝；供電電壓為1.9V～3.6V。

1.2 可燃?xì)怏w檢測傳感器設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中需要一個(gè)氣體泄漏監(jiān)測裝置—MQ-2可燃?xì)怏w的檢測傳感器，可以用來識別乙醇、液化氣等危害人體的氣體、其電路圖如圖2所示。

圖2 MQ-2傳感器模塊電路圖

2 軟件部分設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是系統(tǒng)功能能夠?qū)崿F(xiàn)的方法，通過對系統(tǒng)的硬件進(jìn)行相應(yīng)的軟件編寫，來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無線局域網(wǎng)絡(luò)的組建；溫度檢測、可燃?xì)怏w濃度檢測、修正和發(fā)送；各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的打包并傳輸和顯示的功能。系統(tǒng)的硬件組成分為發(fā)送端、接收端兩個(gè)部分，相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)也要分這兩個(gè)部分，即發(fā)送端軟件設(shè)計(jì)、接收端軟件設(shè)計(jì)。這兩部分軟件分別運(yùn)行于系統(tǒng)硬件組成的兩個(gè)部分，用來分別控制系統(tǒng)發(fā)送端、接收端部分的時(shí)鐘同步，溫度檢測、可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)的收發(fā)和顯示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。系統(tǒng)軟件總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 主程序流程

3 結(jié)論

①本課題實(shí)現(xiàn)了基于STC89C52單片機(jī)，無線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于物聯(lián)網(wǎng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的功能。具有電路簡單、成本低的特點(diǎn)；

②系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)通過使用重點(diǎn)使用的芯片是STC89C52。本設(shè)計(jì)并圍繞其進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)；

③系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括程序初始化、組網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳遞、顯示報(bào)警，軟件操作方便和容易修改。

[1] 孫利民，李建中，陳渝．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2005：3-9

[2] 丁向榮，謝俊，王彩申．單片機(jī)C語言編程與實(shí)踐[J]．電子工業(yè)出版社，1996：85-96

賈婷（通訊作者），女，沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院電子信息教研室，職稱：講師。