韓東奇 鄭琳沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

?

基于單片機的無線煤氣報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

韓東奇 鄭琳
沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

摘要：為了保證生產(chǎn)和人身安全，應(yīng)監(jiān)測環(huán)境中可燃氣體和有毒氣體的濃度。本設(shè)計以STC89C52單片機為控制芯片，整個電路采用模塊化設(shè)計，由單片機最小系統(tǒng)模塊、按鍵模塊、顯示模塊、無線傳輸模塊和報警電路組成，實現(xiàn)了可燃氣體檢測系統(tǒng)的功能。整個系統(tǒng)煙霧由MQ-2傳感器對煙霧濃度進行檢測，通過AD采集芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)可通過nRF905無線模塊進行數(shù)據(jù)收發(fā)。

關(guān)鍵詞：煙霧 單片機 無線傳輸

1　硬件部分設(shè)計

本設(shè)計基于STC89C52作為單片機的最小控制系統(tǒng)，無線煤氣報警系統(tǒng)由單片機模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊、無線傳輸和可燃氣體采集模塊組成。系統(tǒng)由單片機對可燃氣體進行檢測分析，通過無線傳輸?shù)搅硪粔K主板進行顯示。

接收端主要由單片機最小系統(tǒng)、按鍵、nRF905無線模塊、LCD1602等幾部分組成。發(fā)射端主要由單片機最小系統(tǒng)、nRF905無線模塊、報警電路和AD采集電路組成。系統(tǒng)通過MQ-2傳感器進行濃度檢測，單片機通過AD程序進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。

當微控制器有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，通過SPI接口。根據(jù)時間序列的收件人的地址和發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送給nRF905，確定nRF905的SPI接口的通信協(xié)議和設(shè)備配置率。微控制器基于置高TRX_ CE和TX_EN，激發(fā)nRF905 的ShockBurstTM傳輸模式?；趎RF905 的ShockBurstTM發(fā)送包括射頻寄存器自動打開、壓縮數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)包，發(fā)送數(shù)據(jù)時完成數(shù)據(jù)準備好引腳設(shè)置為高。AUTO_ RETRAN置高，nRF905不斷重發(fā)，直到TRX_CE被置低。當TRX_CE置低，nRF905發(fā)送過程完成，自動進入空閑模式。

而接收的過程是當TRX_CE置高，TX_EN置低時nRF905進入 ShockBurstTM接收模式，650us后，nRF905不斷監(jiān)測并接收數(shù)據(jù)。當nRF905檢測在相同的頻帶的載波，載波檢測引腳被置高。當收到一個匹配的地址，地址匹配引腳設(shè)置為高。當一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢，nRF905自動刪除前綴、地址和CRC校驗位，然后數(shù)據(jù)準備好引腳設(shè)置高。微控制器設(shè)置TRX_CE低，nRF905進入待機模式。單片機通過SPI端口，以一定的速率移動數(shù)據(jù)到微控制器內(nèi)。當所有的數(shù)據(jù)接收，nRF905把數(shù)據(jù)準備好引腳和地址匹配引腳設(shè)置為低。nRF905在這個時候可以進入ShockBurstTM接收模式、發(fā)送模式或關(guān)機模式。

2　軟件部分設(shè)計

本設(shè)計軟件編程主要在KEIL4軟件進行編程，通過編寫、編譯可獲得一個二進制鏡像文件。在軟件編程中需要注意編程順序，以及程序的框架。本設(shè)計主要對外部設(shè)備以及自身的定時器做了初始化，對按鍵設(shè)置也進行了函數(shù)封裝。

本設(shè)計接收端功能流程為：當按下開關(guān)按鍵，初始化顯示屏，接收端開始接收發(fā)送端發(fā)來的數(shù)據(jù)，分析接收的數(shù)據(jù)，顯示屏顯示接收的煙霧濃度信息，系統(tǒng)進行分析，如果顯示濃度達到60%則系統(tǒng)報警。本設(shè)計發(fā)送端功能流程為：當按下開關(guān)按鍵，發(fā)送端獲取氣體濃度信息，然后發(fā)送給接收端。

3　系統(tǒng)測試

嚴格按照電路圖檢查一遍。確定電路沒問題之后，一定要對所做的實物進行一下調(diào)試，確定這個需要多大電壓的電源，會不會出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，把這些都確定好了，才能插上電源進行通電。把電源線插上之后，系統(tǒng)上電，不要著急去看這個實物的反應(yīng)，看顯示了什么，而是要看看有沒有什么不正常的情況發(fā)生，確定每個元器件都在正常通電。

4　結(jié)論

本設(shè)計是基于單片機的小型可燃性氣體濃度監(jiān)測報警裝置的研制，本設(shè)計主要完成的任務(wù)首先是確定可燃性氣體濃度檢測報警裝置的總體設(shè)計，對系統(tǒng)進行整體的規(guī)劃和結(jié)構(gòu)的設(shè)計。其次是裝置的硬件部分設(shè)計。采用STC89C52作為處理器，MQ-2采集可燃性氣體的濃度，裝置的電路主要為STC89C52單片機電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、聲光報警電路、無線傳輸、LCD顯示電路等。在代碼編寫部分，繪制這部分的流程圖，代碼分段進行編寫，并加入必要的文字注釋，方便后期的維護和升級。最后是成品的制作，實現(xiàn)可燃性氣體濃度檢測報警裝置的功能，最終實現(xiàn)設(shè)計功能。

參考文獻

［1］ 閻石．數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）［M］．高等教育出版社，2006．

［2］ 李廣弟．單片機基礎(chǔ)［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004．

［3］ 胡漢才．單片機在電子電路設(shè)計中的應(yīng)用［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2006．

［4］ 童詩白，華成英模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）［M］．高等教育出版社，2006．

作者簡介

韓東奇，1993年4月，女，漢族，沈陽工學(xué)院，學(xué)生。

鄭琳（通訊作者），1989年2月，女，漢族，遼寧人，沈陽工學(xué)院，教師，講師，碩士學(xué)位，研究方向：天線設(shè)計與制作。