基于TICC2530的无线烟雾温度网络传感器在火灾预警系统中的应用

刘鹤生 孟宓

摘 要：无线传感器网络技术是典型的具有交叉学科性质的高科技技术，可以广泛应用于军事、医疗、工业、灾害预测等领域。无线传感器网络由许多功能相同和不同的无线传感器节点组成，基于zigbee通信协议的物联网主要由协调器、汇聚节点、传感器节点组成，系统由协调器于上位机通信，传感器节点自动加入网络的特点。

关键词：Zigbee网络；火灾预警系统

1 概述

Zigbee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中的设备可分为协调器（Coordinator）、汇聚节点（Router）、传感器节点（EndDevice）3种角色。

ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

目前ZigBee的应用领域主要有：工业、农业无线监测系统、智能家居物联网个人监控、医院病人定位、城市智能交通、户外作业及地下矿场安全监护。

本系统采用TI公司内嵌zigbee协议的CC2530的CPU搭载烟雾、温度传感器组网，由传感器节点（EndDivce）、汇聚节点（Router）、协调器（Coordinator）组网，最后由协调器通过串口把数据传输给上位机处理，上位机分析烟雾和温度数据，当检测到危险情况立即发出报警信息。

系统原理如图1所示。

2 系统硬件设计

CC2530是用于RF4CE和2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee应用上一个真正的片上系统（SoC）解决方案，而本CPU正是采用TI公司的CC2530。它的优势就在于建立强大的网络节点却能用非常低的总的材料成本。并结合了领先的RF 收发器的优良性能，系统内部可编程闪存，业界标准的增强型8051 CPU，8-KB RAM 和其他许多强大的功能。

其中，CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee协议栈（Z-Stack？），提供了一个完整和强大的ZigBee解决方案。

最后，CC2530F64 结合了德州仪器的黄金单元RemoTI，更好地提供了一个强大和完整的ZigBee RF4CE 远程控制解决方案。

2.1 2MQ-2型烟雾传感器工作原理

其属于二氧化锡半导体气敏材料，当M Q -2处于200℃～300℃温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，在其表面形成氧的负离子吸附层，这样造成电子密度减少，从而提高了其电阻值。遇到可燃气体时原来吸附的氧被可燃气体所消耗，以正离子态的可燃烟雾吸附在半导体表面，氧被结合放出电子，烟雾以正离子态吸附也会放出电子，使半导体带电子密度升高，从而使其电阻值减小，这样就可以通过检测电阻转换成的电压信号来感知环境信息。当环境中的可燃气体浓度下降后二氧化锡半导体又会恢复到常态，电阻值升高到初始值。

2.2 温度传感器DS18B20的工作原理

全数字温度转换及输出，通过查询内部相应寄存器得出。单总线数据控制通信。最高分辨率12位，精度可达±0.5℃。检测温度范围-55℃～+125℃（-67℉～257℉）。内置EEPROM，限温报警功能。

3 软件设计

Z-Stack中带有一个基于优先级的轮转查询操作系统OSAL（Operating System Abstraction Layer），OSAL采用以实现多任务为核心的系统资源管理机制。每一个任务的核心是一个事件处理函数，事件处理函数根据消息ID来选择合适的入口函数处理该任务本身或其他组件产生的事osal_init_system（）初始化操作系统的任务，其中的osalInitTasks（）函数负责协议栈和用户任务的初始化工作。

温度测量函数：

4 结语

本系统采用TI公司的CC2530CPU作为基本平台，搭载温度DS18B20温度和MQ-2烟雾传感器结合CC2530内嵌的Zigbee物联网通信协议智能组网构成的无线传感器在火灾预测和预防方面的典型应用，在相关领域具有非常广泛的推广价值。

[参考文献]

[1]姜连祥，汪小燕.无线传感器网络硬件设计综述[J].单片机与嵌入式系统应用，2006（11）：78-82.

[2]刘超伟，赵俊淋，易卫东.基于nRF24L01的无线图像传感器节点设计实现[J].电子测量技术，2008（6）：34-36.

[3]朱祥贤，孙岐峰，杨永.无线传感器网络的体系结构及其应用[J].信息通信，2009（6）：90-93.

The Application of Fire Warning System Based on TICC2530 Wireless Smoke Temperature Sensor

Liu Hesheng， Meng Mi

（Chongqing Telecom Vocational and Technical College， Chongqing 402247，China）

Abstract： Wireless sensor network （WSN） is a typical interdisciplinary nature of the high-tech technology， can be widely used in military， medical， industrial， disaster forecast， etc. Wireless sensor network is composed of a number of functions the same and different wireless sensor nodes， based on zigbee communication protocols of the Internet of things is mainly composed of the coordinator， gathering node， sensor nodes， the system by the coordinator in PC communication， the characteristics of the sensor nodes automatically to join the network.

Key words： Zigbee network； fire warning system