基于单片机的无线煤气报警系统的设计与实现

韩东奇 郑琳沈阳工学院信息与控制学院



基于单片机的无线煤气报警系统的设计与实现

韩东奇 郑琳
沈阳工学院信息与控制学院

摘要：为了保证生产和人身安全，应监测环境中可燃气体和有毒气体的浓度。本设计以STC89C52单片机为控制芯片，整个电路采用模块化设计，由单片机最小系统模块、按键模块、显示模块、无线传输模块和报警电路组成，实现了可燃气体检测系统的功能。整个系统烟雾由MQ-2传感器对烟雾浓度进行检测，通过AD采集芯片进行模数转换，数据可通过nRF905无线模块进行数据收发。

关键词：烟雾 单片机 无线传输

1　硬件部分设计

本设计基于STC89C52作为单片机的最小控制系统，无线煤气报警系统由单片机模块、按键模块、显示模块、报警模块、无线传输和可燃气体采集模块组成。系统由单片机对可燃气体进行检测分析，通过无线传输到另一块主板进行显示。

接收端主要由单片机最小系统、按键、nRF905无线模块、LCD1602等几部分组成。发射端主要由单片机最小系统、nRF905无线模块、报警电路和AD采集电路组成。系统通过MQ-2传感器进行浓度检测，单片机通过AD程序进行模数转换。

当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口。根据时间序列的收件人的地址和发送数据发送给nRF905，确定nRF905的SPI接口的通信协议和设备配置率。微控制器基于置高TRX_ CE和TX_EN，激发nRF905 的ShockBurstTM传输模式。基于nRF905 的ShockBurstTM发送包括射频寄存器自动打开、压缩数据、发送数据包，发送数据时完成数据准备好引脚设置为高。AUTO_ RETRAN置高，nRF905不断重发，直到TRX_CE被置低。当TRX_CE置低，nRF905发送过程完成，自动进入空闲模式。

而接收的过程是当TRX_CE置高，TX_EN置低时nRF905进入 ShockBurstTM接收模式，650us后，nRF905不断监测并接收数据。当nRF905检测在相同的频带的载波，载波检测引脚被置高。当收到一个匹配的地址，地址匹配引脚设置为高。当一个正确的数据包接收完毕，nRF905自动删除前缀、地址和CRC校验位，然后数据准备好引脚设置高。微控制器设置TRX_CE低，nRF905进入待机模式。单片机通过SPI端口，以一定的速率移动数据到微控制器内。当所有的数据接收，nRF905把数据准备好引脚和地址匹配引脚设置为低。nRF905在这个时候可以进入ShockBurstTM接收模式、发送模式或关机模式。

2　软件部分设计

本设计软件编程主要在KEIL4软件进行编程，通过编写、编译可获得一个二进制镜像文件。在软件编程中需要注意编程顺序，以及程序的框架。本设计主要对外部设备以及自身的定时器做了初始化，对按键设置也进行了函数封装。

本设计接收端功能流程为：当按下开关按键，初始化显示屏，接收端开始接收发送端发来的数据，分析接收的数据，显示屏显示接收的烟雾浓度信息，系统进行分析，如果显示浓度达到60%则系统报警。本设计发送端功能流程为：当按下开关按键，发送端获取气体浓度信息，然后发送给接收端。

3　系统测试

严格按照电路图检查一遍。确定电路没问题之后，一定要对所做的实物进行一下调试，确定这个需要多大电压的电源，会不会出现短路的现象，把这些都确定好了，才能插上电源进行通电。把电源线插上之后，系统上电，不要着急去看这个实物的反应，看显示了什么，而是要看看有没有什么不正常的情况发生，确定每个元器件都在正常通电。

4　结论

本设计是基于单片机的小型可燃性气体浓度监测报警装置的研制，本设计主要完成的任务首先是确定可燃性气体浓度检测报警装置的总体设计，对系统进行整体的规划和结构的设计。其次是装置的硬件部分设计。采用STC89C52作为处理器，MQ-2采集可燃性气体的浓度，装置的电路主要为STC89C52单片机电路、A/D转换电路、声光报警电路、无线传输、LCD显示电路等。在代码编写部分，绘制这部分的流程图，代码分段进行编写，并加入必要的文字注释，方便后期的维护和升级。最后是成品的制作，实现可燃性气体浓度检测报警装置的功能，最终实现设计功能。

参考文献

［1］ 阎石．数字电子技术基础（第五版）［M］．高等教育出版社，2006．

［2］ 李广弟．单片机基础［M］．北京：北京航空航天大学出版社，2004．

［3］ 胡汉才．单片机在电子电路设计中的应用［M］．北京：清华大学出版社，2006．

［4］ 童诗白，华成英模拟电子技术基础（第四版）［M］．高等教育出版社，2006．

作者简介

韩东奇，1993年4月，女，汉族，沈阳工学院，学生。

郑琳（通讯作者），1989年2月，女，汉族，辽宁人，沈阳工学院，教师，讲师，硕士学位，研究方向：天线设计与制作。