无线烟雾探测系统的研究与设计

论文摘要

随着电子技术的不断发展,火灾探测技术近些年也有了极大提高,但目前市场上仍然是有线火灾报警系统占主流,无线火灾报警系统还处于兴起阶段,相对于有线网络来说,无线网络具有组网灵活、安装方便和成本低等优点,可广泛用于楼宇厂房等的火灾检测,应用前景广阔。本文设计的无线烟雾探测报警系统结合了烟雾探测与短距离无线通讯技术。研究了火灾形成及其探测方法,烟雾探测器基于光的散射原理并对火灾趋势进行判断,它较之传统的烟雾探测器具有灵敏度高、响应快、可靠性高、误报率低等特点。通过对几种常见的无线通讯技术进行比较,选择了工作于ISM频段的1GHz以下射频芯片CC1100作为无线通讯芯片。主要完成的工作如下:烟雾探测器以TI MSP430F2012单片机为核心,设计了探测器电源电路,烟雾检测及放大电路,构成了探测器的硬件系统。路由以TI MSP430F2274为主控MCU,设计了无线通讯电路及串口电路,详细设计了无线射频芯片CC1100外围电路。运用C语言对单片机编程,完成了探测器的主程序设计;通过对国标规定的四种火进行测试并对实验数据进行分析,提出并完成了对试验火响应的算法;软件设计让探测器具备了玷污自检,自诊断故障判断的功能。对路由器设计了无线通信数据收发等关键软件模块。开发了无线烟雾探测系统的监控界面,对整套系统进行了测试,能完成火警及故障通报功能。整套无线烟雾探测系统省去了工程布线,能够稳定快速地实现火灾报警,在短距离的火灾报警领域中有极高的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 火灾探测技术的发展概况
• 1.2.1 有线制火灾报警系统
• 1.2.2 无线火灾报警系统
• 1.2.3 无线火灾报警系统与有线火灾报警系统的比较
• 1.3 论文的主要工作及内容
• 第2章 无线烟雾探测系统总体设计
• 2.1 系统设计要求
• 2.1.1 系统功能要求
• 2.1.2 系统技术要求
• 2.2 无线烟雾探测系统总体框图
• 2.3 火灾探测
• 2.3.1 火灾形成及阶段划分
• 2.3.2 火灾探测的方法
• 2.3.3 光电感烟探测器的工作原理
• 2.3.4 国标规定的四种燃烧试验火
• 2.3.5 探测器整体设计方案
• 2.4 几种无线通信技术介绍
• 2.4.1 IrDA技术
• 2.4.2 蓝牙技术
• 2.4.3 Wi-Fi技术
• 2.4.4 ZigBee技术
• 2.4.5 1GHz以下ISM短距离无线射频
• 2.4.6 无线通信技术的选择
• 2.5 路由器的设计方案
• 2.6 本章小结
• 第3章 无线烟雾探测系统硬件设计
• 3.1 烟雾探测器的硬件设计
• 3.1.1 主要技术指标
• 3.1.2 微控制器的选型
• 3.1.3 烟雾探测器设计框图
• 3.1.4 烟雾探测器电源电路
• 3.1.5 烟雾检测及采样电路
• 3.1.6 探测器整体设计电路及实物
• 3.2 无线射频芯片电路设计
• 3.2.1 射频芯片的选择
• 3.2.2 SmartRF软件介绍
• 3.2.3 射频芯片的外围硬件设计
• 3.2.4 CC1100线路描述
• 3.3 路由器及主机硬件设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 无线烟雾探测系统软件设计
• 4.1 软件开发环境介绍
• 4.2 烟雾探测器的软件设计
• 4.2.1 烟雾探测器主程序设计
• 4.2.2 试验数据分析及相关算法
• 4.2.3 自诊断故障处理
• 4.3 路由器软件设计
• 4.3.1 路由主程序设计
• 4.3.2 无线通讯程序设计
• 4.4 本章小结
• 第5章 无线通讯系统的测试
• 5.1 无线烟雾探测系统的硬件测试
• 5.2 上位机监控测试
• 5.2.1 PC机软件设置介绍
• 5.2.2 系统功能介绍
• 5.2.3 无线通讯距离测试
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢