烟雾报警器的出现
基于msp430的烟雾报警器优化设计_嵌入式_嵌入式开发培训_嵌入式开发_arm技术_手机开发_嵌入式操作系统_单片机_pcb设计_中国it实验室
输入您的搜索字词
提交搜索表单
您现在的位置：>>>>>>>>正文
基于msp430的烟雾报警器优化设计
佚名
20081110
引言
传统的烟雾报警器一般由烟雾传感器和烟雾探测芯片构成，探测芯片接收传感器信号并进行处理，从而判断是否有火灾发生。这种烟雾探测器结构简单、成本低，但存在误报率高和环境适应能力差的缺点。为了解决这一问题，单片机被嵌入到报警器中，以识别传感器因环境影响而产生的干扰信号。但是这样做又带来了其它方面的问题：
（1）采用一般的单片机，比如51单片机，会大大增加报警器的功耗，这对于长时间需要电池供电的烟雾报警器而言是不能接受的；
（2）传感器产生的是微弱的模拟信号，这一信号要经过放大、模数转换之后才能被单片机处理。采用独立的a/d转化电路不仅增加了系统的功耗，还降低了系统的可靠性；
（3）单片机软件设计不合理，致使报警器误报率较高，操作控制也不灵活。
针对上述情况，本设计以ti公司的msp430单片机为核心器件设计了一款烟雾报警器。在软件设计中采用模糊滤波算法，提高了单片机对环境的监测能力和自适应能力。
系统硬件设计
msp430单片机简介
msp430系列单片机是ti公司推出的16位超低功耗的混合数字信号处理器，它针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上。msp430是基于精简指令集（risc）结构的16位单片机，使用8mhz晶振工作时，指令速度可达8mips。msp430单片机的电源采用1.8v～3.6v低电压，ram数据保持方式下耗电仅为0.1μa，i/o输入端口的漏电流最大仅50na。
msp430有正常工作模式(am)和5种低功耗工作模式(lpm0～lpm4)。当电源电压为3v时，各种模式的工作电流分别为am:340μa；lpm0:70μa；lpm2:17μa；lpm3:2μa；lpm4:0.1μa，单片机可以方便地在各种工作模式之间切换。msp430的超低功耗使其在报警系统、便携式设备等对供电要求非常苛刻的应用中表现出优良的特性。msp430系列单片机结合了ti公司高性能的模拟技术，各成员都集成了较丰富的片内外设（视不同型号而定），这些外设包括多通道高精度的adc和dac、片内模拟比较器、多个具有pwm功能的定时器、片内usart、硬件乘法器、液晶驱动器、看门狗定时器（wdt）、片内数控振荡器(dco)、大量的i/o端口以及大容量的片内器等，单片可以满足绝大多数的应用需要。msp430的高集成度使应用人员不必在各种外设上花太多的精力，便可以方便地设计出真正意义上的单片系统。
本设计采用msp430f2254，其主要参数如下：16kb的flashrom、512b片内ram、32个i/o口、12通道10位的adc、3个16位定时器a和3个16位定时器b。
硬件电路设计
烟雾探测电路
烟雾探测采用光电传感器，传感器及放大电路如图1所示。传感器电路主要由红外发射管d1和红外接收管d2构成，探测信号经过放大之后被单片机接收。d1和d2被置于光电感应室（俗称：迷宫）中，二者之间有障碍，d1发射的红外线不能直接被d2接收，当有烟雾进入迷宫时，红外线经烟雾折射后被d2接收，继而转化成电信号，以此检测烟雾的存在。单片机每隔一段时间由i/o端口p1.6输出高、低电平，控制d1发射红外线和停止发射，以探测烟雾。传感器间歇性地工作，便于降低功耗。集成运放的电源由单片机经p1.5提供。同样，只有在传感器工作时，运放才相应地对接收信号作放大处理，避免连续工作以降低功耗。信号经放大后通过单片机的p1.4引脚进入msp430片内a/d转换器，避免了设计独立的a/d转换电路，既降低了功耗，同时也提高了系统的可靠性。p1.4作为adc的输入通道a7。