烟雾报警器的出现
报警电路
报警电路如图2所示。msp430内部的定时器a能产生周期和占空比可调的脉宽调制（pwm）信号。pwm信号由p1.3引脚输出，经三极管放大之后驱动蜂鸣器。pwm信号占空比设定为50%；改变信号频率可以调节蜂鸣器声音的大小，本系统设定为1khz（频率为1khz时，本报警器报警声音分贝数最大）。
低电压监测电路
电池经过长时间的工作后，自身的电压会逐渐降低，以至于无法维持报警系统正常工作。烟雾报警器对电池供电的稳定性具有严格要求。本烟雾报警器具有对电源低电压的自动监测功能。
低电压监测电路如图3所示。p1.1输出高电平使q4、q5导通，vdd在r11上的压降通过单片机p1.2引脚进入msp430片内a/d转换器，此时p1.2作adc的输入通道a2。电压信号经a/d转换后与设定的电压阈值作比较，从而判断电源电压是否正常。图3所示vdd表示的是系统供电电池的电压，本报警器选用9v干电池供电。vdd经过电压转换后变成3.3v的vcc。系统软件
信号数据处理
尽管许多烟雾报警器采用单片机来处理信号，但仍存在较高的误报率，其中一个重要的原因在于对信号的处理不够合理。本报警器在信号数据处理的程序设计上采用了模糊推理滤波的思想，以提高系统的自适应能力从而降低误报率。
火灾现场的环境复杂，火灾信号也具有很大的随机性，传感器探测到的烟雾参数是无法预知和不确定的。环境变化和探测器系统内部噪声对烟雾参数会产生干扰，需要将a/d转换后的数据经过滤波处理，并要求信号处理算法能够适应各种环境因素变化的影响，自动调整报警参数以达到既能快速探测火灾又有降低误报率的目的。
模糊数学中的模糊逻辑理论较好地解决了采用精确计算和布尔逻辑难以确定的问题，因此在软件设计中，信号数据处理程序采用了模糊逻辑算法以解决外界干扰的模糊性和报警阈值变化之间的关系，从而达到提高探测器可靠性的目的。首先对经过a/d转换后的烟雾信号模糊化，具体如下：当烟雾信号值x小于阈值b0时，认为没有出现火警；当信号值x大于阈值b1时，认为出现火警；当信号值x介于b0和b1两个阈值之间时，认为可能出现火警，并且x越大越接近b1时，火警出现的根据越充分。模糊化隶属度函数如下：
式中，a为反应火灾出现可能性的模糊量，f(x)为相应的隶属度。
外界环境的干扰信号带来的影响是瞬态的，可采用窗口移动滤波法来提高抗干扰能力。滤波函数如下：窗口大小取值为5，当连续有5次f(x)值不为零时，计算k值，判断k值是否超过阈值k0，如果k大于或等于k0时立即报警，否则不报警。
在上述信号数据处理过程中，模糊量a是一个与温度相关的值。报警器在探测烟雾的同时，还通过温度传感器对现场环境温度进行监测。a与温度的对应关系表预先存入单片机中，单片机根据监测到的环境温度来查找该关系表，以确定a的值。阈值b0、b1和k0是3个关系报警器精度的量，需合理设置
[1] 责编:luzi
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