基于无线传感网火灾探测报警系统硬件设计教程分析.pptVIP

基于无线传感网火灾探测报警系统硬件设计 —— 设计要求 ： 低功耗 较高处理速度 廉价的传感器网络节点 通信协议实现符合IEEE802.15.4标准 工作在2.4GHz频段上 能够采集环境中的温度、烟雾等信息并报警 火灾探测报警系统总体结构图 无线传感器网络节点 一、本设计系统的组成 ＣＣ２5３０模块 网关 传感器模块 报警模块 电源模块 1、CC2530模块 CC2530 是用于IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其他强大的功能。无线传输距离可达100米。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。 CC2530内部构成 CC2530芯片 CC2530电路原理图 2、网关 网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。定义：在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互通时，用于提供协议转换、路由选择、数据交换等网络兼容功能的设施。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层--应用层。 本设计我们采用亿道公司的EMIOT-WGB-1网关，如图5所示。其网关处理器采用CC2530模块作为微处理器，主要负责数据采集、分发以及程序测试，该网关采用高性能的CP2012 USB转RS232芯片，方便与具有不同操作系统的计算机进行RS232通信，并采用了128*64的图形LCD显示屏，直观数据显示。网关板的主要硬件资源：RS232转USB接口；4个方向按键；2个GPIO接口按键；128*64图形LCD显示屏；2个对称的CC2530模块的接口插件；1个标准mini-USB仿真器接口；4个LED；1个精密可调电位器，可以模拟AD信号。 3、传感器模块 传感器选用： 温度传感器LM35D 烟雾传感器MQ-2 火焰传感器JNHB1004 温度传感器LM35D LM35D 集成温度传感器采用己知温度系数的基准源作为温敏元件,芯片内部则采用差分对管等线性化技术,实现了温敏传感器的线性化,也提高了传感器的精度。与热敏电阻、热电偶等传统传感器相比,具有线性好、精度高、体积小、校准方便、价格低等特点,非常适合于常温测量工作。 LM35D是一种输出电压与摄氏温度成正比例的温度传感器，其灵敏度为10mV/℃；工作温度范围为0℃-100℃；工作电压为4-30V；精度为±1℃。最大线性误差为±0.5℃；静态电流为80uA。该器件如塑封三极管（TO-92）如图6所示。 烟雾传感器MQ-2 　 MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。 传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。 器件特点：1、在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度 2、对液化气、丙烷、氢气 的灵敏度较高 3、长寿命、低成本 4、简单的驱动电路即可 5、体积小，安装方便 火焰传感器JNHB1004  JNHB1004是一种远红外火焰传感器，能够探测到波长在760纳米～1100纳米范围内的红外光，探测角度为60，其中红外光波长在940纳米附近时，其灵敏度达到最大。远红外火焰探头的工作温度为-25摄氏度～85摄氏度，在使用过程中应注意火焰探头离火焰的距离不能太近，以免造成损坏。 火焰传感器如图12所示，当周围有火源产生时，火焰传感器JNHB1004会探测到空气中红外线强度的变化，外界红外光越强，数值越小；红外光越弱，数值越大。 4、报警电路 由两个555时基电路组成的两个多谐振荡器。第一个（U1）555构成低频振荡电路，频率F1主要由C1、R2决定，3脚输出频率为F1的低频信号，当U1的3脚输出高电平时，第二个（U2