1、.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.1引言火災(zāi)是一種受?chē)?guó)內(nèi)外普遍關(guān)注且發(fā)生頻率較高的災(zāi)害，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā) 展，各地的火災(zāi)隱患越來(lái)越多。幾乎每次火災(zāi)都帶來(lái)嚴(yán)重的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損 失。目前大多數(shù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)采用壁掛式或懸頂式節(jié)點(diǎn)安裝方式，以有線的方式回傳 數(shù)據(jù)至管理控制中心并響鈴報(bào)警，但傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警設(shè)施嚴(yán)重依賴固定線路，在火災(zāi) 中很容易因線路損壞而失去作用，因而表現(xiàn)出很大的脆弱性。并且系統(tǒng)的探測(cè)器分布 有限，系統(tǒng)誤報(bào)率與誤動(dòng)作的概率較高。經(jīng)調(diào)查表明，傳統(tǒng)系統(tǒng)主要的不足之處在于 整個(gè)系統(tǒng)采用的是總線型結(jié)構(gòu)，通過(guò)線纜將火災(zāi)探測(cè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)的。這就導(dǎo)致線路 成為整個(gè)系統(tǒng)的命脈，而現(xiàn)實(shí)是線路成為了傳統(tǒng)系統(tǒng)

2、最易受到損壞的環(huán)節(jié)。小動(dòng)物啃 食，環(huán)境腐蝕，尤其在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，線路極易遭到破壞，使系統(tǒng)癱瘓。我們希望設(shè)計(jì) 一個(gè)新型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)來(lái)改善這種現(xiàn)狀，經(jīng)過(guò)思考，我們創(chuàng)新性地用無(wú)線傳感網(wǎng)取代 線纜運(yùn)用于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中。這樣一來(lái)，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，解決了傳統(tǒng) 系統(tǒng)主要缺陷，而且額外的增加了許多優(yōu)勢(shì)。相對(duì)于傳統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 不依賴基礎(chǔ)設(shè)施，能多徑路由、自修復(fù)和自維護(hù)，具有分布式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在部分節(jié) 點(diǎn)損壞時(shí)可通過(guò)重組繼續(xù)工作，擁有大量分布節(jié)點(diǎn)和信息融合機(jī)制，能有效降低系統(tǒng) 的誤報(bào)漏報(bào)率；同時(shí)可避免有線報(bào)警系統(tǒng)線路容易老化或遭到腐蝕、鼠咬、磨損而需 重新布線等麻煩，為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究提

3、供了全新的研究思路和解決方案。無(wú)線傳 輸是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中經(jīng)常采用的一種數(shù)據(jù)傳輸方式，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，利用無(wú)線技術(shù) 更方便、快捷。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) WS(Wireless Sensor Network)即是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融 合和傳輸。傳感器、感知對(duì)象和觀察者構(gòu)成了傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)要素，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò) 綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技 術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。它能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測(cè) 對(duì)象的信息并對(duì)其進(jìn)行處理，處理后的信息通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)

4、絡(luò) 方式傳送給觀察者。具體的來(lái)講， WSN兼具感測(cè)、運(yùn)算與網(wǎng)絡(luò)的能力，通過(guò)傳感器來(lái) 偵測(cè)周?chē)h(huán)境如溫度、濕度、光照、氣體濃度、震動(dòng)幅度等，并由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將搜集到 的信息傳送給監(jiān)控者，監(jiān)控者解讀報(bào)表信息后便可掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況進(jìn)而維護(hù)和調(diào)整相關(guān) 系統(tǒng)。伴隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，以及人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來(lái)越高，將.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.fe /. .、監(jiān)控區(qū)域無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)將是一種必然的選擇。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了一套火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，并通過(guò)使用煙霧傳感器、溫度傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鱽?lái)監(jiān) 測(cè)火災(zāi)信號(hào)，并通過(guò)使用加權(quán)算法來(lái)判斷火災(zāi)的發(fā)生，從而減小了火災(zāi)的漏報(bào)率和誤 報(bào)率。當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生

5、時(shí)，通過(guò)短信報(bào)警器將信息傳遞給用戶，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將信息傳 送到監(jiān)控中心，便于進(jìn)行火災(zāi)救援。該系統(tǒng)的試制成功，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì) 效益和推廣應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)項(xiàng)目可以開(kāi)拓眼界，增進(jìn)求實(shí)創(chuàng)新的能力，培養(yǎng)敢于思考, 積極動(dòng)手的行為習(xí)慣，并且最終達(dá)到完成用于火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的無(wú)線傳感器的設(shè)計(jì) 開(kāi)發(fā)工作能力。2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1檢測(cè)原理本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、傳感器技術(shù)和集成技術(shù)，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生 時(shí)產(chǎn)生的火光、煙霧和溫度變化等信息，通過(guò)傳感器感測(cè)信號(hào)，綜合分析判斷是否發(fā) 生火災(zāi)。如果確實(shí)發(fā)生火災(zāi)，通過(guò)無(wú)線傳感器向火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)送火災(zāi)報(bào)警信息和火 災(zāi)地點(diǎn)。2. 2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)IHE# Jtr,

6、器節(jié)點(diǎn)|圖1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)主要由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（負(fù)責(zé)采集節(jié)點(diǎn)附近溫度和煙霧濃度等數(shù)據(jù)）無(wú)線網(wǎng)關(guān)（以無(wú)線的方式連接無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與管理控制中心）和報(bào)警控制中心（對(duì)上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合并發(fā)出報(bào)警信號(hào)）等幾部分組成。其中各傳感器節(jié)點(diǎn)采用立體式安裝、密集并可控地分布在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)，不僅能夠監(jiān)測(cè)自身周?chē)鷾囟群蜔熿F濃度 等參數(shù)，還能夠通過(guò)多節(jié)點(diǎn)協(xié)作將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到報(bào)警控制中心，并能夠在個(gè)別網(wǎng)絡(luò) -無(wú)線傳感.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.節(jié)點(diǎn)失效后能夠快速自組織地重建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌?報(bào)警控制中心能夠以中斷方式接收傳感 器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，還能夠?qū)χ付▊鞲衅鞴?jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。基于無(wú)線傳感器網(wǎng) 技術(shù)的火災(zāi)

7、報(bào)警系統(tǒng)完全能夠滿足火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)警的要求。同時(shí)，由于在建筑 物內(nèi)安裝無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)節(jié)點(diǎn)位置可靈活控制，更換電池和失效的節(jié)點(diǎn)很方便，從 而可以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障工作。因此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單 ，如圖1所示。2.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是組成火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的基本單位，是構(gòu)成火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)需完成信息采集和數(shù)據(jù)傳遞的功能，節(jié)點(diǎn)中的電源模塊 還負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)，是決定網(wǎng)絡(luò)生存期的關(guān)鍵因素在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中采取了以下 設(shè)計(jì)原則：在元件的選擇上，采用常用器件，同時(shí)考慮兼容通用；分析節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，采 用模塊化設(shè)計(jì)，劃分各模塊的功能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般包括以下幾部分：無(wú)線

8、通信模塊、數(shù) 據(jù)處理模塊（微處理器、存儲(chǔ)器）、數(shù)據(jù)采集模塊（傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器）和電源模塊等，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本設(shè)計(jì)中節(jié)點(diǎn)電路分為傳感器、CC2530莫塊、天線、蜂鳴器和電源。傳感器收到 火災(zāi)信號(hào)后傳輸?shù)紺C2530模塊，通過(guò)比較器將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，然后通過(guò)收發(fā) 器發(fā)送信息。2. 4 CC2530 模塊CC2530是用于IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng).專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.MAC iwafiaUOLIOYRO CTRLfLASH(SoC解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF

9、收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存， 8-KB RAM和許多其他強(qiáng)大的功能。無(wú)線傳輸距離可達(dá)100米。CC2530有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有 32/64/128/256KB 的閃存。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗圖3 CC2530方框圖圖3是CC2530的方框圖。這些模塊大致可以分為三類：CPU和內(nèi)存相關(guān)的模塊；外設(shè)、時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊，以及無(wú)線電相關(guān)的模塊。以下小節(jié)給出了圖3中出現(xiàn)的各個(gè)模塊的簡(jiǎn)短描述。2.4.1 CPU和內(nèi)存

10、CC253x芯片系列中使用的8051 CPU內(nèi)核是一個(gè)單周期的8051兼容內(nèi)核。它有三 INTERFACE*戡垃如gRESETCLOCKCOI1EUSAAT1-yHOCESsoflRA OQ DATA 砂叱.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.種不同的內(nèi)存訪問(wèn)總線（SFRDATA和CODE/XDATA單周期訪問(wèn)SFRDATA和主SRAM 它還包括一個(gè)調(diào)試接口和一個(gè)18輸入擴(kuò)展中斷單元。中斷控制器總共提供了 18個(gè)中斷源，分為六個(gè)中斷組，每個(gè)與四個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 之一相關(guān)。當(dāng)設(shè)備從活動(dòng)模式回到空閑模式，任一中斷服務(wù)請(qǐng)求就被激發(fā)。一些中斷 還可以從睡眠模式（供電模式1-3）喚醒設(shè)備。內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因?yàn)樗ㄟ^(guò)

11、 SFR總線把CPU和DMA控制器和物理存 儲(chǔ)器以及所有外設(shè)連接起來(lái)。內(nèi)存仲裁器有四個(gè)內(nèi)存訪問(wèn)點(diǎn)，每次訪問(wèn)可以映射到三 個(gè)物理存儲(chǔ)器之一：一個(gè) 8-KB SRAM閃存存儲(chǔ)器和 XREG/SFR寄存器。它負(fù)責(zé)執(zhí)行 仲裁，并確定同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)物理存儲(chǔ)器之間的順序。8-KB SRAM映射至U DATA存儲(chǔ)空間和部分 XDATA存儲(chǔ)空間。8-KB SRAM是一個(gè)超低功耗的SRAM即使數(shù)字部分掉電（供電模式2和3）也能保留其內(nèi)容。這是對(duì)于低 功耗應(yīng)用來(lái)說(shuō)很重要的一個(gè)功能。32/64/128/256 KB閃存塊為設(shè)備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲(chǔ)器，映射到XDATA存儲(chǔ)空間。除了保存程序代碼和常量以

12、外，非易失性存儲(chǔ)器允許應(yīng)用程序 保存必須保留的數(shù)據(jù)，這樣設(shè)備重啟之后可以使用這些數(shù)據(jù)。使用這個(gè)功能，例如可 以利用已經(jīng)保存的網(wǎng)絡(luò)具體數(shù)據(jù)，就不需要經(jīng)過(guò)完全啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)尋找和加入過(guò)程。2.4.2時(shí)鐘和電源管理數(shù)字內(nèi)核和外設(shè)由一個(gè)1.8-V低差穩(wěn)壓器供電。它提供了電源管理功能，可以實(shí) 現(xiàn)使用不同供電模式的長(zhǎng)電池壽命的低功耗運(yùn)行。有五種不同的復(fù)位源來(lái)復(fù)位設(shè)備。2.4.3外設(shè)CC2530包括許多不同的外設(shè)，允許應(yīng)用程序設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)先進(jìn)的應(yīng)用。調(diào)試接口執(zhí)行一個(gè)專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。通過(guò)這個(gè)調(diào)試接口， 可以執(zhí)行整個(gè)閃存存儲(chǔ)器的擦除、控制使能哪個(gè)振蕩器、停止和開(kāi)始執(zhí)行用戶程序、 執(zhí)行8051內(nèi)核提

13、供的指令、設(shè)置代碼斷點(diǎn)，以及內(nèi)核中全部指令的單步調(diào)試。使用 這些技術(shù)，可以很好地執(zhí)行內(nèi)電路的調(diào)試和外部閃存的編程。設(shè)備含有閃存存儲(chǔ)器以 存儲(chǔ)程序代碼。閃存存儲(chǔ)器可通過(guò)用戶軟件和調(diào)試接口編程。閃存控制器處理寫(xiě)入和 擦除嵌入式閃存存儲(chǔ)器。閃存控制器允許頁(yè)面擦除和4字節(jié)編程。I/O控制器負(fù)責(zé)所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設(shè)模塊是否控制某個(gè)引腳或 它們是否受軟件控制，如果是的話，每個(gè)引腳配置為一個(gè)輸入還是輸出，是否連接襯 墊里的一個(gè)上拉或下拉電阻。CPU中斷可以分別在每個(gè)引腳上使能。每個(gè)連接到I/O .專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.引腳的外設(shè)可以在兩個(gè)不同的I/O引腳位置之間選擇，以確保在不同應(yīng)用程序中的

14、靈 活性。系統(tǒng)可以使用一個(gè)多功能的五通道 DMA控制器，使用XDATA存儲(chǔ)空間訪問(wèn)存儲(chǔ)器， 因此能夠訪問(wèn)所有物理存儲(chǔ)器。每個(gè)通道（觸發(fā)器、優(yōu)先級(jí)、傳輸模式、尋址模式、 源和目標(biāo)指針和傳輸計(jì)數(shù)）用DMA描述符在存儲(chǔ)器任何地方配置。許多硬件外設(shè)（AES 內(nèi)核、閃存控制器、USART定時(shí)器、ADC接口）通過(guò)使用DMA控制器在SFR或XREG 地址和閃存/SRAM之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，獲得高效率操作。定時(shí)器1是一個(gè)16位定時(shí)器，具有定時(shí)器/PWM功能。它有一個(gè)可編程的分頻 器，一個(gè)16位周期值，和五個(gè)各自可編程的計(jì)數(shù)器/捕獲通道，每個(gè)都有一個(gè)16位 比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器/捕獲通道可以用作一個(gè) PWM俞出或捕

15、獲輸入信號(hào)邊沿的時(shí)序。 它還可以配置在IR產(chǎn)生模式，計(jì)算定時(shí)器3周期，輸出是ANDed定時(shí)器3的輸出 是用最小的CPU互動(dòng)產(chǎn)生調(diào)制的消費(fèi)型IR信號(hào)。MAC定時(shí)器（定時(shí)器2）是專門(mén)為支持IEEE 802.15.4 MAC或軟件中其他時(shí)槽的 協(xié)議設(shè)計(jì)。定時(shí)器有一個(gè)可配置的定時(shí)器周期和一個(gè) 8位溢出計(jì)數(shù)器，可以用于保持 跟蹤已經(jīng)經(jīng)過(guò)的周期數(shù)。一個(gè)16位捕獲寄存器也用于記錄收到/發(fā)送一個(gè)幀開(kāi)始界定 符的精確時(shí)間，或傳輸結(jié)束的精確時(shí)間，還有一個(gè) 16位輸出比較寄存器可以在具體 時(shí)間產(chǎn)生不同的選通命令（開(kāi)始 RX開(kāi)始TX,等等）到無(wú)線模塊。定時(shí)器3和定時(shí)器4是8位定時(shí)器，具有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器/PWM功能。它

16、們有一 個(gè)可編程的分頻器，一個(gè) 8位的周期值，一個(gè)可編程的計(jì)數(shù)器通道，具有一個(gè) 8位 的比較值。每個(gè)計(jì)數(shù)器通道可以用作一個(gè) PWM俞出。睡眠定時(shí)器是一個(gè)超低功耗的定時(shí)器，計(jì)算 32-kHz晶振或32-kHz RC振蕩器的 周期。睡眠定時(shí)器在除了供電模式3的所有工作模式下不斷運(yùn)行。這一定時(shí)器的典型 應(yīng)用是作為實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器，或作為一個(gè)喚醒定時(shí)器跳出供電模式 1或2。ADC支持7到12位的分辨率，分別在30 kHz或4 kHz的帶寬。DC和音頻轉(zhuǎn)換可 以使用高達(dá)八個(gè)輸入通道（端口 0）。輸入可以選擇作為單端或差分。 參考電壓可以是 內(nèi)部電壓、AVDD或是一個(gè)單端或差分外部信號(hào)。 ADC還有一個(gè)溫度傳感

17、輸入通道。 ADC可以自動(dòng)執(zhí)行定期抽樣或轉(zhuǎn)換通道序列的程序。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器使用一個(gè)16位LFSR來(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)，這可以被 CPU讀取或由選 通命令處理器直接使用。例如隨機(jī)數(shù)可以用作產(chǎn)生隨機(jī)密鑰，用于安全。AES加密/解密內(nèi)核允許用戶使用帶有128位密鑰的AES算法加密和解密數(shù)據(jù)。這.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.S0WS0W 百X鶯CJSQXCJSQX寺顯 豊工鶯CJSQXJCJSQXJ崔E Esdsd 崔 olffolff idno 旨一內(nèi)核能夠支持IEEE802.15.4 MAC安全、ZigBee網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層要求的 AES操作。一個(gè)內(nèi)置的看門(mén)狗允許CC2530在固件掛起的情況下復(fù)位自身。當(dāng)看門(mén)狗定時(shí)

18、器 由軟件使能，它必須定期清除；否則，當(dāng)它超時(shí)就復(fù)位它就復(fù)位設(shè)備。或者它可以配 置用作一個(gè)通用32-kHz定時(shí)器。USART 0和USART 1每個(gè)被配置為一個(gè) SPI主/從或一個(gè)UART它們?yōu)镽X和TX 提供了雙緩沖，以及硬件流控制，因此非常適合于高吞吐量的全雙工應(yīng)用。每個(gè)都有 自己的高精度波特率發(fā)生器，因此可以使普通定時(shí)器空閑出來(lái)用作其他用途。2.4.4無(wú)線設(shè)備CC2530具有一個(gè)IEEE 802.15.4兼容無(wú)線收發(fā)器。RF內(nèi)核控制模擬無(wú)線模塊。 另外，它提供了 MCU和無(wú)線設(shè)備之間的一個(gè)接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)， 自動(dòng)操作和確定無(wú)線設(shè)備事件的順序。 無(wú)線設(shè)備還包括一個(gè)數(shù)據(jù)包過(guò)

19、濾和地址識(shí)別模 塊。2.4.5 CC2530引腳如圖4所示圖4 CC2530引腳圖注意：暴露的接地襯墊必須連接到一個(gè)堅(jiān)固的接地面，因?yàn)檫@是芯片的接地連接 點(diǎn)。2.4.6 CC2530-CC2591 模塊隨著社會(huì)的需求，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其低復(fù)雜度、低成本、低功耗、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于片上CC2530的無(wú)線通信部分的發(fā)射功率很小，加上其接收靈敏度也固定在一定水平，這樣就限制了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通 GNDGNDGNDGNDP仁5P1 4P1_3P1_2P11DVDD2RBIASAVDD4AVDD1AVDD2RF_NRFPAVDD3XQSC_Q2XOSCQIAVDD5i

20、I 亠i J E E E.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.信距離，且遠(yuǎn)小于理論值。而在一些特定的應(yīng)用環(huán)境中，如火災(zāi)報(bào)警，要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 間的安放距離達(dá)到一公里以上甚至更遠(yuǎn)。CC2591是一款高性能、低成本的RF前端，集成了開(kāi)關(guān)，電感器，平衡/不平衡 網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)，匹配網(wǎng)絡(luò)，PA功率放大器等功能。可將輸出功率提高 +22dBm接收 靈敏度提高+6dB CC2591可與所有2. 4GHzRF攵發(fā)器、發(fā)送器和SoC連接，大大改善 了 RF性能，實(shí)現(xiàn)用極少的外圍電路實(shí)現(xiàn)高輸出功率。CC2530是符合IEEE 802.15.4的 射頻片上系統(tǒng)。CC2530-CC2591EM包含兩個(gè)評(píng)估模塊和天線。CC2530-CC2

21、591EM!電路板將CC2530 IEEE 802.15.4片上系統(tǒng)和CC2591射頻前端組合在一起，旨在為要求遠(yuǎn)距離(更高輸出功率)和更高靈敏度的IEEE 802.15.4和/或ZigBee?應(yīng)用提供強(qiáng)大的解決 方案。電路中若使用此模塊，理論上可將無(wú)線傳輸距離100米增大到1000米。2. 5 網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(Gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。定乂：在米用不同體系結(jié)構(gòu)或協(xié) 議的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互通時(shí)，用于提供協(xié)議轉(zhuǎn)換、路由選擇、數(shù)據(jù)交換等網(wǎng)絡(luò)兼容功能 的設(shè)施。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個(gè)高 層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互

22、連。網(wǎng)關(guān) 是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備。 在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語(yǔ)言， 甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡(jiǎn)單地傳達(dá) 信息不同，網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)也可 以提供過(guò)濾和安全功能。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)運(yùn)行在 0SI 7層協(xié)議的頂層-應(yīng)用層。本設(shè)計(jì)我們采用億道公司的 EMIOT-WGB-網(wǎng)關(guān)，如圖5所示。其網(wǎng)關(guān)處理器采用 CC2530模塊作為微處理器，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、分發(fā)以及程序測(cè)試，該網(wǎng)關(guān)采用高性 能的CP2012USB轉(zhuǎn)RS232芯片，方便與具有不同操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行RS232通信，并采用了 128*64的圖形LC

23、D顯示屏，直觀數(shù)據(jù)顯示。網(wǎng)關(guān)板的主要硬件資源：RS232轉(zhuǎn)USB接口； 4個(gè)方向按鍵；2個(gè)GPIO接口按鍵；128*64圖形LCD顯示屏；2個(gè)對(duì)稱 的CC2530莫塊的接口插件；1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)mini-USB仿真器接口； 4個(gè)LED 1個(gè)精密可調(diào) 電位器，可以模擬AD信號(hào)。.專業(yè)整理.圖6 LM35D引腳圖.學(xué)習(xí)幫手.2_ VoVD-T*1(W/2. 6傳感器模塊2.6.1溫度傳感器LM35D集成溫度傳感器采用己知溫度系數(shù)的基準(zhǔn)源作為溫敏元件，芯片內(nèi)部則采用差分對(duì)管等線性化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了溫敏傳感器的線性化，也提高了傳感器的精度。與熱 敏電阻、熱電偶等傳統(tǒng)傳感器相比，具有線性好、精度高、體積小、校準(zhǔn)方便

24、、價(jià)格 低等特點(diǎn)，非常適合于常溫測(cè)量工作。LM35D是 一種輸出電壓與攝氏溫度成正比例的溫度傳感器，其靈敏度為10mV/C；工作溫度范圍為 0C -100 C；工作電壓為 4-30V ;精度為土 1C。最大線性誤差為 0.5 C；靜態(tài)電流為80u該器件如塑封三極管(TO-92)如圖6所示。2-輻出(Vo ) GHD 3圖5億道WG網(wǎng)關(guān).專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.圖7 LM35D理想輸出特性曲線與實(shí)驗(yàn)輸出特性曲線對(duì)比LM35D俞出特性如圖7所示，圖中系列1為理想輸出特性曲線，系列2為實(shí)驗(yàn)輸 出特性曲線。從圖7可以看出理想LM35D的輸出電壓與溫度存在著較好的線性關(guān)系， 用最小二乘法擬合得到關(guān)系式 U

25、= 7.05 + 10.02t ,即其靈敏度為10.02mV/ C。但LM35D單電源工作時(shí)測(cè)量的最低溫度理論上是0 C,而實(shí)際上只能測(cè)到2 C左右,溫度計(jì)校準(zhǔn)時(shí)要注意這一點(diǎn)。工作電壓5V時(shí)靜態(tài)電流約為50卩A ,芯片自熱溫升僅為0.1 c左右,熱穩(wěn)定性較好。2.6.2煙霧傳感器MQ-氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃 度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的 電壓輸出信號(hào)。對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢測(cè) 也很理想。這種傳感器

26、可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖8所示（結(jié)構(gòu)A或B）,由微型AI2O3陶瓷管、 SnO2敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)， 加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流。圖9是傳感器典型的靈敏度特性曲線。圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（ Rs/Ro）, 橫坐標(biāo)為氣體濃度。Rs表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值， Ro表示傳感器在 lOOOppm氫氣中的電阻值圖中所有測(cè)試都是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下完成的。圖10是傳感器典型的溫度、濕度特性曲線。圖中

27、縱坐標(biāo)是傳感器的電阻比（Rs/Ro）。Rs表示傳感器在含1000ppm氫氣中不同溫/濕度下傳感器的電阻值，Ro表 示在含1000ppm氫氣、20C /33%RH環(huán)境條件下傳感器的電阻值。溫度C*系列1 系列2圖8 MQ-2結(jié)構(gòu)和外形圖9靈敏度特性曲線.專業(yè)整理.圖11基本測(cè)試電路.學(xué)習(xí)幫手.11 Q1-+-33SRH41 cn一 十-1OX0.!Ct匕gI X-20g70C10N94050&0圖10溫度、濕度特性曲線圖11是傳感器的基本測(cè)試電路。該傳感器需要施加 2個(gè)電壓：加熱器電壓（VH和測(cè)試電壓（VC。其中VHW于為傳感器提供特定的工作溫度。 vc則是用于測(cè)定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻（RL）

28、 上的電壓（VRL。這種傳感器具有輕微的極性，VC需用直流電源。在滿足傳感器電性能要求的前提下，VC和VH可以共用同一個(gè)電源電路。為更好利用傳感器的性能，需要選擇恰當(dāng)?shù)?RLfioVGND令2.6.3火焰?zhèn)鞲衅?專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.匚1丿61 -GND2 - T価廠匚27ZI3 - Output4- Reset5 Ccritrol /olfcge匚366 - Thireshold DiMhairgeB - Vcc匚45ZIJNHB1004是一種遠(yuǎn)紅外火焰?zhèn)鞲衅鳎軌蛱綔y(cè)到波長(zhǎng)在760納米1100納米范圍 內(nèi)的紅外光，探測(cè)角度為60,其中紅外光波長(zhǎng)在940納米附近時(shí)，其靈敏度達(dá)到最大。 遠(yuǎn)紅外火

29、焰探頭的工作溫度為-25攝氏度85攝氏度，在使用過(guò)程中應(yīng)注意火焰探頭 離火焰的距離不能太近，以免造成損壞。火焰?zhèn)鞲衅魅鐖D12所示，當(dāng)周?chē)谢鹪串a(chǎn)生時(shí)，火焰?zhèn)鞲衅鱆NHB1004會(huì)探測(cè)到空氣中紅外線強(qiáng)度的變化，外界紅外光越強(qiáng)，數(shù)值越小；紅外光越弱，數(shù)值越大。圖12 JNHB1004結(jié)構(gòu)圖NE555(Timer IC)為 8 腳時(shí)基集成電路，大約在 1971 年由 Signetics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非常快速且商業(yè)化的Timer IC，在往后的30年中非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電路，后來(lái)基于CMO技術(shù)版本的Timer IC如MOTOROLAMC1455已被大量的使用

30、，但原規(guī)格的 NE555依然正常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡管新版 IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒(méi)變化，所以到目前都可直接的代用。NE555是屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，555系列IC的接腳功能及久上2圖13 NE555引腳圖圖14 NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.運(yùn)用都是相容的，只是型號(hào)不同的因其價(jià)格不同其穩(wěn)定度、省電、可產(chǎn)生的振蕩頻率 也不大相同；而555是一個(gè)用途很廣且相當(dāng)普遍的計(jì)時(shí)IC,只需少數(shù)的電阻和電容， 便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率之脈波訊號(hào)。NE555的作用范圍很廣，但一般多應(yīng)用于單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(Mon ostable Mutlivibrato

31、r)及無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器(Astable Multivibrator )。引腳圖如圖13所示。結(jié)構(gòu)圖如圖14所示。如圖15(a)所示，由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C1構(gòu)成多諧振蕩器，腳2 與腳6直接相連。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)， 利用電源通過(guò)R1、R2向C1充電，以及C1通過(guò)R2向放電端Ct放電，使電路產(chǎn)生震 蕩。電容C1在Vcc/3和2Vcc/3之間充電和放電，其波形如圖15(b)所示。輸出信 號(hào)的時(shí)間參數(shù)是 T=tw1+tw2, tw1=0.7( R1+R2 *C1, tw2=0.7*R2*C1，555 電路要求 R1 與 R2均應(yīng)大于或等于1KQ,

32、但R1+R2應(yīng)小于或等于3.3MQ .圖15多諧振蕩器2. 8 電源模塊電源管理是無(wú)線通訊應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，電源處理得好壞直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的工作和使用。要解決這個(gè)問(wèn)題，硬件上就應(yīng)該從工作芯片的低功耗的選型和電池體積和容量?jī)煞矫婢C合來(lái)考慮。圖 15是整個(gè)系統(tǒng)的電源管理電路框圖。.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.圖15 電源管理電路框圖.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.表1InputsOutputALILHLHHHIL4KL內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 XX系列和負(fù)電壓輸出的79 XX系列，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別 是輸入端,

33、接地端和輸出端用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外 圍元件極少，電路內(nèi)部還有 過(guò)流,過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠，方便,而 且價(jià)格便宜.該系列集成 穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓,如L7805表示輸出電壓為正5V,L7905表示輸出電壓為負(fù)5V.L7805集成穩(wěn)壓器引腳如圖16所示，在典型應(yīng)用電路中,輸入端和輸出端都需接 濾波電容，輸出正5V直流電壓的，構(gòu)成穩(wěn)壓電源電路.78XX系列的穩(wěn)壓集成塊的 極限輸入電壓是36V,最低輸入電壓為輸出電壓的3-4V以上。2. 9其他芯片介紹2.9.1 2 輸入端4與非門(mén)74LS0074LS00引腳

34、如圖17所示。74LS00真值表如表1所示：圖17 74LS00引腳圖.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.2.9.2電壓放大器LM358LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下,.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.B VCC5 IN2 (+)J圖18 LM358芯片引腳圖10 (25.4)Mil虬圖 19 IN4148二極管IN4148是硅材料小功率開(kāi)關(guān)二極管，結(jié)構(gòu)如圖19所示。2.9.4三極管 S8550S8550是一種常用的低電壓,大電流,小信號(hào)的PNF型硅三極管集電極-基極電壓Vcbo： -40V，工作溫度：-55 C to +150 C,和

35、8050 (NPN 相對(duì)。主要用途：開(kāi)關(guān)應(yīng)用、射頻放大。引腳如圖20所示。電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。芯片引腳如圖18所示。DO-352.9.3二極管 IN41483測(cè)量電路設(shè)計(jì)3.1傳感器電路3.1.1溫度傳感器電路如圖21所示，溫度傳感器輸出模擬量，范圍為 0-5V。傳感器1引腳接+5V電源,OUT1: 1 IIN1 (-) 27 OUT2GND、6 W2 H.1 2D (3.0) .200060 (1.5.09 (2.3)(25.4)COLLECTOR引腳圖.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.3引腳接地，2引腳接入CC

36、2530 I/O端口的P0.1 （即CC2530模塊內(nèi)置ADC專換器的 通道1）。3.1.2煙霧傳感器電路如圖22所示，煙霧傳感器輸出模擬量，范圍為 0-5V。傳感器的1、2、3引腳接 +5V電源，5引腳接地，4和6引腳并接接入放大器，經(jīng)放大器放大后接入CC2530I/O 端口的P0.2 （即CC2530模塊內(nèi)置ADC專換器的通道2）。本系統(tǒng)采用的MQ-2半導(dǎo)體煙霧傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱，需要經(jīng)過(guò)前置電 路對(duì)其進(jìn)行放大才能滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。傳感器屬于電阻型，因此只需外 接滑動(dòng)變阻器R10,再經(jīng)過(guò)一個(gè)放大電路即可發(fā)送給 ADC采集。通過(guò)調(diào)節(jié)R10的阻值 控制傳感器輸出電壓Vi。由于

37、系統(tǒng)采用的是單極性供電，所以采用同相比例放大電路， 可以減少硬件開(kāi)銷(xiāo)；反之，如果采用反相放大，則一般需要利用雙極性供電，這就需 要系統(tǒng)額外的利用變壓芯片產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓，這顯然會(huì)造成浪費(fèi)。常見(jiàn)的運(yùn)算放大器中， LM358價(jià)格低廉、使用簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)比較突出，所以本設(shè)計(jì)中的前置放大電路采用 LM358 作為電路的運(yùn)算放大器。如圖22所示，從傳感器的6端出來(lái)的信號(hào)Vi經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的同相輸入端，即 I構(gòu)成的電壓跟隨器，即 V仁Vi,它可以減少電路模塊間由于阻抗引起的干擾；再經(jīng) 過(guò)U構(gòu)成的電壓放大器，但是為保證引入的是負(fù)反饋，輸出電壓Vo通過(guò)電阻R7R8接到反相輸入端，同時(shí)，反相輸入端通過(guò)電阻R9接地。同相

38、比例運(yùn)算電路中反饋的組態(tài)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋， 同樣可以利用理想運(yùn)放工作 在線性區(qū)時(shí)的兩個(gè)特點(diǎn)來(lái)分析其電壓放大倍數(shù)。在圖 22中U構(gòu)成的電壓放大器，引 腳5的電壓、電流為V+、I+，引腳6的電壓、電流為V-、I-,根據(jù)運(yùn)放的“虛短” 和“虛斷”的特點(diǎn)可知I- = I+ = 0所以 V- = Vo * R9/(R7+R8+R)而且 V- = V+ = V1 = Vi.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.則 Vo = Vi *( R7+R8+R) /R9所以本放大電路的放大倍數(shù) A=(R7+R8+RP/R9，此放大電路為同相比例放大電 路，電路中取R9=1K R8=1K R7為100K的滑動(dòng)電阻，因此它可以放大 2-

39、102倍。調(diào) 節(jié)滑動(dòng)變阻器R10使煙霧傳感器的輸出電壓 Vi為0.1V,再調(diào)節(jié)R7為8K使放大電路輸 出電壓Vo為1V,便于采集煙霧傳感器數(shù)據(jù)。同相比例運(yùn)算電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)同相比例運(yùn)算放大電路是一個(gè)深度的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。因?yàn)椴淮嬖凇疤?地”現(xiàn)象，所以其輸入端有較高的共模輸入電壓。(2)電壓放大倍數(shù)A=( R7+R8+R)/R9，即輸出電壓與輸入電壓的幅值成正比，且 相位相同，所以此電路實(shí)現(xiàn)了同相比例放大。(3)由于引入了深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋，因此電路的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低。高輸入阻抗就可以減少放大電路對(duì)前端電路的影響，同時(shí)低輸出阻抗也可以提高自身的抗干擾性，這顯然有利于電路中

40、其他模塊的設(shè)計(jì)。3.1.3火焰?zhèn)鞲衅麟娐啡鐖D23所示，火焰?zhèn)鞲衅鬏敵瞿M量，范圍為 0-5V。傳感器的1引腳接+5V電 源，2引腳串接電阻接地再并聯(lián)接入 CC2530/0端口的P0.3 (即CC2530模塊內(nèi)置ADC 轉(zhuǎn)換器的通道3)。遠(yuǎn)紅外傳感器將外界遠(yuǎn)紅外光的變化轉(zhuǎn)化為電流的變化，在電阻上產(chǎn)生電壓，我 們可以通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器反映為0-2047范圍內(nèi)的數(shù)值。外界紅外光越強(qiáng)，數(shù)值越小。 因此越靠近熱源，計(jì)算機(jī)顯示讀數(shù)越小。根據(jù)函數(shù)返回值的變化能判斷紅外光線的強(qiáng) 弱,從而能大致判別出發(fā)生火災(zāi)。.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.3. 2報(bào)警電路如圖24所示，雙聲報(bào)警電路，接入 CC2530 I/O端口的P1.

41、2。由兩個(gè)555時(shí)基電路組成的兩個(gè)多諧振蕩器。第一個(gè)（U1） 555構(gòu)成低頻振蕩電 路，頻率F1主要由C1、R2決定，3腳輸出頻率為F1的低頻信號(hào)，當(dāng)U1的3腳輸出 高電平時(shí)，第二個(gè)（U2）555構(gòu)成高頻振蕩電路工作，其振蕩頻率 F2主要由C3 R4 決定，且F2遠(yuǎn)大于F1，這樣在U2的3腳輸出為F2的脈波調(diào)制信號(hào)。三極管S8550和與非門(mén)74LS00控制報(bào)警電路的通斷，這里的 74LS00芯片接+9V 電源，當(dāng)CC2530模塊的P1.2端輸出高電平時(shí)，經(jīng)過(guò)與非門(mén)輸出低電平0V,三極管eb級(jí)導(dǎo)通，從而這個(gè)報(bào)警電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，蜂鳴器發(fā)出“滴嘟滴嘟”的聲音。 反之，P1.2端輸出低電平時(shí)，經(jīng)過(guò)與

42、非門(mén)輸出高電平9V,三極管eb級(jí)不導(dǎo)通，電路不報(bào)警。圖24 雙聲報(bào)警電路圖當(dāng)溫度傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞑杉降?路數(shù)據(jù)中有2路以上的數(shù)據(jù)值超過(guò)事先設(shè)定的報(bào)警上限值，則 CC2530模塊的P1.2端輸出高電平。.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.3. 3 電源電路圖25 電源電路圖3. 4 CC2530模塊電路見(jiàn)附錄A3. 5 系統(tǒng)整體電路見(jiàn)附錄 B4系統(tǒng)硬件調(diào)試與誤差分析4. 1原理圖和PCB制作注意事項(xiàng)4.1.1原理圖1、復(fù)雜的原理圖用層次電路圖來(lái)畫(huà)，簡(jiǎn)單的可以不用。2、畫(huà)層次電路圖時(shí)要設(shè)置不同的圖紙編號(hào)，否則規(guī)則檢查時(shí)將會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。3、注意將所有的錯(cuò)誤都去掉，如果有一些沒(méi)有錯(cuò)誤但被打上錯(cuò)誤標(biāo)志的

43、連接線用“ No Error ” 標(biāo)示。4、注意使用標(biāo)準(zhǔn)的器件標(biāo)號(hào)和器件封裝。5、在生成網(wǎng)絡(luò)表時(shí)如果是層次電路圖要注意設(shè)置連接方式為所有的“端口與網(wǎng)絡(luò)”。6、將自己做的元器件和封裝作成一個(gè)庫(kù)，方便日后調(diào)用。4.1.2畫(huà)PCB板需要的注意事項(xiàng)1、原理圖中所有的器件的網(wǎng)絡(luò)連接都正確。2、原理圖中器件的編號(hào)最好通過(guò)自動(dòng)來(lái)設(shè)定。3、在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)要打開(kāi) PCB庫(kù)文件和自己作的PCB庫(kù)文件，否則將出現(xiàn)很多.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.“器件封裝沒(méi)有發(fā)現(xiàn)”的錯(cuò)誤。4、在原理圖檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)電器連接錯(cuò)誤后，將其轉(zhuǎn)化成網(wǎng)絡(luò)表。4.1.3 PCB邊框的設(shè)置1、 可采用兩種方法：A）向?qū)гO(shè)置，B）手工；推薦使用向?qū)А?、

44、使用向?qū)r(shí)要注意設(shè)定內(nèi)電層的設(shè)定，以及布線層的設(shè)定。4.1.4 PCB 設(shè)計(jì)1、 在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表后，先對(duì)器件進(jìn)行布局。2、 布局過(guò)程中可以用自動(dòng)布線功能對(duì)布局結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，如果不理想，可以重 新布局。3、 布局完畢后，要設(shè)置布線規(guī)則。4、 如果是多層板，需要多內(nèi)電層進(jìn)行劃分。5、 開(kāi)始布線，如果是復(fù)雜的電路，要手工布線，如果是簡(jiǎn)單的電路，可以采用 自動(dòng)布線，然后再手工修改的方式。6、 所有網(wǎng)絡(luò)都連接完畢后，就可以開(kāi)始進(jìn)行檢查了，可以通過(guò)“規(guī)則檢查”或 則是“網(wǎng)絡(luò)表比較”的方式；“網(wǎng)絡(luò)表比較”需要導(dǎo)出PCB的網(wǎng)絡(luò)表。7、 檢查無(wú)誤后可以對(duì)“焊盤(pán)”的大小、形狀以及“絲印層”的文字進(jìn)行更改， 然后可以

45、在需要的焊盤(pán)上加上“淚滴”。8然后在重復(fù)檢查一遍。9、如果是多層板，還要注意“內(nèi)電層”是否被過(guò)孔的割斷。4.1.5送加工前的工作1、 檢查各個(gè)焊盤(pán)的過(guò)孔是否已經(jīng)符合要求。2、 檢查各個(gè)元件的位置是否會(huì)互相干涉。3、 加上板號(hào)、公司名稱等信息，方便以后查閱。無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)整體電路圖的 PCB圖如圖26所示，焊接實(shí)物圖如圖27所示 注意：在焊接元器件之前要先對(duì)燒好的板進(jìn)行檢測(cè)， 檢查線路是否有虛焊或短接。.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.4.2 電路調(diào)試4.2.1電源電路的調(diào)試如圖25所示，首先用萬(wàn)用表檢測(cè)電池兩端的電壓是否為9V,若不是則需要更換新的電池，若是則9V電源正常；接著檢測(cè)L7805的3引腳輸出

46、電壓是否為5V,若不是 則L7805可能以損壞，需要你換一個(gè)，若是則 5V穩(wěn)壓電源工作正常；再檢測(cè) D3二極 管的輸出端電壓是否為3.3V，若不是則可能某個(gè)二極管已損壞，需再次檢測(cè)二極管， 若是則電源電路正常，可以使用。4.2.2傳感器電路的調(diào)試（1）如圖21所示溫度傳感器，常溫下，先用萬(wàn)用表測(cè)量 1引腳電壓是否為5V， 3引腳電壓是否為0,再測(cè)2引腳電壓是否為0.3V左右，然后將溫度傳感器貼在熱水 杯上，用萬(wàn)用表測(cè)2引腳的輸出電壓是否變大，若是則溫度傳感器電路正常工作。（2） 如圖22所示，先用萬(wàn)用表測(cè)量煙霧傳感器的1、2、3引腳電壓是否為5V，5引腳電壓是否為0,再調(diào)節(jié)R11使傳感器的4、

47、6引腳輸出電壓為0.1V左右，若輸 出電壓不變則可能R11變阻器或煙霧傳感器出現(xiàn)故障；然后調(diào)節(jié)R7使放大器的7引腳輸出電壓為1V左右，若不能達(dá)到要求則檢測(cè)放大器LM358的電源是否接通或芯片已損壞，也有可能是電路的接線問(wèn)題，若可以則煙霧傳感器電路工作正常。（3）如圖23所示火焰?zhèn)鞲衅鳎扔萌f(wàn)用表測(cè)量1引腳電壓是否為5V,接著測(cè)出2引腳的輸出電壓，然后遮住火焰?zhèn)鞲衅鳎贉y(cè)2引腳的輸出電壓，看是否電壓值變小，若是則火焰?zhèn)鞲衅麟娐氛９ぷ鳌?.2.3報(bào)警電路的調(diào)試如圖24所示，首先將 P1.2端懸空(高電平)測(cè)試報(bào)警器是否發(fā)出“滴嘟滴 嘟” Of!n39e8CK0e-2O(M2BJ)劭崙孝阮I(lǐng)T L

48、51E320護(hù)IQW7 rt n図fij 11 POU四口 SXJ SPSTl*3 L76O5圖26無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) PCB圖S!；3JjiMiie圖27無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)物圖.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.2種聲音，若是則報(bào)警電路工作正常。(1) 若沒(méi)有任何聲音：用萬(wàn)用表檢測(cè)與非門(mén)74LS00的輸出端口 丫1是否為低電平0V,是則正常，測(cè)三極管S8550的eb級(jí)是否導(dǎo)通，ec級(jí)是否導(dǎo)通，導(dǎo)通則沒(méi) 問(wèn)題，測(cè)NE555芯片U1、U2的8引腳電壓是否為5V, 1引腳電壓是否為0,是則正 常，測(cè)U1的3引腳是否有電壓輸出，U2的3引腳是否有電壓輸出且輸出電壓在 2V-2.5V左右變動(dòng)，若有則可能是蜂鳴器的問(wèn)題

49、，可直接在蜂鳴器的兩端加+5V電壓看是否有聲音發(fā)出；(2) 若只有一種聲音，就要用萬(wàn)用表仔細(xì)檢測(cè)芯片 U1部分是否正常工作。4.3誤差分析在測(cè)量?jī)x器的實(shí)際使用中，造成誤差的來(lái)源很多，通常是多種誤差源綜合作用的 結(jié)果。就本系統(tǒng)而言，誤差分析有以下幾個(gè)方面：(1)本系統(tǒng)選用的LM35D溫度傳感器以實(shí)驗(yàn)箱中儀器測(cè)得值為實(shí)際值，溫度對(duì)比 如表2所示。表2溫度對(duì)比(單位C)實(shí)際值26.1326.0826.0526.0025.9625.8625.7525.9625.64測(cè)量值26.7527.0023.7526.5026.7526.2526.5023.5026.50絕對(duì)誤差0.620.92-2.30.50.

50、790.390.75-2.190.86相對(duì)誤差(%2.373.528.831.923.041.512.918.443.35由上表數(shù)據(jù)可得，溫度誤差范圍在-2.3 C 0.92 C內(nèi)，平均絕對(duì)誤差為1.04 C, 平均相對(duì)誤差為3.99%。有傳感器自身性質(zhì)不同引起的誤差；公式計(jì)算方法不同引起 的誤差：如傳感器的輸出并非絕對(duì)的線性，在試驗(yàn)時(shí)未進(jìn)行線性修正，所以實(shí)際值與 理論值有偏差。(2)本系統(tǒng)選用MQ-2型半導(dǎo)體陶瓷式煙霧傳感器，煙霧濃度與輸出電壓存在一定 的非線性。電子元器件參數(shù)的離散性、溫度不穩(wěn)定性造成的誤差傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱。如煙霧傳感器需要過(guò)數(shù)據(jù)采集前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電

51、平調(diào)整， 滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。運(yùn)放誤差是造成前置放大誤差的主要原因，運(yùn)放的輸 入失調(diào)電壓，輸入失調(diào)電流是影響電路精度的重要因素。本設(shè)計(jì)選用高輸入阻抗、低 噪聲的放大器，可以滿足要求。另外所選的阻容器件都是經(jīng)過(guò)精確測(cè)量后再焊接上去 的，并經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)試以獲得最佳性能。(3)環(huán)境、外部噪聲引起的誤差。環(huán)境因素包括環(huán)境溫度、濕度、空氣中的塵埃 .專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.等。對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，空氣中的成分對(duì)系統(tǒng)的探頭和單片機(jī)及其外圍電路影響很小，在.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手.$ t 1 厲 0IB 詢碼 知倂辛?xí)蘒 Z 沖 2D 12-5-24 IS 19 ft?遇ASM詢館佃 2012-5-4 l& 10

52、酣 EltVr窪4 郵冷訴It ie n foiz id 20U-5-24 ! 16 M eoij-s-?* i is S3 Mis-M* i le ts 和M譏皿諂g啤g 申毫”7245TZWJWImmMW1T2?24BMOMJTOM54預(yù)72*1T2U3TWIS4JSGStBfl72417241TOK 370M55O54K)72lT 託t37S imKIlS4W1 M-.W1tt霑x; mi林制ig.人珀2 eio 琵丫説劃t暮*100火焰g OTilQIn 23跖匕 環(huán) S! SOI00丸坊es-ao Mftl火藉 2 10is 23pdea： 83 妙 iDojda.g o?町 m 擔(dān)

53、iroQ.jjAu*：i uno 星矗 賈( (BU 曰t舸 S lt山比豊M乾 41 100,8:2 15-10Aff rsE * 韓 i viOo.AiMi i w-iu 221-3 00 火越 2 如山M：n SLMHOO. Afls2 Wioo I M-ID2lOdDI z TFssxmitmitK rrsxmiwonic進(jìn)行測(cè)量時(shí)不用進(jìn)行補(bǔ)償。但環(huán)境溫度、濕度對(duì)傳感器有一定的影響。另外，系統(tǒng)還 受到各種外部電磁噪聲的干擾，在電路板布線時(shí)，注意抗干擾設(shè)計(jì)。5軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)與系統(tǒng)測(cè)試Visual Studio是微軟公司推出的開(kāi)發(fā)環(huán)境。是目前最流行的Win dows平臺(tái)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。Visual Studio可以用來(lái)創(chuàng)建 Windows平臺(tái)下的 Windows應(yīng)用程 序和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，也可以用來(lái)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、智能設(shè)備應(yīng)用程序和Office 插件。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)到8.0 版本，也就是 Visual Studio 2005。Visual Studio 2005 是基于.NET2.0框架的。它是一種單平臺(tái)多語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)工具，使用它我們