火灾报警器设计

开题思路

一．硬件组成

报警器硬件由温度烟雾信号采集模块、声光报警模块以及单片机与通信模块组成，组成

数据采集模块 组成声光报警模块，组成通信模块 ，包括烟感传感器和温感传感器，将现场

温度 烟雾等非电信号转化为电信号。

报警系统结构图

经过信号调理电路 将传感器输出的电信号进行调理 放大 滤波等 使之满足 转换的要

求 为 转换电路 完成将温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号到数字信号的转换 ，声光

报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警、异常报警、故障报

警 火灾报警功能，单片机与通信模块由单片机串行端口扩展芯片和电平转换电路组成 实现

报警器。

二.软件编程

数据采集部分的程序设计包括驱动和进行A/D转换,分别由子程序, 温度转换 和烟雾浓

度转换完成单片机接收转换好的数据存入指定内存单元由中断服务程序完成，每次驱动 转

换后等待外部中断 中断到来说明 转换已经完成 通过中断服务程序读取转换得到的数据，

为了降低误报率 系统采用了多次采集 多次判断的方法 每次数据采集后根据得到的数

据对现场情况进行判断：

1. 对温度和烟雾进行了两次数据采集与判断

2. 对室内烟雾及温度突变进行报警

3. 如果出现硬件故障，能发出故障报警

4. 如果只有一种参数出现异常，如烟雾浓度过大或发出火灾警报，并及时将火灾信息

上报消防指挥中心。

三.技术改进

以上方法采用有线的火灾报警器设计，随着现代科技的发展，无线技术在各领域都已

投入使用，摆脱了电线的控制，并能更加适应于任何作业环境。

3.1红外线技术改进

红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，他在各领域都得到广泛的应用。由

于他是不可见光，因此用他作防盗监控报警器，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使

用，而且抗干扰能力强。这种监控报警装置广泛应用于博物馆、单位要害部门和家庭的

防护。.

通信模块采用红外发射、红外接收方式。通常红外发射电路都是采用脉冲调制方式。

红外接收电路首先将接收到的红外光转换为电信号并进行放大和解调出用于无线发射电

路的调制信号。当单片机处理报警信号后，经过电平转换，驱动红外器件，发出脉冲，

接收电路接受脉冲信号，将信号调制，启动报警电路，从而起到报警作用。

3.2蓝牙技术改进

市场上现有的监控设备也往往不能满足用户的远程查询要求，而且误报率也比较高。

于蓝牙技术的家庭监控报警系统，能够实时监控终端探测设备的数据，并在有突发事件时及

时报警；同时该系统还能满足用户随时通过控制中心来统筹管理家居的要求。

采用ROKl01007蓝牙模块，ROKl01007蓝牙模块是Ericsson公司生电子设备中实现蓝

牙功能的短距离通信模块。该蓝牙模块是由基带控制器、快闪式存储器、PBA31301／2无线

电收发器3个芯片组成。其同时支持数据和语音的传递，通过一个符合USB2．0规格的USB

接口或一个UART／P口来实现模块和主机控制器之间的通信。它的VCC电源典型值为3．3V。

PORl01007符合蓝牙1.1规范要求，支持多操作点工作方式，通过了FCC和ETSI认可。

当单片机处理报警信号后，经过电平转换，驱动红外器件，发出信号，接收电路接受蓝

牙信号，将信号调制，启动报警电路，从而起到报警作用。

3.3 GPRS技术改进

通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户

可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方

式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，

并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。

通信模块改为采用GPRS模块，通过与网络连接，接入经过服务器授权后，由服务器分

配地址，在报警设备受到火灾信号时，通过网络进行与报警设备连接，并发出报警信号。

3.4 zigbee技术改进

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。

主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周

期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类

似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

Zigbee技术采用动态路由，所谓动态路由是指网络中数据传输的路径并不是预先设定的，

而是传输数据前，通过对网络当时可利用的所有路径进行搜索，分析它们的位置关系以及远

近，然后选择其中的一条路径进行数据传输。在我们的网络管理软件中，路径的选择使用的

是“梯度法”，即先选择路径最近的一条通道进行传输，如传不通，再使用另外一条稍远一点

的通路进行传输，以此类推，直到数据送达目的地为止。在实际工业现场，预先确定的传输

路径随时都可能发生变化，或者因各种原因路径被中断了，或者过于繁忙不能进行及时传送。

动态路由结合网状拓扑结构，就可以很好解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。

四.各技术改进对比

4.1.优点

1.红外

·其使手机和电脑间可以无线传输数据;

·可以在同样具备红外接口的设备间进行信息交流;

·同时红外接口可以省去下载或其他信息交流所发生的费用;

·由于需要对接才能传输信息，安全性较强;

2.蓝牙

·蓝牙工作在全球开放的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段；

使用跳频频谱扩展技术，把频带分成若干个跳频信道（hop channel），在一次连接中，无线

电收发器按一定的码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道；

·一台蓝牙设备可同时与其它七台蓝牙设备建立连接；

·数据传输速率可达1Mbit/s；

·低功耗、通讯安全性好；

·在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通讯视角和方向要求；

·支持语音传输；

·组网简单方便

·

高速数据传输速度10倍于GSM，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视

频文件

·永远在线

·仅按数据流量计费

·低功耗: 由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因

此ZigBee设备非常省电。

·成本低： ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5—2.5美元, 并且

ZigBee协议是免专利费的

·时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms,休眠激

活的时延是15ms, 活动设备信道接入的时延为15ms。

·可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送

数据的竞争和冲突。

·安全： ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证，

采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性

4.2缺点

1.红外

·通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断；

·红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差.

2.蓝牙

·SM频段是一个开放频段，可能会受到诸如微波炉、无绳电话、科研仪器、工业或医疗设

备的干扰。

·病毒易通过蓝牙感染系统

·相对于无线专网成本不算低，性价比优势不大，而通信协议比专网复杂很多，入门有一定

难度

·受公网业务开通状况及信号覆盖范围的影响较大，能否在某处使用，完全取决于运行商的

系统建设情况，不如无线专网灵活。

·实时性差，尤其是节假日系统的负荷会达到高峰（如短信、彩信成倍增长），系统及网络

堵塞严重，信息不畅，不能及时发送或收到有用信息，贻误大事。

·系统安全性较差，由于GPRS是通过互联网发送数据，而目前的网络安全性不高，越来越

容易受到攻击，造成瘫痪。

·服务质量受制于运营商的服务

·协议占带宽的开销量对信道带宽要求较高

·受外界条件影响大

·各家的zigbee通信协议互不兼容，极大的阻碍了设备的统一性

·大多数zigbee协议还没开源

4.3技术参数

距离: 产业： 速度： 成本：

红外 0-10米 近乎淘汰 57600K/bps~19200K/bps 几元-几十元

蓝牙 10-100米 已经普及 .1Mb/s~2.1Mb/s 几十元—几百元

GPRS 无限制 普及 56~115Kbps（3G在几百kbps以上） 按流量计算

Zigbee 5m-几百米 普及 250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s 6美元左右