【正文】 (2)工作頻帶范圍:2400MHz~。 CC2500 的選擇性和敏感性質數(shù)超過了 標準的要求，可確保距離通信的有效性和可靠性，且其數(shù)據傳輸速率最高可達 500kbps，因此可以現(xiàn)多點對多點的快速組網。而且 CC2500 可通過掃描 的數(shù)字 RS 尋找最佳工作通道。CC2500 具有片上載波感應指示燈和數(shù)字 RSSI 輸出，有助于提高無線鏈路的質量。CC2500 基于 Chipeon 公司的 Smart RF03 技術，以 工藝制成。 （6)綜合考慮以上幾個因素，在設計中選擇 Chipeon 公司的 CC2500 無線射頻芯片。而采用串口傳輸?shù)男酒?，應用及編程非常簡單，傳送的效率很高，標稱速率就是實際速率 （5)收發(fā)芯片的封裝和管腳數(shù)。 （4)收發(fā)芯片的數(shù)據傳輸是否需要進行曼徹斯特編碼。有些芯片似乎比較便宜，可是外圍元件使用很多昂貴的元件，如變容管、聲表濾波器等。 （3)收發(fā)芯片所需的外圍元件數(shù)量。 （2)功耗。（l)發(fā)射功率。無線射頻收發(fā)芯片的工作頻段有 433MHz，968MHz，以及 ZigBee 使用的 等等。工程的建立、設置、編譯/匯編及連接產生目標文件的方法非常易于掌握。圖48Keil 軟件工作界面應用 Keil 進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為:編寫源程序并保存一建立工程并添加源文件一設置工程一編譯/匯編、連接，產生目標文件一程序調試。其 以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為 μvision（通常稱為 μV2） ，μVision 包含:編譯器、匯編器、實時操作系統(tǒng)、項目管理、調試器。 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境與開發(fā)工具本系統(tǒng)設計中，采用 KeilC51 軟件來進行編程調試。發(fā)射程序將建立的數(shù)據包通過單片機 SPI 接口送至射頻發(fā)生模塊輸出。 L A P 編程接口S P I 接口A / D 轉換接口I / O 口煙霧傳感器電平轉換P C 主機能量提供射頻模塊 圖 47 系統(tǒng)整體連接示意圖 系統(tǒng)的軟件由數(shù)據采集端和數(shù)據接收端程序組成，包括初始化程序、發(fā)射程序和接收程序。根據預先設定的有關規(guī)則，將這些數(shù)據轉換為適當?shù)膱缶瘎幼髦笜?，相應的發(fā)出預報警。傳感器測試到火災信號，然后再由火災控制中心對這些數(shù)據進行計算處理和統(tǒng)計評估。(3)接收主機控制信號，完成數(shù)據交換。在系統(tǒng)設計中，微控制器需要實現(xiàn)的功能以及外圍模塊有以下幾個部分:(l)控制無線射頻模塊完成數(shù)據接收與發(fā)送。對于如此多的控制點要實時地采集各類參數(shù)和狀態(tài)，還要進行數(shù)據的處理和通信，單個微控制器是無法實時完成以上工作的。無線傳感器將探測到的火災信號通過 ZigBee 無線通信方式發(fā)送至數(shù)據集中器，數(shù)據集中器將收集的數(shù)據送至火災監(jiān)控中心，再由火災監(jiān)控中心對這些數(shù)據進行計算處理和統(tǒng)計評估。欠壓中斷通知是一個很實用的功能，由于掉電通知到掉電還有段時間，它可以讓程序在即將掉電時，及時保存一些必要的參數(shù)。STC89 的復位功能可在一定程度上避免此類事件發(fā)生。STC89 只需改變一個狀態(tài)即可完成軟件復位，減少軟件開銷。上電復位:基本同 8051 相似，但同時增加了一項功能，就是軟件可編程在復位時從 REST 腳輸出 32 個復位脈沖，去復位外部設備，保證外部設備的同步，省略外部復位電路。它的優(yōu)點包括減少軟件開銷及提高精度。脈寬調制器。高速輸出。 （4)可編程計數(shù)器陣列STC89 的可編程計數(shù)器陣列(PCA)是一個 16bit 的定時器，擁有 5 個 16bit 捕捉/比較模塊，每個模塊均可有以下幾種模式:上升沿/下降沿捕捉。當程序運行在 Blockl 是，可編程的是 Block0。 （3) STC89 系列單片機 IAP 技術 IAP 功能就是在線應用可編程，利用該功能，就可以將本不具有 EEPROM 的單片機具有相當于 EEPROM 的功能，而且存儲空間遠大于 EEPROM。啟動時，首先執(zhí)行 ISP 引導碼，確認是程序下載，還是正常啟動。ISP 主要應用于在線(或遠程)升級，通過執(zhí)行ISP 引導碼改寫用戶程序，無須編程器，無須親臨現(xiàn)場。2 個 Flash 存儲塊在物理上 Block0 在前，Bloekl 在后。768 字節(jié)的片內擴展 RAM(地址:000H 一 2FFH)與外部擴展 RAM 地址重疊，單片機可通過軟件設置 ，決定是否適用片內擴展RAM。E E P R O MD a t a F l a s h看門狗A D2 K 8 KI S P 引導碼雙數(shù)據指針6 / 1 2 / 3 2 / 6 4 K字節(jié) F l a s h4 個八位并行端口+P 4 . 0 P 4 , . 34 個 I / O 端口S T C 單片機U A R T ( 串口 )3 個定時器1 2 8 0 S R A M 圖 45 STC89 系列單片機結構示意圖 STC89 系列單片機主要有以下幾個方面特點: （1) 1Kbit 片內 RAM(數(shù)據存儲器) 普通 8051 系列單片機片內 RAM 只有 128(8051)或 256(8052)字節(jié)。STC89 系列單片機具有超低功耗和超強抗干擾性等特點。圖 44 離子感煙火災報警器實物圖 微控制器的選型與整體模塊設計 STC89 系列單片機 STC89 系列單片機是 MCS51 系列單片機的派生產品。整個裝置內設有金屬屏蔽層，可防止外部各種信號干擾。探測報警器安裝后，一般每一個月要自檢一次，檢查報警等各種功能是否正常，為此設置了一個自檢按鈕，安裝在殼體的外部，以供用戶自檢使用。Rl、RV2 和 V3 是當接成區(qū)域報警同時用來保護芯片免遭意外干擾或靜電等造成損壞。圖 43中，R8 用來設置電池欠壓告警值，可以根據需要來進行調整，R7 用來設置探測靈敏度，R4 為定時電阻，一般選用 。蜂鳴器 Xl 共有三個級，分別為 B 極、S 極、F 極。當為一短促的嘟嘟聲，且 Vl 發(fā)光二接管不亮則為探測報警器的靈敏度級別有所降低，提醒用戶進行適當?shù)木S護，以提高其探測靈敏度。當只有刺耳的報警聲，而發(fā)光二極管不亮時，為本區(qū)域探測網中其他地方報警，提醒用戶注意危險。通過報警聲音和發(fā)光二極管 Vl 的閃爍等來判定所處的各種狀態(tài)。 圖 43 火災自動探測報警器原理圖 圖 43 中，離子室里的離子電流隨著探測現(xiàn)場的煙霧變化而變化。為提高噪聲抑制能力，它同其信息交換，主要采用電流傳輸方式。MC14468 還可工作于自檢模式，用來檢測裝置的工作狀態(tài)，將腳 1 接模擬檢測出有煙等情況。煙霧探測的靈敏度和電池欠壓告警值可通過外接電阻來設置，它們電阻分壓網絡，通過腳 3將一電阻接到 VDD 可設置電池欠壓告警電壓值，將一電阻接至 VSS 可設置靈敏度級別，靈敏度級別的設置。在煙霧報警過程中，將禁止電池欠壓報警，同時二極管指示燈閃亮，頻率約 1Hz。 當 MC14468 一旦檢測到有煙霧時，振蕩器的振蕩周期變?yōu)?40ms，壓振蕩驅動電路啟動，啟動使能輸出為維持高電平 160ms 后，停止 80ms。每 24 個周期檢測一次電池電壓是否正常，是通過與比較器中的一個齊納穩(wěn)壓二極管相比較而得出。每一 秒周期內，內部的電源都提供給整個芯片工作。內含有振蕩器、定時器、鎖存器、報警控制邏輯電路和高輸入阻抗的比較器、電阻網絡等。 MC144671 和 MC14468 為雙列直插式(DIP)16 腳封裝，其引腳排列如圖 41 所示可看出它具有直接同離子室中的各極相連的引腳和發(fā)光二極管驅動輸出腳等。 (6)MC144671 具有電池極性反接保護功能。 (4)電池欠壓報警，電池電壓報警點可通過外接電阻設置。 (2)內含壓電式蜂鳴器的驅動電路，可以直接驅動蜂鳴器。當探測到煙霧時，能通過外接的壓電式換能器和內部的驅動電路發(fā)出報警聲。 結構特點及引腳說明 煙霧檢測芯片 MC14468 是美國摩托羅拉(Motorola)公司生產的離子感煙探測報警專用芯片。特別是在抗潮能力方面，單源式離子感煙探測器的性能比雙源式好得多。在火災探測時，探測器的煙霧檢測室(外室)和補償室(內室)都工作在其特性的靈敏區(qū)，利用凡電位的變化量大小反映進入的煙霧濃度變化，實現(xiàn)火災探測。 采用雙源反串聯(lián)式結構的離子感煙探測器，可以減少環(huán)境溫度、濕度、氣壓等條件變化引起的對離子電流的影響，提高探測器的環(huán)境適應能力和工作穩(wěn)定性。選用 A/D 或 A/F 轉換和編碼傳輸電路，可以構成編碼型類比感煙探測器。 在感煙式火災探測器中，電子線路的選擇不同，可以實現(xiàn)不同的信號處理方式，從而構成不同形式的離子感煙探測器。無煙時，探測器工作點在 A，有煙時在 B 點，電壓差△V的大小反映了煙濃度的大小。當有火災發(fā)生時，煙霧粒子進入電離室后，被電離部分(區(qū)域)的正離子和負離子被吸附到煙霧粒子上，使正、負離子相互中和的幾率增加，從而將煙霧濃度大小以離子電流的變化量大小表示出來，實現(xiàn)對火災參數(shù)的檢測。一般離子感煙探測器的電離室均設計呈單極性的。 電離室可以分為雙極性和單極性兩種結構，整個電離室全部被 a 射線照射的稱為雙極性電離室。 （1)感煙電離室特性感煙電離室式離子感煙探測器的核心傳感器器件，電離室極間的空氣分子電離為正離子和負離子，這樣，電極之間原來不導電的空氣具有了導電性。 第四章 無線傳感器網絡的設計與實現(xiàn) 離子感煙火災報警器 工作原理及分類 離子感煙式火災探測器是采用空氣離化火災探測方法構成和工作的，通常只適用于點型火災探測器。工作射頻 的工業(yè)頻段，免除申請的麻煩 。 標準名稱 ZigbeeBluetooth WiFiIEEE80211bGPRS/GSMIxRTT/CDMA主要應用領域 監(jiān)視，控制 電纜替代 上網，視頻 語音，數(shù)據傳輸系統(tǒng)資源 4KB32KB 250KB+ 1MB+ 16MB+電池壽命（天） 1001000+ 17 17網絡大小 264 7 32 1寬度（Kbps） 20250 720 11,000+ 64128覆蓋距離（米） 1100 110+ 1100 1000+ 表 35 幾種無線傳輸方式性能比較 通過對各種無線傳輸技術的比較，可以明顯的看出:ZigBee 技術適合用于點數(shù)密集、對能量要求低的網絡。但問題在于 IrDA 只能在 2 臺設備之間連接，并且存在有視距角度等問題，連接設備必須對準且中間不能有障礙物遮擋，一般不應用于工業(yè)網絡。 （4）紅外線數(shù)據通信lrDA 是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用成本低廉。另外，藍牙對每個微網有只能配置 7 個節(jié)點的限制，制約了其在大型傳感器網絡開發(fā)中的應用，多用于無線設備、圖像處理設備、智能卡、身份識別及娛樂消費、家用電器等領域。藍牙工作頻率為 ，傳輸距離較短，有效范圍一般在 10m 內，信道帶寬 1MHz，異步非對稱連接最高數(shù)據速率為 。UWB 傳輸速率高，通信距離短，平均發(fā)射功率低、多徑分辨率高，主要適用于建立高效的無線局域網或者無線個域網，如室內等密集多徑場所的高速無線接入，典型應用如視頻消費娛樂方面的無線個域網。特點是便攜性良好，帶寬雖然良好但卻耗能高，大多 WiFi 裝置都需要較高的電能儲備和常規(guī)充電，限制了它在工業(yè)場合的推廣和應用。常用的近距離無線通信技術有 WiFi()、超寬帶通信 UWB(ultraWideband)、藍牙(Bluetooth)、紅外線數(shù)據通信 IrDA 等. （1）WiFi WiFi(WirelessFidehty，無線高保真)是目前 WLAN 的主要技術標準，目的是提供無線局域網接入，多用于解決辦公室無線局域網或者校園網用戶與用戶終端的連接，可實現(xiàn)幾 Mbps 到幾十 Mbps 的無線接入。目前演示版本的Demon 不支持加密解密功能。CC242O 芯片支持硬件加密解密功能，如果有保密需要可以在發(fā)送前進行硬件加密，接收時進行硬件解密。ZigBee 無線網絡的構建通訊是建立在協(xié)議?；A上，如圖 33 所示。此外，該協(xié)議棧旨在 MSP430DEMZ 演示板上運行。因此，必須使用可自編程的閃存存儲器單片機。 ZigBee 協(xié)議棧結構ZigBee 協(xié)議棧是采用 C 語言編寫的，源文件會自動根據所使用的編譯器進行必要的更改。根據功能來劃分，又分為全功能設備(FFD)和精簡功能設備(RFD)。路由器負責網絡中數(shù)據包的路由選擇，并能夠用來拓展網絡的范圍。每個網絡都必須包括一臺 ZigBee 協(xié)調器。因此，在工業(yè)無線網絡中通常采用網狀型結構。由于網狀型網絡從源節(jié)點到達目的節(jié)點可以有多條路徑，路徑的冗余加強了網絡的可靠性，如果原先的路徑出現(xiàn)了問題，比如受到干擾，或者其中一個中間節(jié)點出現(xiàn)故障，ZigBee 可以切換到另一條路徑。 Zigbee 網絡拓撲ZigBee 技術具有強大的組網能力，支持星型、簇狀型、網狀型三種網絡拓撲結構，如圖 31 所示。超級幀可能還含有一個公共時隙，在此時隙內所有節(jié)點競爭接入信道。協(xié)調器會定期以一個標識為信標幀的超級幀開始發(fā)送，并且希望網絡中的所有節(jié)點與此幀同步。在沒有使能信標的網絡中