智能环境监测及报警系统的设计

摘要

本设计采用单片机ATmage16作为运算、控制核心，应用了NRF905作为信息的远程无线传送，用LCD显示出现场的相关信息（温度湿度,有害气体，烟雾浓度）并进行报警信息等；同时控制放音电路达到报警有关信息。本系统具有一定的智能化程度和人性化，精度较高，还可在此基础上进行其他功能和应用的扩展。

Abstract

This design uses the monolithic ATmage16 as control core operations, and the application of information NRF905 as remote wireless transmission . The scene use LCD to display the related information (temperature, humidity, harmful gases, smoke concentration) and alarm information, etc.This system has certain level of intelligence and humanization, high precision, and can also be based on other functions and application extension.

Keywords: Single-chip Microcomputer In System Programmable Lattice SPI

第1章前言

烟雾报警器有离子式烟雾报警器、光电式烟雾报警器、对射式烟雾报警器（红外对射、激光对射）等。烟雾无线报警装置世界各国均有大量的产品。其特点有：

1.网络化火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统内部、各个系统之间以及城市“ll9”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络，实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“ll9”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用，值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足。

2 智能化火灾自动报警系统智能化是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。发生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象提示、对出动力量和扑救方法等给出合理化建议，以实现各方面快速准确反应联动，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，而且火灾中探测到的各种数据可作为准确判定起火原因、调查火灾事故责任的科学依据。

3 多样化

（1）火灾探探测技术的多样化。我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的组合等，其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。此外，利用纳米粒子化学活性强、化学反应选择性好的特性，将纳米材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，具有反应快、准确性高的特点，目前已列为我国消防科研工作者的重点研究开发课题。

（2）设备连接方式的多样化。随着无线通信技术的成熟、完善和新型有线通信材料的研制，设备间、系统间可根据具体的环境、场所的不同而选择方便可靠的通信方式和技术，设备间可以用无线技术进行连接，形成有线、无线互补，同时新型通信材料的研制开发可弥补铜线连接存在的缺陷。而且各探测器之间也可进行数据信息传递和交流，使探测器的设置从枝状变成网状，探测器不再是各自独立的，使系统间、设备间的信息传递更方便、更可靠。

此环境监控系统功能是检测小范围（特别是小室内、需要特定保护的物体，如保险箱等）的温度和有害气体的，根据有害气体的特性，用有害气体传感器和温度传感器对现场气体和温度进行实时检测，传感器采集数据送到单片机，单片机对数据进行处理分析，再通过控制无线发射模块将数据发射出去，无线接收模块接收到数据将数据传输到单片机，单片机进行读取和判断，输出不同的状态显示到液晶屏上，若发生火灾蜂鸣器还将发出报警声音。本系统具有自动恢复功能，如果由于偶然的原因产生自我报警，系统将在满足条件的情况下回复系统的正常运行，如：当有害气体泄露（乙烷）时，系统将恢复正常运行。进行报警等。

第2章硬件及各部分电路介绍

此系统主要用了ATmega16单片机作为控制芯片，用NRF905芯片组成的无线传输模块，DS18B20温度传感器，MQ6有害器体传感器OCM12864液晶显示器等。

2.1 ATmega16单片机的介绍

图2.1 ATmega16引脚图

ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega16 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

ATmega16 AVR 内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU) 相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC 微控制器最高至10倍的数据吞吐率。

ATmega16 有如下特点:16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32个通用I/O 口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的