发布时间 : 星期三 文章基于单片机的火灾报警系统设计 - 图文更新完毕开始阅读
西安工程大学本科毕业设计（论文）
图3-5 LCD1602与STC89C52的接口
3.3无线传输模块简介
本设计的核心是通过无线收发模块NRF24L01发送检测到的数据，并在接收端
进行实时显示，在火灾发生时进行声光报警。NRF24L01 是一款工作在2.4~2.5GHz 世界通用ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型SchockBurstTM 模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。它具有极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为-6dBm 时电流消耗为9mA，接收模式时为12.3mA。掉电模式和待机模式下电流消耗更低。 3.3.1模块性能及特点
(1)2.4GHz全球开放ISM频段免许可证使用；
(2最高工作速率2Mbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合；
(3)125频道，满足多点通信和跳频通信需要； (4)内置硬件CRC 检错和点对多点通信地址控制 ；
(5)低功耗1.9-3.6V工作，待机模式下状态为22uA；掉电模式下为900nA ；
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(6)模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据（提供中断指示)，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便；
(7)标准 5*2 DIP间距接口，便于嵌入式应用 ；
(8)工作于 Enhanced Shock Burst，具有可选的内置包应答机制，极大的降低丢包率；
(9)NRF24L01配PCB内置天线，无阻挡传输距离20-50米。
(10)与51系列单片机P0口连接时候，需要加10K的上拉电阻,与其余口连接不需要。
(11)其他系列的单片机，如果是5V的，请参考该系列单片机IO口输出电流大小，如果超过10mA，需要串联电阻分压，否则容易烧毁模块。如果是3.3V的，可以直接和RF24L01模块的IO口线连接。比如AVR系列单片机如果是5V的，一般串接2K的电阻。
图3-6 无线传输模块原理图
3.3.2 NRF24L01应用领域
无线鼠标，键盘，游戏机操纵杆，无线数据通讯，无线门禁，安防系统，遥控装置，遥感勘测，智能运动设备，工业传感器,玩具。
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3.3.3 NRF24L01技术参数
表3-1 NRF24L01快速参考数据
参数 最低供电电压 最大发射频率 最大数据传输率 发射模式下电流消耗（0dBm） 接收模式下电流消耗（2000kbps） 温度范围 数据传输率为1000kbps下的灵敏度 掉电模式下的电流消耗 数值 1．9 0 2000 11．3 12．3 -40～+85 -85 900 单位 V dBm kbps mA mA ℃ dBm nA 3.3.4 NRF24L01工作方式及工作原理
NRF2401有工作模式有四种：发送模式，接受模式，空闲模式，掉电模式。工作模式由PWR_UP register 、PRIM_RX register 和CE 决定，详见表3-2。
表3-2 NRF24L01工作模式
模式 接受模式 发送模式 发送模式 空闲模式Ⅱ 空闲模式Ⅰ 掉电模式 PWR_UP 1 1 1 1 1 0 PRIM_RX 1 0 0 0 -- -- CE 1 1 1→0 1 0 -- FIFO寄存器状态 -- 数据在TX FIFO寄存器中 停留在发送模式，直至数据发完 TX FIFO为空 无数据传输 -- 工作原理：发射数据时，首先将NRF24L01配置为发射模式：接着把接收节点地址TX_ADDR和有效数据TX_PLD按照时序由SPI口写入NRF24L01缓存区，TX_PLD必须在CSN为低时连续写入，而TX_ADDR在发射时写入一次即可，然后CE置为高电平并保持至少10μs，延迟130μs后发射数据；若自动应答开启，那么NRF24L01在发射数据后立即进入接收模式，接收应答信号（自动应答接收地址应该与接收节点
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地址TX_ADDR一致）。如果收到应答，则认为此次通信成功，TX_DS置高，同时TX_PLD从TX FIFO中清除;若未收到应答，则自动重新发射该数据(自动重发已开启)，若重发次数(ARC)达到上限，MAX_RT置高，TX FIFO中数据保留以便再次重发；MAX_RT或TX_DS置高时，使IRQ变低，产生中断，通知MCU。最后发射成功时,若CE为低则NRF24L01进入空闲模式1；若发送堆栈中有数据且CE为高，则进入下一次发射；若发送堆栈中无数据且CE为高，则进入空闲模式2。
接收数据时，首先将NRF24L01配置为接收模式，接着延迟130μs进入接收状态等待数据的到来。当接收方检测到有效的地址和CRC时，就将数据包存储在RX FIFO中，同时中断标志位RX_DR置高，IRQ变低，产生中断，通知MCU去取数据。若此时自动应答开启，接收方则同时进入发射状态回传应答信号。最后接收成功时，若CE变低，则NRF24L01进入空闲模式1。
3.4声光报警模块设计
安全情况下，三色灯熄灭，喇叭无声；一旦监测到发生火灾，即触发报警器进入报警状态，三色灯循环闪烁，喇叭发出警报声。 3.4.1蜂鸣器报警
声音报警电路如下图所示。由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动的，所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。声报警电路由单片机的P20引脚进行控制，当P2.0输出的电平为低电平时，三极管导通，蜂鸣器的电流形成回路，发出声音报警；否则，三极管截止，蜂鸣器不发出声音。
图3-7 蜂鸣器报警电路
3.4.2灯光报警
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