基于nRF2401智能无线火灾监控系统设计

系统抗干扰

　　系统的主要干扰源有电源线中的高频干扰、感性负载产生瞬变噪声干扰、噪声电压干扰。为保证系统判断传感器输入信号的稳定性采用如下滤波电路: 选用专为通信控制芯片提供转换电压的LM1117为转换芯片，它具有功耗低，体积小等优点。同时在电源电路中加入220μH的电感，与并入多个不同容值的电容所构成的滤波电路来抑制各种高频信号，使数据采集控制节点能够得到稳定可靠且低干扰的电源,保证其可靠运行。同时射频部分的电路设计也是数据采集控制节点设计的重点与难点,是数据采集控制节点设计成功的关键。抗干扰设计直接关系到射频性能和整个数据采集控制节点的运转情况。在射频部分布线时,合理的布局与布线及采用多层板既是布线所必须的也是降低电磁干扰提高抗干扰能力的有效手段。布线时需要注意以下几点：一是射频部分电路没有用做布线的面积均需用铜填充并连接到地,以提供RF屏蔽达到有效抗干扰的目的 ;nRF2401芯片底部应接地 ;为了降低延迟、减少串扰，确保高频信号的传输 ，要使用多个接地过孔将nRF2401芯片底部和地层相连;尽可能地减少串扰，减少分布参数的影响，器件要紧密地分布在nRF2401 的四周,并使用较小封装。

　　系统软件

　　数据采集控制节点是一种嵌入式无线通信接口，是连接传感器和灭火等设备与监控终端的纽带。数据采集控制节点软件系统采用模块化设计方法，一个模块可被多个任务共享，可以有效节省存储空间，也便于设计和调试。以汇编语言为编程工具，更加有效地利用单片机的硬件资源，可以使系统程序更加简洁，减少占用的内存资源。按照硬件电路设计，数据采集控制节点软件主要完成初始化设置部分、传感器信号检测部分、数据发送部分、数据接收及控制输出几部分等。系统上电后，首先对单片机端口进行相应的设置;其次通过nRF2401的DATA1和CLK1端口将nRF2401配置数据包发送给nRF2401，并置nRF2401为接收模式;最后定时对单片机端口进行循环扫描，若有传感器信号输入，将数据打包，并调用通信数据发送模块将信息发送出去。若有中断信号，则调用通信数据接收模块接收数据，接收完毕对信号进行处理，输出执行命令。数据采集控制节点软件流程如图3所示。

图3 数据采集控制节点软件流程图

　　结语

　　设计了利用无线通信芯片nRF2401进行数据传输的无线火灾监控系统系统，并全采用了模块化设计，使其具有很好的移植性和扩展性。该系统具有使用方便、成本低、应用灵活、无需重新布线等优点。在实验楼内搭建的该系统能够正常实现火灾自动报警监控的功能，具有误报率低及抗干扰性强等特点。此外本系统具有良好的通用性和可靠性，也可用于建筑物的报警和安全系统。