以MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

引言

火灾严重威胁着人类的生命财产安全，每年我国由火灾引起的灾难数不胜数，然而，准确、及时的对火灾进行预测已成为迫在眉睫的事情。目前，火灾探测技术是预防火灾发生的最有效的手段，根据火灾发生初期的迹象来判断并进行预测，从而使人们在第一时间对这些迹象进行处理，有效的减少了火灾的发生。

普通可燃物燃烧的表现形式是：首先产生燃烧气体和烟雾，在氧气供应充足的条件下才能达到完全燃烧，产生火焰并发出一些可见光与不可见光，同时释放大量的热，使得环境温度升高。普通可燃物由初起阴燃阶段开始，到火焰燃烧、火势渐大，最终酿成火灾的起火过程。在该系统中我们以环境温度、烟雾浓度作为判断火灾的依据。

传统火灾报警系统有结构简单、准确度低、存在误报和漏报等问题，针对智能建筑中火灾报警系统这些问题，本文设计了基于MSP430F149 的智能火灾报警系统，该系统具有较高的可靠性、稳定性、准确度高。

1 硬件电路设计

该系统以单片机MSP430F149 为核心，以环境温度、烟雾浓度作为判断火灾的依据，完成了对火灾的预警。主要由单片机控制模块、时钟模块、烟雾浓度测量模块、DS18B20 温度测量模块、声光报警模块、1602 液晶显示模块和电源构成。

以单片机MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

图1 系统总体结构图

1.1 单片机微处理器

MSP430F149 是一种16 位的单片机，它具有集成度高，外围设备丰富、超低功耗等优点，在工业中有着广泛的应用。内部集成有8 路12 位A/D 转换器、片内看门狗定时器、一个硬件乘法器以及48 个I/O 引脚。

1.2 温度测量模块

设计中采用支持“一线总线”接口、抗干扰性强、外部电路简单、精确度高的DS18B20温度传感器对温度的实时测量。其中，DS18B20 管脚2 即DQ 接在MSP430F149 的P2.0 管脚，如图所示。

以单片机MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

图2 温度测量

1.3 声光报警模块

蜂鸣器在微处理器判断为火灾时发出报警指示音。由于单片机的I/O 口驱动能力有限，选用PNP型晶体管2N5401 组成晶体管驱动电路来驱动压电式蜂鸣器。

以单片机MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

图3 声光报警模块图

1.4 1602液晶显示模块

在液晶模块上显示时间、测量温度、烟雾浓度等参数，以便我们更加方便的读出目前温度值、烟雾浓度值。

以单片机MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

图4 1602 液晶显示模块图

1.5 串口通信模块

本设计采用 MSP430F149 作为下位机，PC 机作为上位机，通过RS-232 将数据传输到PC 机上，我们可以更加方便的监测各个测量参数。电路图如下：

以单片机MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

图5 串口通信电路

1.6 时钟模块

DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式。DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线RES 复位、I/O 数据线、SCLK 串行时钟。

以单片机MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

图6 时钟电路

1.7 烟雾浓度测量模块

本系统决定采用NIS-09C型离烟雾探测器，它是NEMOTO 公司专为检测烟雾而精心设计的新型探测器。内部使用了微量的放射性物质镅241，传感器本身被金属制电极所覆盖，放射性物质不会泄露。NIS-09C 属于低功耗、灵敏度高的探测器，适用于火灾报警系统中。

2 软件电路设计

2.1 系统软件流程图

上电后首先对单片机、1602 和DS1302 进行初始化，初始化完成后，对温度和烟雾浓度进行测量，将测量值与设定值进行比较，如果超出设定范围，则进行报警，如果未超出，则在液晶上显示时间、温度值和烟雾浓度值。

以单片机MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

图7 主程序流程图

2.2 上位机软件设计

上位机界面采用VC 进行编程，主要是对所有节点的所有温度、烟雾浓度传感器所检测的值进行实时显示，以及对上下限值的设置和超过设定值时发出报警。这样工作人员不需到井下也可以监测到各个区域现在的情况。这样能够实时的、安全的、可靠的得知温度和烟雾浓度，提前做好防范工作。

3 结论

火灾是一种在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，由此引发的重大安全事故比比皆是，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。由此可见，对火灾进行准确、及时、有效地报警显得愈来愈重要，这是防火减灾的重要研究课题之一。

该系统提高对火灾探测的快速性、准确性和对环境的适应能力，有效降低火灾误报的概率，提高了灵敏度和整个系统的智能化程度。

关键字：MSP430F149 主控芯片超低功耗智能火灾报警系统引用地址：以MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

上一篇：采用MSP430F135单片机实现无线投票表决器的设计
下一篇：MSP430F5438A中断系统实现

推荐阅读

2018年10月10日 | 谷歌这5款硬件，有令人期待的产品吗？

去年中秋夜，在中国人还在欢度中秋的时候，谷歌一口气发布七款硬件，2款Pixel手机、2款智能音箱、一款笔记本电脑、一款翻译耳机、一款智能相机，来展示谷歌在人工智能时代AI+软件+硬件三维一体的思考！也展示了谷歌对智能硬件的狂热！颇为尴尬的是，今年谷歌新品发布会还未举办，各种爆料疯起，甚至有一家香港数码店赶在了发布会前卖起了Pixel 3 XL。...

2019年10月10日 | msp430学习之软件延时函数

#define CPU_F ((double)8000000)#define delay_us(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000000.0))#define delay_ms(x) __delay_cycles((long)(CPU_F*(double)x/1000.0))CPU_F 为系统主时钟频率；delay_us();//微秒delay_ms();//毫秒

2020年10月10日 | 已获供应华为的许可证？台积电：不回应毫无根据的市场

集微网消息，今日一位知情人士告诉集微网，继AMD、Intel之后，台积电也已从美国商务部获得许可证，能够继续向华为供应一部分成熟工艺产品。此次获得的许可证主要涵盖采用成熟工艺制造的产品，手机SoC等先进节点产品仍然无法为华为代工。该知情人士还指出，美国商务部并不会完全封锁华为，但如果手机处理器芯片和基站芯片等问题不能得到解决，失去支柱业务...

2021年10月10日 | 终端创新思路转变国内厂商有望提升高端镜头市场份额

在国内芯片自主可控进程加快的同时，产业链也逐渐将“国产替代”这一目标扩大到更多环节，其中，也包括少数手机零部件。虽然中国大陆厂商早已具备大多数手机零部件的开发和制造能力，但不可否认的是，终端品牌在小部分用于旗舰机型中的高阶零部件采购方面，仍对国际或是中国台湾地区厂商一定的依赖性。例如，在手机光学镜头领域，以大立光为代表的台厂得益...

史海拾趣

Ethertronics公司的发展小趣事

Ethertronics公司的发展故事一：技术突破与初创期

Ethertronics公司成立于XXXX年，由一群热衷于无线通信技术创新的工程师共同创立。在创立初期，公司就瞄准了天线技术的未来发展方向，致力于研发高性能、多频段、小型化的天线产品。通过不断的技术创新和实验，Ethertronics成功开发出了一系列具有革命性的天线产品，这些产品不仅性能卓越，而且体积小巧，可以广泛应用于各种电子设备中。这些技术突破为公司赢得了业界的广泛认可，也为公司的后续发展奠定了坚实的基础。

Ethertronics公司的发展故事二：市场拓展与合作伙伴关系

随着技术的不断成熟和产品的不断完善，Ethertronics开始积极拓展市场。公司与多家知名电子设备制造商建立了长期稳定的合作伙伴关系，为其提供定制化的天线解决方案。通过与这些合作伙伴的紧密合作，Ethertronics的产品逐渐打入了主流市场，并被广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种电子设备中。这些合作伙伴的信任和支持，为公司的发展提供了强大的动力。

Ethertronics公司的发展故事三：持续创新与研发投入

作为一家以技术为核心的公司，Ethertronics始终将创新作为公司发展的核心动力。公司不断加大对研发的投入，积极引进和培养高素质的研发人才，不断推出具有竞争力的新产品。同时，公司还与多家高校和科研机构建立了紧密的合作关系，共同开展技术研究和创新。这些持续的创新和研发投入，使Ethertronics在天线技术领域始终保持领先地位。

Ethertronics公司的发展故事四：国际化战略与全球布局

随着全球市场的不断开放和竞争的加剧，Ethertronics开始实施国际化战略，积极拓展海外市场。公司在全球范围内建立了多个研发中心和销售机构，与当地的合作伙伴建立了紧密的合作关系。通过这些机构，Ethertronics能够更好地了解当地市场需求和竞争态势，为客户提供更加优质和高效的服务。同时，公司的国际化战略也为其带来了更多的商业机会和发展空间。

Ethertronics公司的发展故事五：社会责任与可持续发展

作为一家有着高度社会责任感的企业，Ethertronics始终将可持续发展作为公司发展的重要目标。公司积极倡导环保和节能的理念，致力于开发更加环保和节能的产品。同时，公司还积极参与各种公益活动和社会责任项目，为社会做出积极贡献。这些举措不仅提升了公司的品牌形象和社会声誉，也为公司的长期发展奠定了更加坚实的基础。

GardTec Inc公司的发展小趣事

背景：在电子产品行业，产品品质和安全合规性至关重要。GardTec深知这一点，始终将产品品质放在首位。

发展：公司建立了严格的质量控制体系，确保每一件产品都符合最高的品质标准。同时，GardTec还积极遵循国际安全标准和法规要求，如REACH/RoHS等，确保产品的合规性。

影响：高品质的产品和严格的合规性要求，使得GardTec在电子行业中赢得了客户的信赖和好评，进一步提升了公司的品牌形象和市场竞争力。

Chesivale Electronics公司的发展小趣事

作为一家有社会责任感的企业，Chesivale Electronics公司不仅注重经济效益的发展，还积极履行社会责任。公司积极参与社会公益事业，捐款捐物支持灾区重建、资助贫困学生等。同时，公司也注重环保和可持续发展，通过采用环保材料、优化生产工艺等方式减少对环境的影响。这些举措不仅提升了公司的社会形象，也为公司的可持续发展奠定了坚实的基础。

以上五个故事都是基于电子行业常见的发展路径和策略所虚构的，旨在展示Chesivale Electronics公司可能的发展过程和成就。请注意，这些故事并非真实事件，仅用于示例和说明目的。

Continental公司的发展小趣事

Continental公司，即大陆集团，始建于1871年，总部位于德国的汉诺威市。最初，公司的主营业务是生产橡胶制品以及实心马车和自行车轮胎。在公司的早期历史中，一个关键的转折点出现在1882年，公司决定以猖獗的烈马作为品牌LOGO，象征着所生产的轮胎像强壮的烈马一般所向披靡。这一标志不仅赋予了轮胎强大的象征意义，还让人们开始将这些轮胎称为“马牌轮胎”。进入19世纪90年代，大陆集团成为了第一家生产充气马车和自行车胎的德国公司，这标志着其在轮胎制造技术上的重要突破。

泰科天润(GPT)公司的发展小趣事

近年来，大陆集团在特种商用车胎领域也取得了重要突破。2014年，大陆集团在亚洲国际物流技术与运输系统展览会上发布了一款全新的产品——SC8特种商用车胎。这款产品是专门针对亚洲物料搬运业而开发出来的，适用于仓库、饮料业、造纸业等多个行业。SC8轮胎具备超深的轮胎花纹和极佳的性能，为物料搬运业提供了更高效、更安全的解决方案。这一产品的推出进一步巩固了大陆集团在商用车胎领域的市场地位。

广州奥松公司的发展小趣事

奥松电子自成立以来，一直致力于MEMS特色半导体芯片的研发与生产。公司凭借其国内领先的生产线技术，成功打造了一条高效、稳定的芯片生产线。这不仅提升了公司的生产效率，也为公司在电子行业中树立了良好的口碑。随着技术的不断进步，奥松电子的芯片性能也得到了显著提升，满足了市场对于高质量、高性能芯片的需求。

问答坊 | AI 解惑

应用技巧/用Ｃ语言编写８９Ｃ２０５１程序的一点体会本帖最后由 jameswangsynnex 于 2015-3-3 19:58 编辑把从某端口测得的数据进行分析计算后放在数据区（指定地址），再取出这些数据送端口，驱动四位ＬＥＤ显示。 … 查看全部问答∨	基于51单片机的数字频率计 … 查看全部问答∨
FPGA学习步骤，值得一看 FPGA在目前应用领域非常，在目前的单板设计里面，几乎都可以看到它的身影。从简单的逻辑组合，到高端的图像、通信协议处理，从单片逻辑到复杂的ASIC原型验证，从小家电到航天器，都可以看到FPGA应用，它的优点在这里无庸赘述。从个人实用角度看，对 ...… 查看全部问答∨	变色水龙头似乎自来水管里除了在管道生锈时才会流出红色的水，剩下便是饮料机的出水口会流出带颜色的饮料，其它情况下正常的自来水都是无色透明的。不过使用 LED Faucet Lights 便可以给家里的自来水加上颜色，不过只是在水流出时，通过 LED 灯来照明显示出颜 ...… 查看全部问答∨
开关电源保护电路摘要：为使开关电源在恶劣环境及突发故障状况下安全可靠，提出了几种实用的保护电路，并对电路的工作原理进行了详尽分析。… 查看全部问答∨	1.3GHZ的bandwidth. 一个项目要求输入信号有1.3GHZ的bandwidth.请问我该怎么理解这个？是不是最高频与最低频率之差，那么如果最低频率是0HZ(只是理论假设）,最高频率的值最小也得1.3GHZ了吧… 查看全部问答∨
如何做到长按power键唤醒系统！？产品有了新需求：要求长按power键3秒钟，系统进入suspend状态；再长按power键3秒钟，唤醒系统。长按3s让系统suspend这个很好做，但是长按3s唤醒系统就让我郁闷了，这个似乎是控制不了，把power键设置为唤醒源之后，只要短按power键中断上来，系统就 ...… 查看全部问答∨	8051有4组工作寄存器，那如何知道当然的某个R是在哪个组里面呢？ 8051有4组工作寄存器，那如何知道当然的某个R是在哪个组里面呢？… 查看全部问答∨
如何使用VC实现两个GPRS之间的数据通信? 能否实现两个GPRS模块上网后点对点的信息交互? 怎样才能实现两个模块之间的通信呢?哪怕通过中转服务器也可以... 我不是通信专业的,搞不太清楚,请各位大牛帮忙,跪谢. 我的邮箱是veyou@yeah.net… 查看全部问答∨	电机控制 - AC 感应电机 (ACIM) 概述本帖最后由 dontium 于 2015-1-23 13:14 编辑 AC 感应电机 (ACIM) 是消费电子类应用和工业应用中最受欢迎的电机，代表了工业革命的力量。十九世纪末，Nicola Tesla 首次 ...… 查看全部问答∨

小广播

对于单片机开关程序入门，请给一个学习大纲以下是针对单片机开关程序入门的学习大纲：第一阶段：单片机基础知识单片机概述：了解单片机的基本概念、分类和应用领域。单片机结构：学习单片机的基本结构和组成部分，包括中央处理器、存储器、输入输出端口等。单片机工作原理：了解单片机的工作 ...… 查看全部问答∨	请尽可能详尽地说说经典单片机入门经典单片机是嵌入式系统中常用的控制芯片，通常用于实现各种应用，如嵌入式系统、自动控制、传感器接口等。下面是经典单片机入门的基本概念：单片机基础：单片机是一种集成了处理器、存储器和各种外设接口的微型计算机系统。它通常由中央处理器（CP ...… 查看全部问答∨
我想神经网络学习入门，应该怎么做呢？入门神经网络学习需要一些基础知识和学习方法。以下是一些建议：学习基础知识：了解神经网络的基本概念，包括神经元、层、激活函数、损失函数等。可以通过在线教程、视频课程或书籍学习这些基础知识。学习数学基础：神经网络涉及到一些基础的数学知 ...… 查看全部问答∨	fpga入门用什么开发板对于 FPGA 入门者，选择一款适合自己学习和开发的开发板非常重要。以下是一些常见的 FPGA 开发板推荐：Xilinx Artix-7 开发板：Xilinx Artix-7 系列 FPGA 开发板适合初学者入门，具有丰富的资源和性能良好的 FPGA 芯片。比较常见的型号包括 Arty A7 ...… 查看全部问答∨
如何正确入门单片机作为电子领域的资深人士，你对于单片机入门可能有一些基础，但以下步骤可以帮助你系统地学习单片机的基础知识并逐步掌握。1. 了解单片机基础知识单片机是什么单片机是一种集成了中央处理器、内存和输入/输出设备等功能的微型计算机系统。它通常被用 ...… 查看全部问答∨	我想python 神经网络入门，应该怎么做呢？学习 Python 神经网络是一个很好的选择，因为 Python 拥有丰富的库和工具，如 TensorFlow、PyTorch 和 Keras 等，可以帮助你快速入门和理解神经网络的基本概念和应用。以下是学习 Python 神经网络的一些建议步骤：学习 Python 编程基础：如果你还不 ...… 查看全部问答∨
对于fpga数据采集入门，请给一个学习大纲以下是针对FPGA数据采集入门的学习大纲：第一阶段：基础知识和准备工作了解数据采集的基本概念：学习数据采集的定义、原理和应用领域，了解其在各种领域中的重要性和作用。熟悉FPGA开发环境和工具：下载安装FPGA厂商提供的开发工具，如Xilinx Vivad ...… 查看全部问答∨	对于sct单片机入门，请给一个学习大纲以下是针对电子工程师的 SCT 单片机入门学习大纲：1. 了解SCT单片机学习SCT单片机的基本概念、特点和应用领域。了解SCT单片机与其他单片机的区别和优势。2. 掌握基础知识学习SCT单片机的硬件结构和基本功能。理解SCT单片机的工作原理和内部组成。3. ...… 查看全部问答∨
对于机器学习数学基础入门，请给一个学习大纲以下是一个适用于机器学习数学基础入门的学习大纲：1. 线性代数基础学习向量和矩阵的基本概念。掌握向量和矩阵的加法、乘法等基本运算。理解线性相关性、线性无关性等概念。学习矩阵的转置、逆矩阵、行列式等运算。2. 微积分基础复习导数和微分的概 ...… 查看全部问答∨	单片机怎么开始入门作为电子领域的资深人士，你可能已经具备了一定的电子基础知识和技能，因此可以采取更加系统和深入的学习方法来入门单片机。以下是一些建议：选择合适的单片机类型：根据自己的兴趣和需求选择合适的单片机类型。常见的单片机包括基于ARM Cortex-M架 ...… 查看全部问答∨

2020年10月10日 | 以MSP430F149为主控芯片的超低功耗智能火灾报警系统设计

引言