基于ARM9的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——基于ARM9的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)趙暉

嵌入式系統(tǒng);傳感器;智能家

改革開放以后，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科技日益更新，人們的生活水平大體上都得到了巨大的提高。隨著人們生活的環(huán)境越來越好，人們對(duì)家庭環(huán)境的要求也日益提高，其中居住環(huán)境的安全性顯得尤為重要[1]。如今我們家庭內(nèi)部裝修對(duì)于電器的使用越來越多[2]，同時(shí)煤氣、自然氣也普及到了家家戶戶，這為我們帶來便利的同時(shí)也帶來了極大的消防隱患。一場火災(zāi)會(huì)帶來巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，所以將火災(zāi)扼殺在搖籃中至關(guān)重要，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)就是為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。目前，國內(nèi)研究的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主要服務(wù)于商場和高檔小區(qū)，這類系統(tǒng)成本較高不適合家庭使用[3]。本文采用ARM技術(shù)設(shè)計(jì)了一款適用于家庭的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。一、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本課題設(shè)計(jì)包含三個(gè)部分，分別是火災(zāi)探測部分、火災(zāi)監(jiān)控部分以及火災(zāi)報(bào)警部分。當(dāng)火災(zāi)未發(fā)生時(shí)，監(jiān)控器將房間內(nèi)的溫度、煙霧濃度等數(shù)值實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控平臺(tái)。當(dāng)監(jiān)控器檢測到火災(zāi)有可能發(fā)生時(shí)，監(jiān)控平臺(tái)將火災(zāi)預(yù)警消息以短信方式發(fā)送給用戶。當(dāng)監(jiān)控器檢測結(jié)果為火災(zāi)的可能性較大時(shí)，監(jiān)控平臺(tái)會(huì)直接報(bào)警。

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1。其中傳感器信息采集模塊為火災(zāi)探測部分，Exyons4412微處理器為火災(zāi)監(jiān)控部分，GPRS模塊和語音報(bào)警模塊為火災(zāi)報(bào)警部分?；馂?zāi)探測模塊能夠?qū)崟r(shí)將傳感器檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控平臺(tái)。火災(zāi)監(jiān)控平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)傳感器發(fā)回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，同時(shí)負(fù)責(zé)向用戶和警方報(bào)警，以及操縱蜂鳴器的開關(guān)。GPSR短信報(bào)警模塊：負(fù)責(zé)在監(jiān)控平臺(tái)的指揮下完成現(xiàn)場緊急狀況的分級(jí)報(bào)警工作。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)使用韓國三星公司生產(chǎn)的Exyons4412作為主操縱器，協(xié)同溫度傳感器、煙霧傳感器共同工作，主要負(fù)責(zé)室內(nèi)溫度、氣體數(shù)據(jù)的采集和異常的判斷及處理。硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（一）ARM9微處理器

Exynos4412又被稱Exynos4Quad，其核心板是基于SamsungCortex-A9系列Exynos4412四核應(yīng)用處理器，是三星的第一個(gè)四核處理器[4]。Exynos4412采用Cortex-A9架構(gòu)、SCP封裝，在板上集成了2GBDDR3，8GBeMMC（EmbeddedMultiMediaCard），提供專用的電源管理芯片。在制作工藝方面，Exynos4412采用32納米工藝，這可以極大地減少它的功耗。該開發(fā)板擁有更豐富的外設(shè)接口和更高的主頻，可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠適用于需要有高性能和高處理能力的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用場合。該開發(fā)板可以選配的模組有藍(lán)牙、攝像頭、無線等模組，這些豐富的模塊能夠?yàn)橐院笙到y(tǒng)的升級(jí)開發(fā)作良好的鋪墊。

（二）傳感器信號(hào)采集

此系統(tǒng)主要采用溫度傳感器和煙霧傳感器來完成信息的采集工作。火災(zāi)一旦發(fā)生，煙霧傳感器和溫度傳感器會(huì)立刻開始檢測氣體濃度和溫度。假若二者有一個(gè)達(dá)到或者超過所設(shè)定的濃度（溫度）則觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，并有相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，假如兩個(gè)都超過所設(shè)定的濃度（溫度），則觸發(fā)最高級(jí)報(bào)警信號(hào)。

此系統(tǒng)選擇LM35溫度傳感器，在眾多溫度傳感器當(dāng)中LM35傳感器使用最為廣泛。此外由于它使用內(nèi)部補(bǔ)償，所以輸出可以從0℃開始[5]。同時(shí)，LM35有多種不同封裝型式。在常溫下，LM35不需要額外的校準(zhǔn)處理即可達(dá)到±1/4℃的確切率。

煙霧傳感器選擇MQ-2煙霧傳感器。MQ-2是一種電阻操縱型的氣敏器件，它的阻值隨被測氣體的濃度變化而變化。MQ-2型傳感器對(duì)液化氣和自然氣等廚房所使用的燃?xì)庥泻芨叩撵`敏度，能夠有效地排除一些非可燃性煙霧對(duì)于傳感器的干擾信息，因此它具有很好的抗干擾性。同時(shí)，MQ-2型傳感器還具有良好的長期的穩(wěn)定性和重復(fù)性。

（三）GPRS無線通信模塊

GPRS（GeneralPacketRadioService）無線通信模塊主要負(fù)責(zé)當(dāng)家中發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)向用戶發(fā)生短信，以告知用戶家中發(fā)生險(xiǎn)情。GPRS功能的實(shí)現(xiàn)首先需要將手機(jī)卡插入到GPRS模塊，然后將GPRS模塊的串口和電腦主機(jī)相連。通過串口設(shè)備向GPRS模塊發(fā)送測試指令以檢查GPRS模塊是否完成準(zhǔn)備工作;最終根據(jù)所需要求向GPRS模塊發(fā)送AT指令[6]。三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)操縱以ARM9微處理器為核心，支持匯編語言和C語言。系統(tǒng)操縱流程圖如圖3所示：

假如警報(bào)級(jí)別高于1級(jí)就出觸發(fā)短信報(bào)警功能。短信報(bào)警功能實(shí)現(xiàn)的流程圖如圖4：

四、終止語

本智能家居火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是當(dāng)住戶不在家時(shí)，假如家中發(fā)生火