摘要：本系統(tǒng)采用MSP430單片機(jī)作為主控核心，應(yīng)用成熟的光電檢測電路來監(jiān)測煙霧，應(yīng)急照明采用市電檢測和光電檢測并用的方法。與以前的分立系統(tǒng)相比這套系統(tǒng)布線簡化，可靠性高，并且降低了成本，產(chǎn)品也更加智能化。

　　關(guān)鍵詞：MSP430;煙霧監(jiān)測;光控檢測

　　煙霧報(bào)警器一般由煙霧傳感器和煙霧探測芯片組成。應(yīng)急照明燈一般都由一套充放電電路，連接在室內(nèi)電源上。在建筑物內(nèi)，它們都需要單獨(dú)布線，這樣既浪費(fèi)資源又影響美觀。如果有種產(chǎn)品既能實(shí)現(xiàn)應(yīng)急照明功能，又可兼顧煙霧感知報(bào)警，那么問題就迎刃而解了，如圖1所示。

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　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　由于系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的是應(yīng)急照明和煙霧報(bào)警這兩方面的功能，所以可以把系統(tǒng)分成幾個主要的部分分別設(shè)計(jì)，以下是系統(tǒng)組成框圖。以MSP430單片機(jī)作為整個電路的核心控制單元，通過它控制其他模塊來完成各種操作。電源電路采用集成三端穩(wěn)壓器，不僅要完成給蓄電池充電，還有滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行。系統(tǒng)許多模塊都很容易比較成熟的應(yīng)用實(shí)例，這里不再復(fù)述，下面重點(diǎn)介紹幾個重要模塊的設(shè)計(jì)。

　　2 中央處理單元

　　本文選擇MSP430單片機(jī)為核心器件。MSP430系列單片機(jī)是TI公司推出的16位超低功耗的混合數(shù)字信號處理器，它針對實(shí)際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上。MSP430是基于精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)的16位單片機(jī)，使用8MHz晶振工作時，指令速度可達(dá)8MIPS。MSP430單片機(jī)的電源采用1.8～3.6V低電壓，RAM數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅為0.1μA，I/O輸入端口的漏電流最大僅50nA。

　　MSP430有正常工作模式(AM)和5種低功耗工作模式(LPM0～LPM4)。當(dāng)電源電壓為3V時，各種模式的工作電流分別為AM：340μA，LPM0：70μA，LPM2：17μA，LPM3：2μA，LPM4：0.1μA，單片機(jī)可以方便地在各種工作模式之間切換。MSP430的超低功耗使其在報(bào)警系統(tǒng)、便攜式設(shè)備等對供電要求非常苛刻的應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)良的特性。MSP430系列單片機(jī)結(jié)合了TI公司高性能的模擬技術(shù)，各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)(視不同型號而定)，這些外設(shè)包括多通道高精度的ADC和DAC、片內(nèi)模擬比較器、多個具有PWM功能的定時器、片內(nèi)USART、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、看門狗定時器(WDT)、片內(nèi)數(shù)控振蕩器(DCO)、大量的I/O端口以及大容量的片內(nèi)存儲器等，單片可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用需要。MSP430的高集成度使應(yīng)用人員不必在各種外設(shè)上花太多的精力，便可以方便地設(shè)計(jì)出真正意義上的單片系統(tǒng)。

　　3 煙霧探測電路

　　本系統(tǒng)主要是通過煙霧監(jiān)測電路和光控電路采集外部環(huán)境信號，再通過中央處理單元進(jìn)行分析并判斷系統(tǒng)工作模式。所以煙霧監(jiān)測電路和光控電路作為系統(tǒng)前端是非常重要的。圖2是煙霧報(bào)警電路的電路圖。

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　　D1和D2被置于光電感應(yīng)室(俗稱：迷宮)中，二者之間有障礙，D1發(fā)射的紅外線不能直接被D2接收，當(dāng)有煙霧進(jìn)入迷宮時，紅外線經(jīng)煙霧折射后被D2接收，繼而轉(zhuǎn)化成電信號，以此檢測煙霧的存在。單片機(jī)每隔一段時間由I/O端口P1.6輸出高、低電平，控制D1發(fā)射紅外線和停止發(fā)射，以探測煙霧。傳感器間歇性地工作，便于降低功耗。集成運(yùn)放的電源由單片機(jī)經(jīng)P1.5提供。同樣，只有在傳感器工作時，運(yùn)放才相應(yīng)地對接收信號作放大處理，避免連續(xù)工作以降低功耗。信號經(jīng)放大后通過單片機(jī)的P1.4引腳進(jìn)入MSP430片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器，避免了設(shè)計(jì)獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換電路，既降低了功耗，同時也提高了系統(tǒng)的可靠性。P1.4作為ADC的輸入通道A7。

　　4 應(yīng)急燈檢測電路

　　該電路由兩部分組成，一個是市電檢測電路，另一個是光控檢測電路。只有同時滿足這兩個條件時，中央處理單元才會給外圍控制電路發(fā)出信號點(diǎn)亮應(yīng)急燈(見圖3)。這部分電路不僅要有硬件電路，同時還需要軟件輔助。

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　　電阻R9和LED燈接在整流濾波電路之后，其主要作用是：當(dāng)市電正常工作時，LED正常發(fā)光(可做電源指示燈判斷市電是否正常)。此時無論其工作場所的光線強(qiáng)弱與否，光敏電阻Rg均呈低阻狀態(tài)，三極管截止，給單片機(jī)的P1.3口送高電平，通過內(nèi)部程序控制使應(yīng)急燈燈不亮。

　　當(dāng)市電斷開，我們可以通過LED指示燈熄滅來判斷。但是如果工作場所光線較強(qiáng)時，光敏電阻Rg仍舊呈低阻狀態(tài)，控制電路使應(yīng)急燈不亮。但是當(dāng)市電斷開且工作場所光線較弱時，光敏電阻Rg將呈高阻態(tài)。此時三極管導(dǎo)通，給單片機(jī)的P1.3口送低電平，通過內(nèi)部控制程序點(diǎn)亮應(yīng)急燈。