烟雾检测技术（悬赏！）

MC系列芯片MC14468为离子型烟雾检测报警芯片，是目前市场上很流行的集火灾检测与报警于一体的智能传感器。当检测到烟雾颗粒时，它能驱动其外围连接的压电陶瓷蜂鸣器或压电式扬声器发出报警声，与此同时，还驱动发光二极管（LED）以1Hz的频率闪烁发光，利用声光报警达到烟雾报警的最佳效果。

MC14468的1脚（检测输出端）直接联接单片机的INT0，当检测到烟雾时，其输出的高电平通过INT0控制单片机内部定时器T0工作，定时90 ms，T0溢出中断，进入中断服务程序，通过串口发送数据（房间号或之前对该系统的有意义编码）给单片射频收发器nRF401。在检测到烟雾时，MC14468自身的100 mV的滞后电压会防止其他外界因素（如飞虫）造成的误报警，辅以单片机产生90 ms的延时，更能提高系统的可靠性。每次T0记时开始时，要由软件重新置初值，从而不会由于90 ms期间MC14468管脚1上的信号消失或变低而导致下次运行出错。

nRF401的串行口直接和单片机的串行口连接（DIN接TXD，DOUT接RXD）， TXEN端的高/低电平由软件设置，可实现nRF401发射模式与接收模式之间的相互切换。当需要发射数据时，由晶振电路产生的4 MHz频率作为其内部锁相环的基准频率，经锁相环和压控震荡器进行N倍频后，中心频率f0成为433.92 MHz或434.33 MHz（双频道），调制后，f=f0±△f=f0±15 kHz（该芯片调制度为±15 kHz），最后经功率放大器放大后从PCB天线上发射出去。

nRF401从PCB天线上接收到调频信号时，单片机置TXEN端为低电平，功率放大器被关断从而进入接收状态。调频信号依次经低噪声放大器放大，经混频器（其作用是抵消本机发送器与接收器之间的高频干扰）变成中频，再经带通滤波器滤波和调制器解调后，成为数据输出。这时单片机切换到发射模式，回送握手信号，nRF401把得到的数据输送给单片机，经处理后从P1口输出到LED上显示（火情来源地信息），同时驱动报警器报警。

相比于检测发射端电路，接收控制端电路更简单。各管脚引线方法两者基本相同，只是软件实现稍有不同。它可直接采用多位LED显示，不用扩展任何接口。

五、系统软件设计

初始化主要是指对定时器工作方式寄存器、中断允许寄存器、串口工作方式寄存器等的设定。当检测到有烟雾时，先由定时器T0定时90 ms，在此期间，如一直能检测到烟雾，确认有火情存在，T0溢出中断，开始发送数据（可以是火情地址编码），经由nRF401的PCB天线发射出去。INT0被设置为下降沿触发，如果90 ms期间MC14468管脚1信号消失或变低，都会引起外部INT0中断，计数器重新置初值。当接收控制端接收到收据时，回送握手信号，以示发送下一帧数据，同时控制压电陶瓷蜂鸣器报警，并控制LED显示数据；如没接收到，即检测发射端没接收到应答信号，则重新发送，直到接收到为止。TXEN端的高/低电平由软件设置，可实现nRF401发射模式与接收模式之间的相互切换。

程序主要采用汇编语言，运用自上而下的设计思想，总体分为两部分，如流程图5所示。整个软件系统有主程序和中断程序、显示程序、延时程序等子程序。主程序主要是对系统的初始化以及检测处理，中断程序主要是发送数据并通过nRF401发射出去，显示模块实现的功能是接收数据并送LED显示，同时启动报警，延时程序是为了nRF401的发射模式与接收模式之间相互切换时序的需要。

综上所述，由MC14468、8051、nRF401三大芯片组成的火灾自动报警系统，具有功能强、灵活性高、可靠性好、抗干扰能力强、实时性高等优点，系统整体结构简单、容易实现、实用方便，符合安全系统的要求。

参考文献：

[1] 沙占友 . 集成化智能传感器原理与应用[M] . 北京：电子工业出版社，2004.

[2] 余锡存，曹国华 . 单片机原理及接口技术[M] . 西安：西安电子科技大学出版社，2002

直接下载DATASHEET看一下，里面就有典型应用电路

nRF401无线收发芯片

nRF401是Nordic公司研制的单片UHF无线收发芯片，工作在433MHz ISM（Industrial, Scientific and Medical）频段。它采用FSK调制解调技术，抗干扰能力强，并采用PLL频率合成技术，频率稳定性好，发射功率最大可达10dBm，接收灵敏度最大为－105dBm，数据传输速率可达20Kbps，工作电压在+3～5V之间。nRF401无线收发芯片所需外围元件较少，并可直接单片机串口。

nRF401芯片内包含有发射功率放大器（PA）、低噪声接收放大器（LNA）、晶体振荡器（OSC）、锁相环（PLL）、压控振荡器（VCO）、混频器（MIXFR）、解调器（DEM）等电路。在接收模式中，nRF401被配置成传统的外差式接收机，所接收的射频调制的数字信号被低噪声较大器放大，经混频器变换成中频，放大、滤波后进入解调器，解调后变换成数字信号输出（DOUT端）。在发射模式中，数字信号经DIN端输入，经锁相环和压控振荡器处理后进入到发射功率放大器射频输出。由于采用了晶体振荡和PLL合成技木，频率稳定性极好；采用FSK调制和解调，抗干扰能力强。

nRF401的ANT1和ANT2引脚是接收时低噪声接收放大器LNA的输入，以及发送时发射功率放大器PA的输出。连接nRF401的天线可以以差分方式连接到nRF401，一个50Ω的单端天线也可以通过一个差分转换匹配网络连接到nRF401。

图1所示为使用单端天线的nRF401的电路图，50Ω的单端天线通过差分转换匹配网络连接到nRF401的ANT1和ANT2引脚。

图2所示为使用环形天线的nRF401的电路图，整个环形天线可以做在PCB上，对比传统的鞭状天线或单端天线，不仅节省空间和生产成本，机构上也更稳固可靠。 nRF24E1无线SoC芯片

nRF24E1是一种工作频率可达2.4 GHz的无线射频收发芯片，内部嵌有与8051兼容的微控制器和9通道10位ADC，可在1.9～3.6 V电压下稳定工作，而不需要外接SAW滤波器。nRF24E1内部具有电压调整器和VDD电压监视。

nRF24E1是业界首次推出的全球2.4 GHz通用完整型低成本射频系统级芯片，其无线收发部分有与nRF2401相同的功能。该功能可由外部并行口和外部SPI来启动，每一个待发信号对于处理器来说，都可以作为中断来编程，或者通过GPIO端口来实现。在nRF24E1的内部存储空间中，512 B ROM用于存储引导程序。上电后，该ROM可以将EEPROM中存储的程序下载到4KB RAM的程序运行空间，另外的256 B RAM作为数据存储器,无线收发器nRF24E1可以通过软件编程来设定接收地址、收发频率、发射功率、无线传输速率、无线收发模式以及CRC校验和长度以及有效数据长度等无线通信参数。在掉电模式，晶振停止工作时的电流消耗典型值为2 uA。nRF24E1的典型应用电路如图3所示。

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