文/胡喻杰 杨龙成

由于科技的发展以及各类家电走入千家万户，越来越多的隐患也将随之而产生。为了及时发现和通报火灾，减少和防止火灾危害，就一定要把火灾危害制止在发生之前，一套精准及时的烟雾报警系统就显得极为重要，第一时间检测烟雾浓度，在火灾苗头之前进行消防措施，能够成功的消除火灾所造成的一系列事故，减少损失。因此，家庭烟雾报警系统将成为一个重要的研究领域。

图1：家庭烟雾报警系统系统框架图

1 家庭烟雾报警系统介绍

家庭烟雾报警系统是实时检测周围环境中烟雾浓度数值，一旦烟雾浓度达到一定值，便会通过蜂鸣器进行声音预警的一套家用设备系统。整套设备系统由单片机控制电路、蜂鸣器声音预警电路、安全保护电路、数据采集模拟转换电路组成。

本系统主要针对家庭等中小型应用场所，对火灾烟雾检测的敏锐性要求较高，设计出来的报警系统应该对烟雾检测实时高效。因此选择的传感器MQ-2 作为烟雾报警器的核心元器件，采集液化气、丙烷、氢气等可燃气体浓度数值。将检测的信息转变成电信号，紧接着送出模拟信号，这时AD 采集电路进行信号采集，在CC2530 单片机内进行识别判断、查询等环节实时发出烟雾报警状态控制信号以此驱动蜂鸣器发出触发信号。装置受到指令，即作出声音报警，整体系统具有很好的示警效果（如图1所示）。

本系统按照要求来进行分析设计，必须包含以下几个部分：

（1）CC2530 单片机的控制部分。

（2）传感器MQ-2 烟雾检测部分。

（3）蜂鸣器声音报警部分。

图2：元件外形结构

图3：蜂鸣器电路图

图4：串口调试助手界面

2 家庭烟雾报警系统的硬件设施

2.1 单片机CC2530

CC2530 是用于IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它可以做到用很低的材料成本价格完成一个强大网络节点。并且CC2530 单片机的运行模式也很多样，这就使得其在运行超低功耗要求的系统时会特别适应，运行模式之间出现转换的时候，转换会很快速，让能源的消耗进一步得到降低。当然CC2530 还有很多强大的功能，结合的领先的RF 收发器的卓越性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 等。

2.2 传感器MQ-2

MQ-2 气体传感器（如图2所示）适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测，因此MQ-2 气体传感器准确来说是一个多种气体探测器。MQ-2 型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度，尤其对烷类烟雾更为敏感，在实验中尝试用具有刺激性非可燃性烟雾进行干扰测试，多次实验中表现出的抗干扰性很强，能够有效精准进行区分。（经过测试：对烷类的感应度比纸张木材燃烧产生的烟雾要好的多，输出的电压升高的比较快）。

MQ-2 气体传感器的探测范围极其的广泛，对于家庭等中小型应用场所能够充分展示它的优点：灵敏度高、响应快、稳定性好、寿命长、驱动电路简单等。总体来说是一款多种气体探测应用的低成本传感器。

2.3 蜂鸣器

本系统采用市场上最常见的蜂鸣器（电路图如图3所示）作为家庭烟雾报警系统的报警装置。当烟雾传感器检查到液化气、丙烷、氢气等可燃气体浓度过高时，将向蜂鸣器发出触发信号。装置受到指令，即作出声音报警。

3 家庭烟雾报警系统的实验运行效果

本系统在实验室进行的模拟运行的演示，首先将节点 S1 开关拨到左边，让CC2530 单片机和串口进行连接，打开串口调试助手，进入如图4.1 所示界面，在串口参数设置选择正确的端口号以及9600-8-N-1 串口配置，选择16 进制发送，16 进制接收，把烟雾传感器状态读取指令 0A 03 00 34 00 01 c4 bf 复制到发送区，打开串口，点击发送：0A 03 00 34 00 01 c4 bf 返回：0A 03 02 00 BB 5D F6

其中00 BB 是返回的烟雾值，当用手握着烟雾传感器或对烟雾传感器呼出可燃性气体，数值便会上升（如图4所示）。

4 结论

本文主要针对家庭等小型应用场所，提出基于以单片机CC2530 作为控制器的智能烟雾报警系统，通过MQ-2 气体传感器来检测烟雾浓度，在单片机的A/D 模块转化后，并配合蜂鸣元器件实现声音报警功能。并通过代码对该实验进行测试，在实物调试后，此系统能够实时监测出空气中的烟雾浓度，并且及时通过蜂鸣器警报，具有很好的示警效果。最终实验的最终结果达到了家庭烟雾报警系统的预期。