基于nRF2401智能無線火災監控系統設計

　　采集數據處理

　　采樣數據處理使用融合算法,將數據采集控制節點發送來的信息用多傳感器融合原理進行處理(u=+1為發生火災,u=-1為未發生火災):

　　式中ui是接收到數據采集控制節點的數據;

　　a0=log(P1/P0);當ui=+1時，ai=PDi /PFi ;當ui=-1時ai=1-PDi /1-PFi。

　　根據現場和火源由專家經驗或現場實驗等賦予各傳感器以不同的檢出概率PD和虛警概率Pf以及P1和P0,在單片機內部按照上述算法得u=1或者u=0,從而得出正確判斷.

　　系統抗干擾

　　系統的主要干擾源有電源線中的高頻干擾、感性負載產生瞬變噪聲干擾、噪聲電壓干擾。為保證系統判斷傳感器輸入信號的穩定性采用如下濾波電路: 選用專為通信控制芯片提供轉換電壓的LM1117為轉換芯片，它具有功耗低，體積小等優點。同時在電源電路中加入220μH的電感，與并入多個不同容值的電容所構成的濾波電路來抑制各種高頻信號，使數據采集控制節點能夠得到穩定可靠且低干擾的電源,保證其可靠運行。同時射頻部分的電路設計也是數據采集控制節點設計的重點與難點,是數據采集控制節點設計成功的關鍵。抗干擾設計直接關系到射頻性能和整個數據采集控制節點的運轉情況。在射頻部分布線時,合理的布局與布線及采用多層板既是布線所必須的也是降低電磁干擾提高抗干擾能力的有效手段。布線時需要注意以下幾點：一是射頻部分電路沒有用做布線的面積均需用銅填充并連接到地,以提供RF屏蔽達到有效抗干擾的目的 ;nRF2401芯片底部應接地 ;為了降低延遲、減少串擾，確保高頻信號的傳輸 ，要使用多個接地過孔將nRF2401芯片底部和地層相連;盡可能地減少串擾，減少分布參數的影響，器件要緊密地分布在nRF2401 的四周,并使用較小封裝。

　　系統軟件

　　數據采集控制節點是一種嵌入式無線通信接口，是連接傳感器和滅火等設備與監控終端的紐帶。數據采集控制節點軟件系統采用模塊化設計方法，一個模塊可被多個任務共享，可以有效節省存儲空間，也便于設計和調試。以匯編語言為編程工具，更加有效地利用單片機的硬件資源，可以使系統程序更加簡潔，減少占用的內存資源。按照硬件電路設計，數據采集控制節點軟件主要完成初始化設置部分、傳感器信號檢測部分、數據發送部分、數據接收及控制輸出幾部分等。系統上電后，首先對單片機端口進行相應的設置;其次通過nRF2401的DATA1和CLK1端口將nRF2401配置數據包發送給nRF2401，并置nRF2401為接收模式;最后定時對單片機端口進行循環掃描，若有傳感器信號輸入，將數據打包，并調用通信數據發送模塊將信息發送出去。若有中斷信號，則調用通信數據接收模塊接收數據，接收完畢對信號進行處理，輸出執行命令。數據采集控制節點軟件流程如圖3所示。