杜鋒 鄭騰騰 翟德超

摘要：傳統(tǒng)的有線煙霧報(bào)警系統(tǒng)無法做到報(bào)警信息的遠(yuǎn)程傳輸，在無人值守的情況下，報(bào)警信息無法及時(shí)獲取，容易錯(cuò)過控制火災(zāi)的最佳時(shí)間。針對此問題，該文設(shè)計(jì)了一種基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以STM32高性能32位單片機(jī)為核心，利用DTU模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，在監(jiān)測到煙霧報(bào)警信號后，第一時(shí)間把報(bào)警信息傳輸?shù)接脩舻氖謾C(jī)終端。該文還設(shè)計(jì)了一款基于Android的手機(jī)APP，用于接收和顯示煙霧報(bào)警信息。通過實(shí)物制作與功能測試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。

關(guān)鍵詞：煙霧報(bào)警;遠(yuǎn)程傳輸;STM32;DTU;模塊網(wǎng)絡(luò)通信

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1009-3044（2020）34-0219-02

隨著4G和5G通信技術(shù)的快速發(fā)展， 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用。使得信息的遠(yuǎn)程傳輸和應(yīng)用成為可能。傳統(tǒng)的煙霧報(bào)警系統(tǒng)大都采用有線的方式來傳輸報(bào)警信息，只有在控制室內(nèi)才能獲得報(bào)警信息，具有一定的局限性。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)階段，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸信息已經(jīng)非常容易。基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)就是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把報(bào)警信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩舻囊苿?dòng)終端上，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的實(shí)時(shí)傳輸?shù)??；贒TU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)由兩個(gè)子系統(tǒng)組成：一是報(bào)警信息采集和傳輸系統(tǒng);二是報(bào)警信息的接收與顯示系統(tǒng)。系統(tǒng)總體功能框圖如圖1所示。

如圖1所示。STM32最小系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集煙霧傳感器輸出的報(bào)警信息，通過DTU模塊轉(zhuǎn)換成WIFI信號，然后再通過路由器經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)接脩舻囊苿?dòng)終端從而實(shí)現(xiàn)煙霧報(bào)警信息的無線實(shí)時(shí)傳輸。

1 基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)硬件時(shí)要滿足以下幾點(diǎn)功能：

（1）能夠通過市電進(jìn)行供電，以方便系統(tǒng)的安裝與使用;

（2）能夠產(chǎn)生滿足STM32核心處理器穩(wěn)定工作的+3.3V直流電源;

（3）能夠產(chǎn)生滿足煙霧傳感器穩(wěn)定工作的+12V直流電源;

（4）能夠把煙霧傳感器的報(bào)警信號（開關(guān)信號）轉(zhuǎn)換為STM32單片機(jī)可以識(shí)別的電平信號。

（5）硬件系統(tǒng)應(yīng)具有網(wǎng)絡(luò)通信功能;

基于以上幾點(diǎn)要求，基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

如圖2所示，AC/DC模塊電源變換模塊把220V的交流電轉(zhuǎn)換成+3.3V和+12V的直流電源，分別為STM32最小系統(tǒng)和煙霧傳感器供電;信號調(diào)理電路把煙霧傳感器輸出的開關(guān)型報(bào)警信號轉(zhuǎn)換為STM32單片機(jī)可以識(shí)別的電平信號。信號調(diào)理電路輸出高電平時(shí)，有報(bào)警信號;輸出低電平時(shí)，無報(bào)警信號。STM32最小系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集信號調(diào)理電路的輸出電平，并轉(zhuǎn)換為可用于傳輸?shù)臄?shù)字信號，這里‘1代表有報(bào)警信號，‘0代表無報(bào)警信號，并按設(shè)計(jì)好的通信協(xié)議通過串口發(fā)送到DTU模塊/4G模塊。DTU模塊/4G模塊把接收到的信息轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號，采用數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到移動(dòng)終端。

2基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)底層軟件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)底層軟件時(shí)要滿足以下幾點(diǎn)功能：

（1）能夠采集傳感器調(diào)理電路輸出的高低電平信號;

（2）能夠完成DTU模塊的初始化;

（3）能夠按一定的通信協(xié)議發(fā)送煙霧傳感器輸出的報(bào)警信號。

基于以上幾點(diǎn)要求，基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)的底層軟件流程圖如圖3所示。

STM32時(shí)鐘初始化功能模塊主要功能：把外部8Mhz的晶振時(shí)鐘經(jīng)PLL鎖相環(huán)倍頻到72Mhz，此時(shí)鐘即為STM32的系統(tǒng)時(shí)鐘;

SMT32中斷分組初始化通過調(diào)用NVIC_PriorityGroupConfig（NVIC_PriorityGroup_2）函數(shù)設(shè)置NVIC中斷分組2：2位搶占優(yōu)先級，2位響應(yīng)優(yōu)先級;

SMT32 IO口初始化用于把采集煙霧傳感器報(bào)警信號的IO口設(shè)置為帶上拉電阻的輸入工作模式。當(dāng)傳感器有報(bào)警信號時(shí)，此端口讀入的信號為高電平，當(dāng)一切正常時(shí)，此端口讀入的為低電平。

DTU模塊初始化用于初始化DTU模塊的工作狀態(tài)，這里，DTU工作與服務(wù)器模式，數(shù)據(jù)透明傳輸。

底層軟件判斷DTU模塊聯(lián)網(wǎng)正常后開始讀取煙霧傳感器的報(bào)警狀態(tài)，并把報(bào)警狀態(tài)加入設(shè)計(jì)好的通信協(xié)議里面，通過STM32的串口發(fā)送到DTU模塊，DTU模塊再轉(zhuǎn)化為WIFI信號通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到用戶終端。實(shí)現(xiàn)煙霧傳感器的報(bào)警信息的遠(yuǎn)程傳輸。

3基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)手機(jī)APP應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)手機(jī)APP應(yīng)用軟件時(shí)基于Android系統(tǒng)的。主要完成以下功能：

（1）能夠?qū)崿F(xiàn)與底層終端的聯(lián)網(wǎng)功能;

（2）能夠接收底層終端通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的報(bào)警信息;

（3）能夠解析通信協(xié)議，獲取煙霧傳感器的報(bào)警狀體;

（4）能夠直觀、實(shí)時(shí)顯示煙霧傳感器的報(bào)警狀態(tài)。

基于以上幾點(diǎn)要求，基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)手機(jī)APP應(yīng)用軟件GUI如圖4所示。

本手機(jī)APP應(yīng)用軟件聯(lián)網(wǎng)時(shí)，在軟件中已經(jīng)設(shè)置好了默認(rèn)的服務(wù)器IP地址和端口號，打開APP后，點(diǎn)擊“開啟”按鈕，如果聯(lián)網(wǎng)成功，會(huì)顯示“已連接！”用于提示聯(lián)網(wǎng)成功。聯(lián)網(wǎng)成功后，在點(diǎn)擊“開始”按鈕之前，由于沒有獲取到煙霧傳感器的報(bào)警信息，此時(shí)顯示“暫無數(shù)據(jù)”。當(dāng)點(diǎn)擊“開始”按鈕后，如果有報(bào)警信息，則顯示“有火警警報(bào)！”;如果沒有報(bào)警信息，則顯示“正常！”。

4結(jié)語

基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)主要由高性能STM32單片機(jī)為核心構(gòu)成的煙霧傳感器報(bào)警信息采集和傳輸子系統(tǒng)和手機(jī)APP應(yīng)用子系統(tǒng)組成。通過軟硬件聯(lián)調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)煙霧傳感器的報(bào)警信息遠(yuǎn)程傳輸，同時(shí)，可以通過手機(jī)APP實(shí)時(shí)獲取此報(bào)警信息。解決了傳統(tǒng)的有線報(bào)警系統(tǒng)不能遠(yuǎn)程傳輸，報(bào)警信息必須有專人值守獲取的弊端。提高了報(bào)警信息的傳輸效率，可以把火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，大大降低了火災(zāi)發(fā)生的概率。與傳統(tǒng)的有線煙霧報(bào)警系統(tǒng)相比較，本文設(shè)計(jì)的基于DTU模塊的無線煙霧報(bào)警系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：1）使用STM32高性能32位處理器，提高了系統(tǒng)性能;2）利用高靈敏度煙火傳感器，提高火災(zāi)和潛在火災(zāi)的檢測靈敏度;3）對潛在火災(zāi)進(jìn)行全天候檢測，提高了火災(zāi)預(yù)警的及時(shí)性。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】