基于MSP43O單片機(jī)的家用煙霧報(bào)警器的設(shè)計(jì)

2．3 報(bào)警電路
系統(tǒng)報(bào)警電路采用RE46C100來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電蜂鳴器，該芯片電壓工作范圍寬(6～16V)，低功耗(空閑電流小于100nA)，采用9V電池供電。該芯片使能端HRNEN與MSP430的P2．6口連接，當(dāng)HRNEN為高電平時(shí)，壓電蜂鳴器產(chǎn)生自激振蕩而發(fā)出報(bào)警聲音。通過(guò)軟件設(shè)置Timer A不同的定時(shí)輸出，可使之發(fā)出煙霧檢測(cè)、電池欠壓兩種不同方式的報(bào)警信號(hào)。
2．4 電源電路
系統(tǒng)需要提供9v和3．3V兩個(gè)工作電壓，9V供給RE46C100，3．3V是單片機(jī)MSP430F2012的工作電壓，本電路選用穩(wěn)壓器TPS715333。
TPS71533是一款采用SC-70封裝的高輸入電壓LDO(低壓降)穩(wěn)壓器，其與微處理芯片MSP430F1232同屬于美國(guó)的TI公司。該穩(wěn)壓器的特點(diǎn)是：高輸入、低壓降、低功耗和小型封裝。芯片的輸入電壓范圍為2．5～24V，低壓降和低靜態(tài)電流(最大靜態(tài)電流為3．2 μA)使該芯片的功耗處于極低的水平，適用于電池供電的場(chǎng)合。
同時(shí)系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了電池欠壓檢測(cè)，將電源電壓直接引入MSP430F2012 ADC模塊的輸入P1．2口，與程序中預(yù)先設(shè)定的閥值電壓進(jìn)行比較，當(dāng)電源電壓過(guò)低時(shí)，通過(guò)報(bào)警電路提醒用戶及時(shí)更換電池。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
為了便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)展，系統(tǒng)軟件采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，采用了C語(yǔ)言編程。系統(tǒng)軟件包括主程序、中斷喚醒子程序、煙霧信號(hào)檢測(cè)子程序和電池電壓檢測(cè)子程序。主程序流程圖如圖3所示。

初始化時(shí)，將校準(zhǔn)的1MHz DCO值送入DCO控制寄存器，再根據(jù)已校準(zhǔn)的DCO時(shí)鐘源校準(zhǔn)VLO，MCU工作在低功耗模式LPM3。TA0每8s中斷一次，MCU退出LPM3模式，調(diào)用煙霧信號(hào)檢測(cè)子程序。為了避免誤報(bào)警，系統(tǒng)只有連續(xù)3次探測(cè)到煙霧信號(hào)，才啟動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警。第1次探測(cè)到煙霧信號(hào)后，VLO時(shí)鐘源經(jīng)4分頻作為定時(shí)器A信號(hào)源，即第2次采樣間隔4s；如果第2次仍探測(cè)到煙霧信號(hào)，定時(shí)器A時(shí)鐘源直接由VLO輸入1s采樣；如果第3次仍探測(cè)到煙霧信號(hào)，系統(tǒng)開(kāi)始警報(bào)，煙霧探測(cè)器繼續(xù)以1s周期進(jìn)行采樣。為了降低系統(tǒng)功耗，在煙霧采樣轉(zhuǎn)換期間，MCU進(jìn)入LPM3模式。
在煙霧信號(hào)檢測(cè)子程序中，首先通過(guò)P2．7和P1．4口分別打開(kāi)LED和運(yùn)放，將ADC10設(shè)定成4次單通道連續(xù)轉(zhuǎn)換，通過(guò)ADC10的DTC特性將轉(zhuǎn)換結(jié)果暫存到MCU的RAM中，運(yùn)放經(jīng)延時(shí)穩(wěn)定后啟動(dòng)ADC，MCU進(jìn)入LPM3模式，在完成4次AD轉(zhuǎn)換后DTC中斷，DTC中斷服務(wù)程序返回，MCU進(jìn)入活動(dòng)模式，然后紅外發(fā)射管打開(kāi)，同樣延時(shí)穩(wěn)定后再進(jìn)行一輪4次連續(xù)AD轉(zhuǎn)換，采樣結(jié)束后關(guān)閉運(yùn)放、紅外發(fā)射管、ADC及發(fā)光二極管，最后調(diào)用計(jì)算平均值子程序，計(jì)算兩次連續(xù)4次AD轉(zhuǎn)換的平均值，主程序調(diào)用計(jì)算結(jié)果確定是否探測(cè)到煙霧信號(hào)。

4 結(jié)束語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一款基于MSP430單片機(jī)的家用煙霧報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙霧信號(hào)和電池欠壓的精確檢測(cè)。在硬件選型和軟件設(shè)計(jì)中，充分考慮家用系統(tǒng)低成本、低功耗的要求。此系統(tǒng)符合國(guó)標(biāo)GB20517-2006《獨(dú)立式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警器》認(rèn)證的要求。實(shí)踐證明，此系統(tǒng)具有體積小、功耗低、靈敏度高、應(yīng)用靈活、可靠性高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，是高性能家用煙感的最佳選擇方案。