基于MSP43O单片机的家用烟雾报警器的设计

2．3 报警电路
系统报警电路采用RE46C100来驱动压电蜂鸣器，该芯片电压工作范围宽(6～16V)，低功耗(空闲电流小于100nA)，采用9V电池供电。该芯片使能端HRNEN与MSP430的P2．6口连接，当HRNEN为高电平时，压电蜂鸣器产生自激振荡而发出报警声音。通过软件设置Timer A不同的定时输出，可使之发出烟雾检测、电池欠压两种不同方式的报警信号。
2．4 电源电路
系统需要提供9v和3．3V两个工作电压，9V供给RE46C100，3．3V是单片机MSP430F2012的工作电压，本电路选用稳压器TPS715333。
TPS71533是一款采用SC-70封装的高输入电压LDO(低压降)稳压器，其与微处理芯片MSP430F1232同属于美国的TI公司。该稳压器的特点是：高输入、低压降、低功耗和小型封装。芯片的输入电压范围为2．5～24V，低压降和低静态电流(最大静态电流为3．2 μA)使该芯片的功耗处于极低的水平，适用于电池供电的场合。
同时系统还实现了电池欠压检测，将电源电压直接引入MSP430F2012 ADC模块的输入P1．2口，与程序中预先设定的阀值电压进行比较，当电源电压过低时，通过报警电路提醒用户及时更换电池。

3 系统软件的设计与实现
为了便于系统维护和功能扩展，系统软件采用了模块化的设计方法，采用了C语言编程。系统软件包括主程序、中断唤醒子程序、烟雾信号检测子程序和电池电压检测子程序。主程序流程图如图3所示。

初始化时，将校准的1MHz DCO值送入DCO控制寄存器，再根据已校准的DCO时钟源校准VLO，MCU工作在低功耗模式LPM3。TA0每8s中断一次，MCU退出LPM3模式，调用烟雾信号检测子程序。为了避免误报警，系统只有连续3次探测到烟雾信号，才启动报警电路报警。第1次探测到烟雾信号后，VLO时钟源经4分频作为定时器A信号源，即第2次采样间隔4s；如果第2次仍探测到烟雾信号，定时器A时钟源直接由VLO输入1s采样；如果第3次仍探测到烟雾信号，系统开始警报，烟雾探测器继续以1s周期进行采样。为了降低系统功耗，在烟雾采样转换期间，MCU进入LPM3模式。
在烟雾信号检测子程序中，首先通过P2．7和P1．4口分别打开LED和运放，将ADC10设定成4次单通道连续转换，通过ADC10的DTC特性将转换结果暂存到MCU的RAM中，运放经延时稳定后启动ADC，MCU进入LPM3模式，在完成4次AD转换后DTC中断，DTC中断服务程序返回，MCU进入活动模式，然后红外发射管打开，同样延时稳定后再进行一轮4次连续AD转换，采样结束后关闭运放、红外发射管、ADC及发光二极管，最后调用计算平均值子程序，计算两次连续4次AD转换的平均值，主程序调用计算结果确定是否探测到烟雾信号。

4 结束语
本文设计了一款基于MSP430单片机的家用烟雾报警器，实现了对烟雾信号和电池欠压的精确检测。在硬件选型和软件设计中，充分考虑家用系统低成本、低功耗的要求。此系统符合国标GB20517-2006《独立式感烟火灾探测报警器》认证的要求。实践证明，此系统具有体积小、功耗低、灵敏度高、应用灵活、可靠性高、实时性强等特点，是高性能家用烟感的最佳选择方案。