基于nRF401芯片的多路消防栓无水监测系统设计

　　消防给水系统是火灾控制重要设备，它能否正常发挥作用关系着人们的生命财产安全。但在实际应用中，常出现消防栓被遮掩、水压低等情况，更严重的是阀门误操作或管道漏水造成消防栓无水。一旦发生火灾，打开消防栓龙头无水，消防人员和群众无法及时扑灭火灾，会使火灾严重程度升级，造成生命财产重大损失。为此，不但要建设一个完善的消防给水系统，更重要是要确保该系统的正常运行，有一个正常的给水压力。针对这种情况，本文设计介绍一种消防给水系统水压是否正常的检测系统，用于检测消防给水系统水压是否正常，并给出显示和报警。

　　1 系统组成

　　该系统由微机、通信处理模块、单片机消防栓信息采集模块等三大部分组成。系统的组成如图1所示。

　　上位机由PC机构成，位于整个系统的最上层，主要负责控制和管理整个系统中的所有通信及对收集到的各个模块的数据进行处理。

　　通信处理模块由控制W77E58单片机构成。一方面通过RS 232接口总线与上位机通信;另一方面利用无线通信芯片nRF401与消防栓信息采集模块通信。

　　单片机消防栓信息采集模块，用单片机AT89S51实现对消防栓信息采集和对无线通信芯片nRF401收发功能的控制。

　　2 系统的硬件设计

　　2.1 通信处理模块

　　通信处理模块电路如图2所示。该模块由于要使用两个串口分别对上层和下层通信，因此主控制器使用华邦公司的W77E58单片机。

　　W77E58单片机内含两个增强型串口和32 KB大容量FLASH存储器。指令集与51系列单片机完全兼容，非常适合在智能化监控系统中使用。W77E58的连线非常方便。电路所需要的外部元件仅仅是一个晶振加两个电容驱动片内振荡器、一个连接到复位脚的电阻、电容。使用片内上电复位电路，XTAL1，XTAL2是参考振荡器端，晶振频率为11.059 MHz。其中串口0通过RS 232总线接口与PC机相连，串口1则负责连接无线通信芯片nRF401。W77E58自带有看门狗定时器，此定时器是一个独立于CPU自行运行的定时器，系统可通过编程将其设置为系统监控器，时基发生器或事件定时器。因为单片机的信号电平符合TTL/CMOS标准，PC机的串口典型的RS 232信号在正负电平之间摆动，因此需要MAX202芯片实现电平的转换。

　　nRF401无线通信芯片是Nordic公司生产，该芯片使用了433 MHz IGM频段，集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、FSK解调、多频道切换等功能，具有性能优异、功耗低、使用方便等特点。通过其外部引脚，可以使芯片随时在发送模式和接收模式之间切换，无需进行任何初始化设置。nRF401通过单片机串口直接与MCU通信，无需对数据进行曼彻斯特编码。