唐娟等

摘 要：為了設(shè)計(jì)一種具有短信功能的家庭火災(zāi)燃?xì)獗O(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，本項(xiàng)目將火災(zāi)報(bào)警器及燃?xì)獗O(jiān)控器和GSM發(fā)送短信模塊結(jié)合，可以達(dá)到在聲光報(bào)警的同時(shí)通過(guò)SIM卡給屋主發(fā)送短信提醒的目的，而且當(dāng)可燃?xì)怏w發(fā)生泄漏到達(dá)一定濃度時(shí)，排氣扇可以自動(dòng)打開，降低氣體濃度、杜絕安全隱患。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)報(bào)警；燃?xì)獗O(jiān)控；GSM模塊；SIM卡

1系統(tǒng)概述

本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為控制中心，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、處理、顯示及控制功能，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件模塊

本設(shè)計(jì)包括煙霧及燃?xì)獠杉娐?、AD轉(zhuǎn)換電路、聲光報(bào)警電路、液晶顯示電路、排氣扇控制電路和短信發(fā)送電路等六大電路模塊。

2.1 煙霧及燃?xì)獠杉K

結(jié)合本設(shè)計(jì)所要求的檢測(cè)濃度范圍，選MQ-7 CO傳感器及MQ-2煙霧傳感器作為本設(shè)計(jì)的傳感器。MQ-7 CO氣體傳感器對(duì)一氧化碳的靈敏度高，使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化，轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。MQ-2煙霧傳感器可用于家庭和工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)。

2.2 AD轉(zhuǎn)換模塊

本設(shè)計(jì)利用ADC0809實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。

CO氣體傳感器和煙霧傳感器將置于測(cè)試環(huán)境中待測(cè)氣體的濃度以模擬量輸出，再通過(guò)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行處理。

2.3 聲光報(bào)警電路

作為火災(zāi)燃?xì)庑孤稖y(cè)試裝置，聲光報(bào)警部分不可缺少，當(dāng)檢測(cè)到煙霧或者CO氣體在空氣中的所占的比例超標(biāo)時(shí)，就應(yīng)該通過(guò)聲光方式發(fā)出警報(bào)，防止由于火災(zāi)或CO可燃?xì)怏w含量過(guò)高而發(fā)生的意外事故。本設(shè)計(jì)中的聲光報(bào)警部分包括蜂鳴器以及紅色LED報(bào)警指示燈。當(dāng)煙霧或者CO燃?xì)鉂舛瘸^(guò)規(guī)定值的時(shí)候，LED燈閃爍伴隨著蜂鳴器報(bào)警。

2.4 顯示電路

本設(shè)計(jì)的顯示功能是由LCD1602顯示屏實(shí)現(xiàn)的，顯示器顯示當(dāng)前所測(cè)煙霧或CO濃度值，判斷燃?xì)鉂舛戎凳欠癯^(guò)上限值。

電路中部分引腳連接關(guān)系如下：LCD1602的7-14引腳與P2.0-P2.7端口相連接，LCD1602的4-6引腳（讀、寫、使能控制）分別與P3.5、P3.4、P3.7相連接，至于其他液晶顯示屏的引腳，則按照LCD16

02正常工作來(lái)連接，即能達(dá)到很好的顯示效果。

2.5 排氣扇控制電路

當(dāng)傳感器采集到的煙霧或者氣體濃度到達(dá)一定值時(shí)，單片機(jī)的輸出引腳會(huì)發(fā)出相應(yīng)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)排氣扇的自動(dòng)開關(guān)，達(dá)到降低有害氣體濃度的目的。圖中的三極管是用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，使其能夠正常工作。繼電器內(nèi)部具有線圈的結(jié)構(gòu)，所以它在斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓很大的反向電動(dòng)勢(shì)，會(huì)擊穿繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管，為此要在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置二極管保護(hù)電路，以保護(hù)繼電器驅(qū)動(dòng)管。排氣扇控制電路連接圖如圖2所示。

2.6 GSM（TC35模塊）發(fā)送短信電路

TC35模塊外圍電路由IGT（Ignition）啟動(dòng)電路、SYNC（Synchronization）指示燈電路、SIM（Subscriber Identification Module）卡電路組成。

單片機(jī)可以通過(guò)串口直接與TC35模塊進(jìn)行通信，且單片機(jī)與TC35通信模塊可相應(yīng)的RXD、TXD對(duì)應(yīng)直接相連。但TC35工作電壓為3.6V，單片機(jī)工作電壓為5V，為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_，必須在接口加電平轉(zhuǎn)換電路。單片機(jī)與TC35模塊連接圖如下圖所示：

3 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是在C51編程的基礎(chǔ)之上采用了模塊化設(shè)計(jì)和子程序嵌套技術(shù)。該軟件要同時(shí)檢測(cè)煙霧濃度和CO可燃?xì)怏w濃度，并且要根據(jù)濃度值的高低來(lái)判斷是否啟動(dòng)報(bào)警功能。

3.1 主程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位，參數(shù)需要初始化。系統(tǒng)先進(jìn)行初始化，再實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能，即傳感器采集氣體濃度信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成STC89C51單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量。由于ADC0809需要處理2路數(shù)據(jù)，所以這里通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)選擇通道。將輸出的數(shù)字量在單片機(jī)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)濃度值與預(yù)先設(shè)定好的報(bào)警值比較，判斷是否報(bào)警。

3.2 報(bào)警子程序設(shè)計(jì)

報(bào)警子程序包括了聲光報(bào)警、排風(fēng)扇的控制及短信發(fā)送三個(gè)部分。當(dāng)傳感器采集到的濃度值超出設(shè)定報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)IO口控制的相應(yīng)電路模塊工作達(dá)到監(jiān)控報(bào)警的目的。

3.3 GSM模塊子程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)與TC35模塊通信是通過(guò)AT指令。由AT指令可以進(jìn)行呼叫、短信、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制。AT指令集中有多套指令，本系統(tǒng)中只涉及到短消息和串口的命令控制。

如：AT+CMGF選擇短信格式、AT+CMGS發(fā)送短信息

4結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)介紹的具有短信功能的家庭火災(zāi)燃?xì)獗O(jiān)控報(bào)警器將火災(zāi)及燃?xì)鈭?bào)警器和GSM模塊（發(fā)送短信模塊）結(jié)合。既能檢測(cè)火災(zāi)隱患，還可以檢測(cè)燃?xì)庑孤?，并在火?zāi)燃?xì)鈭?bào)警器的基礎(chǔ)上，增加了發(fā)送短信模塊，如果有火災(zāi)隱患或者燃?xì)庑孤稌r(shí)，當(dāng)事人可以立即收到短信提醒，及時(shí)做出補(bǔ)救措施。具有極大的社會(huì)價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。

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