文/李梅 蔡武德

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)組成如圖1所示，以Arduino 單片機(jī)作為主控芯片，外圍包含短信模塊、顯示模塊、傳感器模塊、網(wǎng)絡(luò)拓展模塊。紅外檢測(cè)器負(fù)責(zé)人體紅外信號(hào)的收集并將之傳輸?shù)紸rduino 上分析判斷；煙霧檢測(cè)探頭負(fù)責(zé)煙霧信號(hào)的采集并將之傳輸?shù)紸rduino上分析判斷；煤氣檢測(cè)探頭負(fù)責(zé)煤氣濃度信號(hào)的采集并將之傳輸?shù)紸rduino 上分析判斷。Arduino 對(duì)熱釋電傳感器、煙霧檢測(cè)探頭和煤氣濃度檢測(cè)探頭采集的信號(hào)做分析處理，判斷其是否超過(guò)安全閾值，在判斷有危險(xiǎn)時(shí)，Arduino 控制GSM短信模塊向用戶發(fā)出報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警。Arduino 與GSM 模塊之間的通信是通過(guò)串口來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只需要將TX、RX、GND 這三根線連接起來(lái)即可實(shí)現(xiàn)串口通信。

1.2 系統(tǒng)主要器件

GSM 模塊采用SIM900A，通過(guò)單片機(jī)給SIM900A 芯片發(fā)送AT 指令便可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線通信。煙霧傳感器是MQ-2，其作用是將采集到的煙霧信號(hào)發(fā)送到Arduino 上讓其分析判斷，一旦超過(guò)閾值就通過(guò)GSM 向用戶發(fā)送短信報(bào)警。煤氣傳感器采用MQ-5，其作用是將采集到的煤氣信號(hào)發(fā)送到Arduino 上讓其分析判斷，一旦超過(guò)閾值就通過(guò)GSM 向用戶發(fā)送短信報(bào)警。紅外傳感器是BISS0001，其作用是將采集到的紅外信號(hào)發(fā)送到Arduino 上，讓其分析判斷，一旦超過(guò)閾值就通過(guò)GSM 向用戶發(fā)送短信報(bào)警。溫度傳感器是單總線數(shù)字式DS18B20。

2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程

程序流程分為統(tǒng)主程序流程如圖2所示；人體紅外模塊程序流程如圖3所示；煤氣檢測(cè)模塊程序流程如圖4所示；煙霧檢測(cè)模塊程序流程如圖5所示。各個(gè)模塊采集到的信號(hào)由Arduino 集中處理和分析，并將信息發(fā)給主人。

圖1：系統(tǒng)框圖

圖2：系統(tǒng)主程序流程圖

圖3：人體紅外模塊程序流程

圖4：煤氣檢測(cè)模塊程序流程

圖5：煙霧檢測(cè)模塊程序流程

3 GSM短信模塊配置

本系統(tǒng)主要應(yīng)用了GSM 模塊的短信功能進(jìn)行報(bào)警，將報(bào)警信息通過(guò)GSM 傳輸至系統(tǒng)預(yù)設(shè)手機(jī)上。故在模塊初始化時(shí)需進(jìn)行相關(guān)配置：

Serial.print ("AT ");//AT 指令：檢查模塊是否響應(yīng)

Serial.print ("AT+CSQ ");//AT+CSQ 指令：查詢信號(hào)強(qiáng)度

Serial.print ("AT+CREG? ");//AT+CREG?指令：查詢GSM 網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)

Serial.print ("AT+COPS? ");//AT+COPS?指令：查詢GSM 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商

短信發(fā)送之前，需明確短信的內(nèi)容和短信接收者的號(hào)碼，在程序中就體現(xiàn)為在Arduino中創(chuàng)建緩存來(lái)存放短信內(nèi)容和手機(jī)號(hào)碼。在SIM900A 芯片中，短信有TEXT 和PDU 兩種發(fā)送模式，因?yàn)榘l(fā)送的內(nèi)容較為簡(jiǎn)潔，所以選用TEXT 模式。程序的主要內(nèi)容有設(shè)置短信發(fā)送號(hào)碼、設(shè)置短信發(fā)送模式、短信發(fā)送結(jié)束標(biāo)志以及短信發(fā)送內(nèi)容。

單片機(jī)通過(guò)AT 指令可以很方便地對(duì)GSM 模塊進(jìn)行相關(guān)配置，如檢測(cè)GSM 模塊是否響應(yīng)、查詢當(dāng)前信號(hào)強(qiáng)度、查詢GSM 模塊是否已注冊(cè)、查詢GSM 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商。使用AT 指令可以非常方便地發(fā)送短消息，通過(guò)單片機(jī)給SIM900A 芯片發(fā)送AT 指令便可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線通信。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)傳感器模塊、Arduino、短信模塊、電源等系統(tǒng)部件的組裝調(diào)試，本系統(tǒng)可以達(dá)到煤氣泄漏報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警和防盜的設(shè)計(jì)要求。當(dāng)人體紅外傳感器感應(yīng)到人體信息時(shí)，當(dāng)煙霧傳感器檢測(cè)到煙霧濃度超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)煤氣濃度超過(guò)設(shè)定閾值時(shí)，手機(jī)都能收到報(bào)警短信。