唐娟等

摘 要：為了設(shè)計一種具有短信功能的家庭火災(zāi)燃氣監(jiān)控報警系統(tǒng)，本項目將火災(zāi)報警器及燃氣監(jiān)控器和GSM發(fā)送短信模塊結(jié)合，可以達到在聲光報警的同時通過SIM卡給屋主發(fā)送短信提醒的目的，而且當可燃氣體發(fā)生泄漏到達一定濃度時，排氣扇可以自動打開，降低氣體濃度、杜絕安全隱患。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)報警；燃氣監(jiān)控；GSM模塊；SIM卡

1系統(tǒng)概述

本設(shè)計以AT89C51單片機為控制中心，實現(xiàn)信號的采集、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)計包括煙霧及燃氣采集電路、AD轉(zhuǎn)換電路、聲光報警電路、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 煙霧及燃氣采集模塊

結(jié)合本設(shè)計所要求的檢測濃度范圍，選MQ-7 CO傳感器及MQ-2煙霧傳感器作為本設(shè)計的傳感器。MQ-7 CO氣體傳感器對一氧化碳的靈敏度高，使用簡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應(yīng)的輸出信號，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)測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。

2.2 AD轉(zhuǎn)換模塊

本設(shè)計利用ADC0809實現(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、邏輯控制和定時電路組成。

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

2.3 聲光報警電路

作為火災(zāi)燃氣泄露測試裝置，聲光報警部分不可缺少，當檢測到煙霧或者CO氣體在空氣中的所占的比例超標時，就應(yīng)該通過聲光方式發(fā)出警報，防止由于火災(zāi)或CO可燃氣體含量過高而發(fā)生的意外事故。本設(shè)計中的聲光報警部分包括蜂鳴器以及紅色LED報警指示燈。當煙霧或者CO燃氣濃度超過規(guī)定值的時候，LED燈閃爍伴隨著蜂鳴器報警。

2.4 顯示電路

本設(shè)計的顯示功能是由LCD1602顯示屏實現(xiàn)的，顯示器顯示當前所測煙霧或CO濃度值，判斷燃氣濃度值是否超過上限值。

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正常工作來連接，即能達到很好的顯示效果。

2.5 排氣扇控制電路

當傳感器采集到的煙霧或者氣體濃度到達一定值時，單片機的輸出引腳會發(fā)出相應(yīng)信號，從而實現(xiàn)排氣扇的自動開關(guān)，達到降低有害氣體濃度的目的。圖中的三極管是用來驅(qū)動繼電器，使其能夠正常工作。繼電器內(nèi)部具有線圈的結(jié)構(gòu)，所以它在斷電時會產(chǎn)生電壓很大的反向電動勢，會擊穿繼電器的驅(qū)動三極管，為此要在繼電器驅(qū)動電路中設(shè)置二極管保護電路，以保護繼電器驅(qū)動管。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）啟動電路、SYNC（Synchronization）指示燈電路、SIM（Subscriber Identification Module）卡電路組成。

單片機可以通過串口直接與TC35模塊進行通信，且單片機與TC35通信模塊可相應(yīng)的RXD、TXD對應(yīng)直接相連。但TC35工作電壓為3.6V，單片機工作電壓為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。單片機與TC35模塊連接圖如下圖所示：

3 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計是在C51編程的基礎(chǔ)之上采用了模塊化設(shè)計和子程序嵌套技術(shù)。該軟件要同時檢測煙霧濃度和CO可燃氣體濃度，并且要根據(jù)濃度值的高低來判斷是否啟動報警功能。

3.1 主程序設(shè)計

系統(tǒng)工作時，單片機上電自動復(fù)位，參數(shù)需要初始化。系統(tǒng)先進行初始化，再實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能，即傳感器采集氣體濃度信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成STC89C51單片機可識別的數(shù)字量。由于ADC0809需要處理2路數(shù)據(jù)，所以這里通過一個按鍵來選擇通道。將輸出的數(shù)字量在單片機內(nèi)部實現(xiàn)濃度值與預(yù)先設(shè)定好的報警值比較，判斷是否報警。

3.2 報警子程序設(shè)計

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

3.3 GSM模塊子程序設(shè)計

單片機與TC35模塊通信是通過AT指令。由AT指令可以進行呼叫、短信、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、補充業(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

本設(shè)計介紹的具有短信功能的家庭火災(zāi)燃氣監(jiān)控報警器將火災(zāi)及燃氣報警器和GSM模塊（發(fā)送短信模塊）結(jié)合。既能檢測火災(zāi)隱患，還可以檢測燃氣泄露，并在火災(zāi)燃氣報警器的基礎(chǔ)上，增加了發(fā)送短信模塊，如果有火災(zāi)隱患或者燃氣泄露時，當事人可以立即收到短信提醒，及時做出補救措施。具有極大的社會價值和良好的應(yīng)用前景。

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