李凱華　祝亞亮　王亞飛　史智興

摘 要：本文面向家居安全，設計了一種基于 GSM 通信技術的家用火災實時檢測及遠程報警系統，以STM32F407為中央控制單元，檢測煙霧和火焰?zhèn)鞲衅鞯男盘?，發(fā)現火災險情，本地聲光報警并通過GSM模塊向用戶手機發(fā)送報警短信。

關鍵詞：GSM；火災報警；STM32F103

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A

0.引言

隨著生活節(jié)奏的加快，家庭住宅無人的情況越來越多，一旦發(fā)生火災等安全問題，將帶來巨大損失。本系統可以對室內火災進行實時監(jiān)控，發(fā)現火災險情后，不僅本地聲光報警同時發(fā)短信通知業(yè)主，使業(yè)主能夠盡快采取措施，將損失降到最低。該系統結構簡單、性能穩(wěn)定、精確度高、性價比高，具有一定的實用價值和發(fā)展前景。

1.系統總體設計

基于 GSM 通信技術的家庭火災實時檢測及遠程報警系統包括STM32F103主控模塊、數據采集模塊、顯示模塊、GSM（SIM300）模塊和報警模塊。由室內安裝的煙霧和火焰?zhèn)鞲衅鞑杉覂然馂碾[患的相關信息，STM32模塊讀取傳感器信息，在液晶屏顯示數據，同時進行閾值判斷，一旦發(fā)現傳感器信息超過報警臨界值，進行聲光報警和短信報警。 系統總體設計框圖如圖1所示。

2.系統硬件選型

2.1煙霧傳感器

系統采用MQ-2煙霧傳感器，氣敏材料為二氧化錫，當MQ-2煙霧傳感器附近的空氣中存在煙霧時，煙霧傳感器的電導率會隨濃度的變化而變化，輸出電壓也會隨之發(fā)生變化。MQ-2煙霧傳感器的優(yōu)點是：高靈敏度、高精度、價格低廉、性能穩(wěn)定。

2.2火焰?zhèn)鞲衅?/p>

系統采用CK015紅外火焰?zhèn)鞲衅鬟M行火災的檢測。CK015紅外火焰?zhèn)鞲衅骺梢詸z測波長在700納米和1000納米之間的紅外光，將其轉化為傳感器輸出電壓的變化，紅外光越微弱，傳感器的輸出電壓就越大。

2.3 其他模塊選型

主控模塊采用STM32模塊選擇STM32F103RCT6 作為 MCU，其內核為Cortex-M3，片內集成的資源非常豐富，功能強大、性能穩(wěn)定、具有很高的性價比。

短信模塊選擇GSM（SIM300）模塊，主要包括ZIF連接器、GSM基帶處理器、閃存、GSM射頻模塊、天線接口、供電模塊6部分組成。STM32F103控制模塊通過串口通信對GSM（SIM300）模塊發(fā)送 AT 指令即可控制 GSM（SIM300） 模塊擦除數據或收發(fā)短信。GSM（SIM300）模塊的優(yōu)點：功耗低、速度快、反應靈敏、價格低廉、性能穩(wěn)定，能夠長期穩(wěn)定運行。

3.系統軟件設計

系統上電后，對各模塊進行初始化設置，初始化完成后，煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鏖_始對周圍環(huán)境中的煙霧和火焰信息進行采集，采集的信息通過串口發(fā)送給STM32F103微控制器進行相應的處理，將處理后的數據與報警臨界值進行比較，一旦發(fā)現數據高于臨界值，就進行聲光報警和短信報警。

3.1數據采集模塊的程序設計

對MQ-2煙霧傳感器而言，當探測到煙霧濃度為0時，輸出電壓為0，當探測到的煙霧濃度達到傳感器最大限度時，輸出電壓為3.3V，是線性關系。微控制器STM32F103采集數據是靠STM32片內集成的ADC完成的，以煙霧傳感器為例，ADC將采集到的0～3.3V的電壓平均分成4096份，即如果煙霧傳感器的輸出電壓是0，ADC采集到的數據就是0，如果煙霧傳感器的輸出電壓是3.3V，那么ADC采集到的數據就是4096，是線性關系，火焰?zhèn)鞲衅饕嗳弧?/p>

3.2 GSM模塊的程序設計

微控制器STM32F103通過經由串口向GSM（SIM300）模塊發(fā)送AT指令的方式來實現對GSM（SIM300）模塊的控制。需要注意的是，GSM（SIM300）有兩種工作模式，一種是GSM（SIM300）模塊工作，一種是控制GSM（SIM300）模塊工作，因此，在使用GSM（SIM300）模塊發(fā)送短信之前，必須要對GSM（SIM300）模塊進行初始化設置。

4.系統調試

系統的硬件電路需要按模塊分別進行調試，系統各設計模塊調試完成后，要進行軟硬件聯調。在調試的過程中，可以先利用編譯軟件進行調試，通過后再進行軟硬聯調，這樣可以更高效地判斷問題是出在軟件還是硬件，從而有利于系統的進一步完善。通過對系統的調試和分析，最終實現了對室內火災的實時檢測和遠程報警，系統性能穩(wěn)定，能夠長期有效運行。

結語

基于 GSM 無線通信技術的火災報警系統在發(fā)現火災隱患時能在第一時間發(fā)送短信向業(yè)主報警，提醒人們盡早處理火情信息，對保護人們的生命和財產安全具有重大意義，同時具有一定的市場價值和廣闊的發(fā)展空間。

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