基于單片機(jī)和GSM模塊的家庭智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(共25頁(yè))

1、目 錄 河南大學(xué)民生學(xué)院本科畢業(yè)論文PAGE 2PAGE 25 學(xué)號(hào)：1003618030河南大學(xué)民生(mnshng)學(xué)院畢 業(yè) 論 文（2014屆）年 級(jí)2010級(jí) 專 業(yè) 班 級(jí)電子信科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 生 姓 名 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 論文完成時(shí)間2014-04-22 河南大學(xué)民生(mnshng)學(xué)院教務(wù)部二一三年印制(yn zh)目 錄 TOC o 1-4 u 摘 要： PAGEREF _Toc388108664 h 11緒論(xln) PAGEREF _Toc388108665 h 21.1課題選擇的背景(bijng)及意義 PAGEREF _Toc388108666 h 21.2

2、課題(kt)設(shè)計(jì)選材 PAGEREF _Toc388108667 h 22智能火災(zāi)報(bào)警模塊原理 PAGEREF _Toc388108668 h 32.1系統(tǒng)總體框圖 PAGEREF _Toc388108669 h 32.2火災(zāi)報(bào)警類型 PAGEREF _Toc388108671 h 42.3火災(zāi)傳感器的原理 PAGEREF _Toc388108672 h 42.4火災(zāi)報(bào)警模塊檢測(cè)處理原理 PAGEREF _Toc388108673 h 63系統(tǒng)各模塊的電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc388108674 h 63.1核心芯片選擇 PAGEREF _Toc388108675 h 63.2手動(dòng)按鈕

3、模塊 PAGEREF _Toc388108676 h 73.3傳感器檢測(cè) PAGEREF _Toc388108677 h 83.4 A/D轉(zhuǎn)換模塊 PAGEREF _Toc388108678 h 103.5聲光報(bào)警模塊 PAGEREF _Toc388108679 h 113.6 GSM無(wú)線通訊模塊 PAGEREF _Toc388108680 h 123.7單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc388108681 h 134系統(tǒng)軟件流程 PAGEREF _Toc388108682 h 144.1主程序流程 PAGEREF _Toc388108683 h 144.2初始化流程 PAGERE

4、F _Toc388108684 h 164.3傳感器A/D轉(zhuǎn)換處理流程 PAGEREF _Toc388108686 h 164.4 GSM無(wú)線通訊流程 PAGEREF _Toc388108687 h 18結(jié)論 PAGEREF _Toc388108688 h 20參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc388108689 h 21附錄 PAGEREF _Toc388108690 h 22 河南大學(xué)民生學(xué)院本科畢業(yè)論文基于單片機(jī)和GSM模塊的家庭(jitng)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（河南大學(xué)民生學(xué)院(xuyun)，河南 開(kāi)封，475004）摘 要： 目前(mqin)，人民生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品

5、開(kāi)始走進(jìn)人們的生活，由此引起的火災(zāi)也越來(lái)越多。由于人們的消防意思淡薄，應(yīng)對(duì)火災(zāi)情況的不及時(shí)，都給火災(zāi)的進(jìn)一步擴(kuò)大提供了便利。為了避免火災(zāi)以及減少火災(zāi)造成的損失，我們必須樹立“預(yù)防為主，消防為輔”的消防方針，加強(qiáng)消防意思，完善火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會(huì)財(cái)富的損失。本系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)主要由單片機(jī)為核心的控制模塊、溫度和煙霧檢測(cè)模塊、轉(zhuǎn)換模塊、手動(dòng)按鈕模塊、聲音燈光報(bào)警模塊和無(wú)線通信報(bào)警模塊等部分組成。本系統(tǒng)可利用DS18B20溫度傳感器和MQ-2煙霧傳感器對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)LED顯示報(bào)警和遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的定點(diǎn)和遠(yuǎn)程報(bào)警

6、。系統(tǒng)主要是適合家庭小布局的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，用于火災(zāi)的防治和報(bào)警。關(guān)鍵詞： 單片機(jī) GSM通信 傳感器A familyof single based on chip microcomputer and GSM moduleof theintelligent firealarm system(School of Physics and Electronics, Henan University, Henan Kaifeng 475004, China)Abstract: At present, the improvement of peoples living standard, more a

7、nd more electronic products began to enter peoples life, the resulting fire, more and more. Because of peoples fire mean weak, deal with the fire situation is not timely, to facilitate further expansion of the fire. In order to avoid the fire and reduce the loss caused by the fire, we must set up th

8、e prevention first,fire protection by the second policy of fire protection, strengthen fire means,improve the automatic fire alarm system, fire nipped in the bud, to minimize the loss of wealth of society.This system adopts the ATMEL company AT89S52 microcontroller as the system is mainly composed o

9、f single chip microcomputer as the core control module,temperature and smoke detection module, A / D conversion module, manual button module, sound light alarm module and GSM wireless communicationmodule and other parts. This system can monitor the surrounding environmentusing DS18B20 temperature se

10、nsor and MQ-2 smoke sensor, through the LED display system fire point and remote alarm and remote GSM alarm. System is mainly suitable for small family intelligent fire alarm system for layout, fire control and alarm.Key words: MCU GSM communication sensor1緒論(xln)1.1課題選擇的背景(bijng)及意義火災(zāi)是指在時(shí)間和空間上失去控制的

11、燃燒所造成的災(zāi)害。在各種災(zāi)害中，火災(zāi)是最經(jīng)常、最普遍地威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一。人類能夠?qū)疬M(jìn)行利用(lyng)和控制，是文明進(jìn)步的一個(gè)重要標(biāo)志。但是文明進(jìn)步的同時(shí)，由此引起火災(zāi)也對(duì)人民的人身財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。2010年，全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)13.17萬(wàn)起，死亡1108人，受傷573人，直接財(cái)產(chǎn)損失17.7億元。2011年，全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)125402起，死亡1106人，受傷572人，直接財(cái)產(chǎn)損失18.8億元。2013年2月9日除夕當(dāng)天，全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)839起，直接財(cái)產(chǎn)損失690余萬(wàn)元。 隨著人民生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的家用電器都開(kāi)始走進(jìn)人們的生活，也隨著社會(huì)生活節(jié)奏的不斷加快，越

12、來(lái)越多的年輕人都不經(jīng)常在家，家里只有些老人或者孩子，由于不正當(dāng)?shù)牟僮麟娖饕l(fā)的火災(zāi)不勝枚舉。這不僅給人們的經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失，造成社會(huì)秩序的紊亂，也威脅到了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，給人們的心靈造成巨大的傷害。如何能夠保證在老人孩子這些對(duì)新生電器缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)操作的人，在家里發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情的時(shí)候能夠及時(shí)的進(jìn)行報(bào)警，已成為一個(gè)迫在眉睫的事情。而這種融合了自動(dòng)檢測(cè)，手動(dòng)報(bào)警，聲光報(bào)警和GSM信息通知的智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能很好地解決這一問(wèn)題，能夠確保在發(fā)生險(xiǎn)情的時(shí)候能夠第一時(shí)間進(jìn)行險(xiǎn)情撲滅，從而極大的保護(hù)了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。而隨著科技的不斷發(fā)展，智能化的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)會(huì)越來(lái)越完善，逐步走入每一個(gè)家庭。1.2課

13、題(kt)設(shè)計(jì)選材本次課題設(shè)計(jì)中檢測(cè)模塊主要是采用了一個(gè)手動(dòng)按鈕模塊進(jìn)行火災(zāi)險(xiǎn)情發(fā)生的手動(dòng)報(bào)警，并且采用一個(gè)DS18B20的溫度傳感器和一個(gè)MQ-2的煙霧傳感器進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)經(jīng)過(guò)一個(gè)A/D轉(zhuǎn)化輸送信號(hào)給AT89C52單片機(jī)進(jìn)行處理之后實(shí)現(xiàn)報(bào)警機(jī)能。而報(bào)警模塊中聲光報(bào)警模塊則是采用一個(gè)LED的紅光二極管和一個(gè)蜂鳴揚(yáng)聲器進(jìn)行的即時(shí)報(bào)警，GSM無(wú)線報(bào)警模塊則是采用西門子工業(yè)的TC35I GSM無(wú)線通訊模塊進(jìn)行中文消息的發(fā)送報(bào)警功能。通過(guò)這么一系列的檢測(cè)處理報(bào)警流程(lichng)實(shí)現(xiàn)家庭的智能火災(zāi)報(bào)警功能。2智能火災(zāi)報(bào)警模塊(m kui)原理2.1系統(tǒng)總體(zngt)框圖圖1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)原理(yun

14、l)框圖火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般是由火災(zāi)探測(cè)器、信號(hào)處理器和火災(zāi)報(bào)警器組成。在火災(zāi)險(xiǎn)情發(fā)生處放置有溫度傳感器和煙霧傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)對(duì)火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的大量熱量，及火災(zāi)產(chǎn)生所釋放出來(lái)的CO2、CO和燃燒物殘?jiān)M(jìn)行探測(cè)，將探測(cè)出來(lái)的信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)化器進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換以后輸送進(jìn)入AT89C52單片機(jī)，當(dāng)溫度傳感器和煙霧傳感器失效或者人為發(fā)現(xiàn)有火災(zāi)跡象時(shí)可以通過(guò)手動(dòng)控制按鈕進(jìn)行輸入一個(gè)火災(zāi)信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)AT89C52接收到火災(zāi)信號(hào)時(shí)，進(jìn)行分析處理之后開(kāi)始輸送電信號(hào)進(jìn)入聲光報(bào)警模塊并通過(guò)串口通信輸送信號(hào)進(jìn)度GSM無(wú)線通訊模塊，一方面紅光二極管閃爍提醒并使蜂鳴揚(yáng)聲器進(jìn)行蜂鳴報(bào)警，另一方面通過(guò)串口通信發(fā)送一個(gè)信

15、號(hào)給GSM無(wú)線通訊模塊，無(wú)線通訊模塊接收到信號(hào)之后開(kāi)始向GSM模塊里面預(yù)置的號(hào)碼發(fā)送火災(zāi)信息。從而完成一個(gè)只能火災(zāi)報(bào)警過(guò)程。2.2火災(zāi)報(bào)警(bo jng)類型由于在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中我們所使用的火災(zāi)探測(cè)器種類或者是型號(hào)的不同，一般常見(jiàn)的火災(zāi)探測(cè)器主要是一下三種，其中兩種比較(bjio)常見(jiàn)，一種在家庭小居室里面少見(jiàn)：2.2.1溫度傳感器由于火災(zāi)發(fā)生的時(shí)后會(huì)燃燒發(fā)出大量的熱量，使得家庭中溫度會(huì)在小范圍內(nèi)迅速升高。溫度傳感器的使用原理就是利用溫度探頭在空氣中實(shí)時(shí)采樣(ci yn)，然后把采樣的數(shù)據(jù)通過(guò)放大器和A/D轉(zhuǎn)化器處理后變?yōu)閿?shù)字信號(hào)傳給單片機(jī)處理判斷。目前，在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中一般是使用定溫溫度傳感

16、器來(lái)判斷空氣中溫度信號(hào)，一般設(shè)定定溫為55或65度。2.2.2煙霧傳感器在以前科技不發(fā)達(dá)的時(shí)候，一般發(fā)生火災(zāi)前期首先是會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，不過(guò)隨著科技的發(fā)展，在現(xiàn)在社會(huì)一般火災(zāi)都是由于煤氣或者天然氣泄漏的原因，煙霧不是太濃烈，不過(guò)煙霧依舊是火災(zāi)發(fā)生的一個(gè)重要特征。煙霧控制器一般是在房間的天花板有一個(gè)探頭，該探頭會(huì)間歇性的向探頭前面的貼片發(fā)出紅光，貼片可以根據(jù)接收到的紅光強(qiáng)度進(jìn)行判斷，不過(guò)本次使用的不是這種傳感器。而是一種對(duì)CO2,CO比較靈敏的MQ-2傳感器，應(yīng)對(duì)煤氣或者天然氣的家庭火災(zāi)報(bào)警很專業(yè)。2.2.3光感傳感器火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，不僅會(huì)散發(fā)出大量的熱量產(chǎn)生煙霧，并且還會(huì)伴隨著可燃物的燃燒發(fā)出

17、很多肉眼不可見(jiàn)的輻射光，我們也可以根據(jù)可燃物燃燒產(chǎn)生的各種輻射光來(lái)判斷火災(zāi)信號(hào)。感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過(guò)響應(yīng)火災(zāi)中產(chǎn)生的光特性，即擴(kuò)散火焰的光強(qiáng)度和閃爍頻率，來(lái)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)的。根據(jù)感應(yīng)的敏感波長(zhǎng)，可以將感光型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為對(duì)波長(zhǎng)較短的光輻射敏感的紫外報(bào)警系統(tǒng)和對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光輻射敏感的紅外報(bào)警系統(tǒng)。不過(guò)由于光感傳感器的價(jià)格注定了這類傳感器不可能走進(jìn)大眾家庭。2.3火災(zāi)傳感器的原理火災(zāi)發(fā)生時(shí)，必然會(huì)伴隨著產(chǎn)生大量煙霧、局部溫度升高和并且產(chǎn)生明火發(fā)出紅紫外光，不同的傳感器對(duì)不同的現(xiàn)象敏感。當(dāng)有煙霧、高溫、火光產(chǎn)生的時(shí)候，它就改變平時(shí)的正常狀態(tài)，引起傳感器內(nèi)部某些元件或者某些參數(shù)的改變，開(kāi)始輸出信

18、號(hào)，通過(guò)放大器和A/D轉(zhuǎn)換后經(jīng)過(guò)判斷決定是否發(fā)出火災(zāi)信號(hào)。在一些大型工廠或者人員密集處，還能通過(guò)各個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)光二極管來(lái)判斷火災(zāi)發(fā)生的具體位置?；馂?zāi)(huzi)探測(cè)器主要分感煙、感溫、光輻射三大類：2.3.1煙霧(ynw)傳感器一種(y zhn)叫光電感應(yīng)傳感器，6它有一個(gè)發(fā)光元件和一個(gè)光敏元件，平常光源發(fā)出的光，通過(guò)透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達(dá)光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強(qiáng)的變化變成電的變化，通過(guò)放大電路向人們報(bào)警。目前很多公司和工廠都采用的時(shí)這種煙霧傳感器。不過(guò)本次試驗(yàn)采用的煙霧傳感器是一種氣敏材料傳感器，這種氣敏材料傳感器對(duì)各種家庭的可燃性

19、氣體具有很高的靈敏度，可以將這些可燃性氣體濃度變成信號(hào)傳入放大器進(jìn)行處理后對(duì)人們報(bào)警，適合家庭版。2.3.2溫度傳感器一種是利用金屬熱脹冷縮的特性。一般情況下，傳感器的探頭與芯片之間不是直接接觸，中間連接一個(gè)溫度敏感金屬條進(jìn)行不直接接觸，當(dāng)環(huán)境中的溫度不斷升高時(shí)，由于金屬熱脹冷縮的特性，金屬條膨脹、延伸，使得探頭與芯片連通，于是能夠發(fā)出了信號(hào)。一種則是使用某些金屬的熔點(diǎn)較低特性，在傳感器的探頭處用低熔點(diǎn)的金屬固定一個(gè)彈簧，當(dāng)環(huán)境溫度升高到該金屬熔點(diǎn)的時(shí)候，金屬開(kāi)始熔化，使得被壓縮的彈簧返回正常狀態(tài)，探頭與芯片相接觸導(dǎo)通，發(fā)出信號(hào)給控制單片機(jī)。這兩種傳感器都屬于固定溫度傳感器，由于金屬熔點(diǎn)及受環(huán)

20、境控制不太敏感的特性，所以不選擇在家庭中使用。而本次設(shè)計(jì)中使用的溫度傳感器則不屬于定溫型傳感器，是利用傳感器對(duì)空氣溫度的實(shí)時(shí)采樣進(jìn)行的，反應(yīng)敏感，探測(cè)速度可信且快，不過(guò)由于實(shí)時(shí)采樣會(huì)產(chǎn)生大量的堆?？河鄶?shù)據(jù)，對(duì)單片機(jī)要求較高。2.3.3紅紫外光傳感器一種是熱釋紅外光輻射傳感器器。這種傳感器是80年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種高靈敏度的探測(cè)元件，他可以通過(guò)傳感器的感光芯片，不用接觸就檢測(cè)出燃燒物散發(fā)出的紅外線能量變化，然后將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出。另一種是紫外光輻射傳感器，則利用有機(jī)化合物燃燒時(shí)，火光中的紫外光，使紫外光敏管的電極激發(fā)出離子，然后通過(guò)繼電器盒其他元件，發(fā)出電壓信號(hào)來(lái)進(jìn)行報(bào)警，總體來(lái)說(shuō)就是根據(jù)

21、燃燒物在燃燒過(guò)程中，不斷散發(fā)出來(lái)的紅外光和紫外光來(lái)進(jìn)行探測(cè)，根據(jù)其能量進(jìn)行判斷發(fā)出信號(hào)。2.4火災(zāi)(huzi)報(bào)警模塊檢測(cè)處理原理目前，社會(huì)上主要的火災(zāi)報(bào)警模塊無(wú)非就是聲光報(bào)警模塊，通過(guò)檢測(cè)(jin c)到火災(zāi)信號(hào)然后輸送到消防監(jiān)控中心，在消防指揮中心里面顯示具體地址的紅燈亮蜂鳴器響進(jìn)行提醒指揮人員。然而在家庭版的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)里面，不可能做到無(wú)時(shí)無(wú)刻的聲光報(bào)警中心都有人員看守，并且在城市里面，基本上好多人素不相識(shí)，發(fā)生火災(zāi)也無(wú)法去通知，所以我在常規(guī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)里面植入了一個(gè)GSM無(wú)線通訊模塊。這樣的話，當(dāng)家庭里面發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，無(wú)論你在哪里，你都可以接收到家庭火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出的火災(zāi)報(bào)警信息，

22、能夠讓你在第一時(shí)間知道情況開(kāi)始采取相應(yīng)處理辦法，避免更大的損失。3系統(tǒng)(xtng)各模塊的電路設(shè)計(jì)3.1核心芯片選擇在整個(gè)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，最重要的就是單片機(jī)，它一方面需要去接收手動(dòng)按鈕模塊還有溫度傳感器、煙霧傳感器檢測(cè)到的火災(zāi)信號(hào)，并且在單片機(jī)處理之后還要對(duì)聲光報(bào)警模塊和GSM無(wú)線通訊模塊發(fā)送信號(hào)，使之能夠正常報(bào)警，達(dá)到該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。在煙霧和溫度傳感器向單片機(jī)發(fā)送信號(hào)的時(shí)候，單片機(jī)需要對(duì)傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行分析，從而檢測(cè)是否達(dá)到了火災(zāi)報(bào)警限度，是否需要對(duì)聲光模塊發(fā)送火災(zāi)信號(hào)。在這一個(gè)過(guò)程中，單片機(jī)需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，所以就對(duì)單片機(jī)有一個(gè)必須的要求，處理速度必須要快，使之在盡量短的時(shí)間內(nèi)

23、確定，并作出相應(yīng)的反應(yīng)，同時(shí)還要考慮價(jià)低物廉。所以本次選擇了AT89S52單片機(jī)作為核心芯片。AT89S52是一個(gè)低功耗、高性能的CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes的可反復(fù)擦寫1000次的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案11。AT89S52片內(nèi)集成256字節(jié)程序運(yùn)行空間、8K字節(jié)Flash存儲(chǔ)空間，支持最大64K外部存儲(chǔ)擴(kuò)展。根據(jù)不同的運(yùn)行速度和功耗的

24、要求，時(shí)鐘頻率可以設(shè)置在0-33M之間。片內(nèi)資源有4組I/O控制端口、3個(gè)定時(shí)器、8個(gè)中斷、軟件設(shè)置低能耗模式、看門狗和斷電保護(hù)。可以在4V到5.5V寬電壓(diny)范圍內(nèi)正常工作。不斷發(fā)展的半導(dǎo)體工藝也讓該單片機(jī)的功耗不斷降低11。圖2 89S52單片機(jī)管腳圖3.2手動(dòng)按鈕模塊(m kui)當(dāng)溫度傳感器和煙霧傳感器失效或者火患剛起的時(shí)候，如果有人剛好在邊上，則就可以直接摁動(dòng)手動(dòng)按鈕模塊手動(dòng)報(bào)警，手動(dòng)按鈕模塊電路當(dāng)有人摁動(dòng)手動(dòng)按鈕模塊的時(shí)候，S1開(kāi)始輸送(sh sn)給單片機(jī)一個(gè)高電平信號(hào)，單片機(jī)經(jīng)過(guò)處理則就可以發(fā)出火災(zāi)信號(hào)報(bào)警，平時(shí)S1都處于斷路低電平狀態(tài)。圖3 手動(dòng)按鈕模塊(m kui)

25、電路3.3傳感器檢測(cè)(jin c)3.3.1溫度傳感器模塊(m kui) DS18B20DS18B20是一種單總線數(shù)字溫度傳感器。測(cè)試溫度范圍-55-125，溫度數(shù)據(jù)位可配置為9、10、11、12位，對(duì)應(yīng)的刻度值分別為0.5、0.25、0.125、0.0625，對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)間分別為93.75ms、187.5ms、375ms、750ms。出廠默認(rèn)配置為12位數(shù)據(jù)，刻度值為0.0625，最長(zhǎng)轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms。DS18B20數(shù)據(jù)位越低、轉(zhuǎn)換時(shí)間越短、反應(yīng)越快、精度越低。利用AT89S52單片機(jī)的P1.1腳來(lái)驅(qū)動(dòng)DS18B20，上拉電阻阻值為4.7K歐姆。DS18B20的上拉電阻的阻值是一個(gè)需

26、要注意的參數(shù)，如果DS18B20放置的位置離電路板較遠(yuǎn)，需要用較長(zhǎng)的電纜來(lái)連接時(shí)，上拉電阻要相應(yīng)減小，以彌補(bǔ)線路損耗，而且連接電纜要選用優(yōu)質(zhì)的三芯帶屏蔽層的電纜，否則不能正常讀寫數(shù)據(jù)。圖4 溫度傳感模塊(m kui)電路3.3.2煙霧(ynw)傳感器 MQ-2MQ-2/MQ-2S氣體傳感器所使用的氣敏材料(cilio)是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。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)。MQ-2/MQ-2S氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸

27、汽的檢測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器，其具有在較寬的濃度范圍內(nèi)對(duì)可燃?xì)怏w有良好的靈敏度，對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度較高。3.3.3集成運(yùn)算放大電路由于溫度傳感器和煙霧傳感器檢測(cè)到的信號(hào)比較微弱，不足以滿足A/D轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換信號(hào)要求，所以必須對(duì)溫度和煙霧傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理放大，以達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換對(duì)信號(hào)的要求。在本次課題設(shè)計(jì)中，因?yàn)樾枰玫綄?duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)入單片機(jī)， LM324內(nèi)含4個(gè)獨(dú)立的高增益、頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，既可接單電源使用 (330 V)，也可接雙電源使用(1.515 V)，驅(qū)動(dòng)功耗低，可與TTL邏輯電路相容。所以采

28、用了LM324集成運(yùn)放電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理，以滿足所需。圖5 集成運(yùn)算放大電路3.4 A/D轉(zhuǎn)換(zhunhun)模塊經(jīng)氣敏傳感器所檢測(cè)(jin c)的電壓信號(hào)為模擬信號(hào)，無(wú)法直接被單片機(jī)所識(shí)別，所以在經(jīng)過(guò)放大電路后對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D裝換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)。A/D轉(zhuǎn)換電路采用了常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換常用芯片ADC0809，煙霧傳感器的輸出端接到ADC0809的IN0，溫度傳感器的輸出端接到ADC0809的 IN1。 ADC0809的通道選擇地址由AT89S52的P00P02經(jīng)地址鎖存器74LS373輸出提供。當(dāng)P27=0時(shí)，與寫信號(hào)WR共同選通ADC0809。其中ALE信號(hào)

29、與ST信號(hào)連在一起，在WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。圖中ADC0809轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)EOC接到AT89S52的INT1引腳，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，EOC變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元。由于ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘，故利用8051提供的地址鎖存使能信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得時(shí)鐘。因?yàn)锳LE信號(hào)的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6，如果(rgu)時(shí)鐘頻率為6MHZ，則ALE信號(hào)的頻率為1MHZ，經(jīng)二分頻后為500KHZ，與ADC0809的典型值吻合。圖6 A/D轉(zhuǎn)換模塊3.5聲光報(bào)警模塊(m kui)當(dāng)用戶端系統(tǒng)確認(rèn)有火災(zāi)(h

30、uzi)發(fā)生時(shí)，P20和P23輸出低電平，使得PNP三極管導(dǎo)通。當(dāng)三極管Q1導(dǎo)通時(shí)紅色的LED發(fā)光，當(dāng)三級(jí)管Q4導(dǎo)通時(shí)蜂鳴器發(fā)聲。限流電阻R11=(5V-2V)/20mA=150（這里紅色發(fā)光二極管的工作電壓為2V，工作電流為20mA）。電阻R8和R15取值較大，防止三極管擊穿時(shí)反向電流過(guò)大，破壞(phui)單片機(jī)芯片。圖7 聲光報(bào)警電路(dinl)3.6 GSM無(wú)線通訊模塊(m kui)目前，西門子公司的TC35系列模塊的性價(jià)比很高，并且早已取得國(guó)內(nèi)的無(wú)線電設(shè)備入網(wǎng)證，所以這次課題選擇使用西門子TC35I。這個(gè)模塊是剛推出的最新無(wú)線模塊，功能都與TC35其他芯片兼容(jin rn)。TC35

31、I芯片可以很好的兼容GSM2/2+、雙頻（GSM900/GSM1800）、RS232數(shù)據(jù)口，符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，并且容易升級(jí)成GPRS模塊。而TC35I模塊與其外圍電路組成的移動(dòng)終端集射頻基帶為一體，提供標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的AT命令串口，很安全的為信息數(shù)據(jù)的傳輸提供保障，并且方便用戶的應(yīng)用開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)8。 一般來(lái)說(shuō)，GSM無(wú)線通訊模塊都是與單片機(jī)通過(guò)串口通信的方式進(jìn)行的鏈接，通常情況下，通信速度都設(shè)定為19200bps。數(shù)據(jù)傳輸采用RS232電纜方式進(jìn)行串接是可靠性較好。RS232通過(guò)串行接口集成電路和電平轉(zhuǎn)化電路與GSM無(wú)線通訊模塊進(jìn)行連接，這是目前最簡(jiǎn)單也是最常見(jiàn)的接口電路，

32、其中主要設(shè)計(jì)的芯片有電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232。GSM無(wú)線通訊模塊與AT89S52采用串行接口方式連接，其中GSM模塊的RX為下行發(fā)送端，TX為上行接收端分別接AT89S52的TX和RX。圖8 GSM無(wú)線通訊模塊(m kui)電路3.7單片機(jī)外圍(wiwi)電路的設(shè)計(jì)3.7.1直流供電(n din)電源3.7.2單片機(jī)復(fù)位電路在平時(shí)正常情況下，單片機(jī)RESET端為0低電平信號(hào)，當(dāng)開(kāi)關(guān)摁下時(shí)，輸入一個(gè)高電平1的信號(hào)，使得單片機(jī)復(fù)位。3.7.3晶振電路每一個(gè)單片機(jī)都不可或缺一個(gè)晶振電路為單片機(jī)提供一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘周期。本次(bn c)課題設(shè)計(jì)使用了兩個(gè)33PF的諧振電容，內(nèi)部晶振時(shí)鐘頻率為6MHZ。圖

33、9 外圍電路(dinl)接線4系統(tǒng)軟件(x tn run jin)流程4.1主程序流程本次課題流程圖圖10 主程序流程圖因?yàn)榭紤]到實(shí)時(shí)監(jiān)控單片機(jī)寄存器里面堆棧數(shù)據(jù)太多，所以要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，以保證各I/O口的正常功用。本次課題采用的是比較老一點(diǎn)的MQ-2煙霧傳感器進(jìn)行煙霧檢測(cè)的，MQ-2在檢測(cè)之前基本上會(huì)有1-2個(gè)小時(shí)的預(yù)熱才能正常工作。預(yù)熱過(guò)后，煙霧傳感器和溫度傳感器把檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)算放大器放大之后將模擬信號(hào)輸入(shr)到A/D轉(zhuǎn)換器里面，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，濾波線性處理之后把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可讀的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)預(yù)設(shè)的報(bào)警門限進(jìn)行檢測(cè)之后，如果超過(guò)報(bào)警門限，則單片機(jī)向

34、外輸出一個(gè)火災(zāi)信號(hào)給聲光報(bào)警器和GSM通信模塊，開(kāi)始報(bào)警，提醒人們進(jìn)行處理，如果沒(méi)有超過(guò)報(bào)警門限，則不發(fā)送報(bào)警信號(hào)，重新開(kāi)始返回到傳感器信號(hào)檢測(cè)處進(jìn)行檢測(cè)。4.2初始化流程(lichng)圖11 初始化流程圖在單片機(jī)工作之前，首先要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化處理，主要是確保I/O接口的正常功用，寄存器初始化，清除堆棧(duzhn)，檢測(cè)和確保中斷使能的正常功用。首先是需要對(duì)寄存器進(jìn)行初始化處理，然后開(kāi)中斷，使在傳感器檢測(cè)到氣體濃度信號(hào)傳入之后，單片機(jī)能夠及時(shí)響應(yīng)處理，然后關(guān)閉蜂鳴器和紅燈。4.3傳感器A/D轉(zhuǎn)換處理(chl)流程煙霧傳感器模塊在對(duì)氣體進(jìn)行采樣時(shí)，由于環(huán)境或者其他各方面的干擾，通常會(huì)導(dǎo)致

35、采樣不準(zhǔn)確。通常會(huì)導(dǎo)致采樣過(guò)程中某一點(diǎn)或者是某幾點(diǎn)的脈沖很高異于其他個(gè)點(diǎn)采樣脈沖。通?？梢?ky)采用平均值法來(lái)消除干擾脈沖，則干擾將“平均(pngjn)”到計(jì)算結(jié)果上去，故平均值法對(duì)于消除因?yàn)榄h(huán)境干擾而導(dǎo)致的煙霧濃度采樣值發(fā)生偏差。 所以，在采樣的過(guò)程中，我們可以先對(duì)采樣過(guò)程進(jìn)行比較，去除其中脈沖很高或者脈沖很低的最大最小值點(diǎn)，對(duì)其他的采樣序列進(jìn)行10個(gè)一組的分組，然后求其算術(shù)平均值。這種方法可以減小環(huán)境或者其他不可抗因素對(duì)我們煙霧采集濃度數(shù)據(jù)的影響。保證報(bào)警器檢測(cè)煙霧濃度的準(zhǔn)確性，減小誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)的可能。圖12 A/D轉(zhuǎn)換(zhunhun)流程圖4.4 GSM無(wú)線通訊流程(lichng)GSM遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由控制端和受控端兩部分組成，控制端是手機(jī)，也可以是TC35I模塊和PC。在本設(shè)計(jì)中，受控端由單片機(jī)、GSM模塊、檢測(cè)部分、控制部分組成。主控程序通過(guò)GSM模塊TC35I對(duì)手機(jī)發(fā)出(fch)短信息。受控端的GSM模塊TC35I接收到單片機(jī)發(fā)出的火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后，開(kāi)始通過(guò)短信息服務(wù)中心向預(yù)留手機(jī)發(fā)送短消息提醒，預(yù)留手機(jī)接收到消息之后可以通過(guò)手機(jī)向GSM模塊發(fā)送短消息關(guān)閉消息提醒。圖13 GSM無(wú)線通訊流程圖結(jié)論(jiln)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全重于泰山，為了防患于未然未然，也為了更好地保護(hù)好人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)人看管的智能家庭版火災(zāi)(huzi)