可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、可修改編輯可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)翟豪勛（陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信工程專(zhuān)業(yè)1104，陜西漢中723003）指導(dǎo)教師：李翠華摘要近年來(lái)，由于可燃?xì)怏w泄漏所引起的安全事故時(shí)有發(fā)生，為了有效避免此類(lèi)事故的發(fā)生，本文設(shè)計(jì)了一款家用的可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)；天然氣檢測(cè)電路；數(shù)碼管顯示電路；遠(yuǎn)程報(bào)警和聲光電路等組成。此系統(tǒng)能有效檢測(cè)環(huán)境中可燃?xì)怏w的濃度，一旦其濃度超出報(bào)警限定值，就能發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，開(kāi)啟換氣裝置，并且能隨著濃度的增加報(bào)警音量逐漸增大，同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警，能及時(shí)起到安全防范的作用。關(guān)鍵詞SIM900A;單片機(jī)；天然氣檢測(cè)；報(bào)警；顯示；Thedesignofcom

2、bustiblegasalarmsystemZhaiHaoxun(Grade2011,Class4,MajorofCommunicationEngineering，SchoolofPhysicsandTelecommunicationEngineering,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723003,Shaanxi)Tutor:LiCuihuaAbstract：recentyears,causedbycombustiblegasleakageaccidentshaveoccurred,inordertoavoidsuchaccidents,wede

3、signahomecombustiblegasalarmsystem.Thissystemconsistsofsmallestsinglechipmicrocomputersystem;gasdetectioncircuit;digitaldisplaycircuit;remotealarmsoundandlightcircuit.Thissystemcandetecttheconcentrationofcombustiblegasesintheenvironment,oncetheconcentrationexceedsthealarmlimitvaluecanbeaudibleandvis

4、ualalarmsignal,openventilationdevices,andcanalarmvolumeincreasesastheconcentrationincreases,whileremotealarm,intimetoplayasecurityrole.Keywords:SIM900A;MCU;Gasdetection;Alarm;Display;陜西理工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）III1.1研究的目的和意義1.2國(guó)內(nèi)外情況及其發(fā)展趨勢(shì)2.硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目錄2.1方案論證及選擇2.1.1方案論證2.1.2方案選擇2.2傳感器部分的設(shè)計(jì)2.2.1傳感器的概述2.2.2MQ-5傳感器的主要特

5、點(diǎn)2.2.3MQ-5傳感器的引腳功能及2.2.4OP07精密運(yùn)算放大器2.2.5信號(hào)處理電路2.2.6正負(fù)電源2.3單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.3.1最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.3.2ADC采樣2.4數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)2.4.1器件概述2.4.2顯示電路設(shè)計(jì)2.5繼電器電路的設(shè)計(jì).2.5.1繼電器概述2.5.2功能實(shí)現(xiàn)2.6聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)2.7遠(yuǎn)程報(bào)警電路的設(shè)計(jì)SIM900A模塊的概述SIM900A的引腳功能SIM900A的工作原理二SIM900A的PUD短信息編碼方式3軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.裝配與調(diào)試111222344456789913345566778901.111111111111224.1硬件調(diào)試

6、4.2軟件調(diào)試4.3測(cè)試結(jié)果24242424致謝參考文獻(xiàn)附錄A附錄B附錄C附錄D附錄E27282936375253精選資料可修改編輯緒論研究的目的和意義天然氣作為一種新型清潔型高效型能源近年來(lái)得到廣泛普及成為人民的首選燃料，但是當(dāng)它給人民帶來(lái)方便的同時(shí)也帶來(lái)了安全隱患。每一棟居民樓被天然氣“籠罩”伴之而來(lái)的是天然氣泄漏引發(fā)的爆炸、火災(zāi)等事故的發(fā)生。這在某種程度上增加了人民生命財(cái)產(chǎn)的不安全和不穩(wěn)定因素。為了使天然氣更好地服務(wù)群眾服務(wù)社會(huì)減少各種因天然氣泄漏而引發(fā)的爆炸及火災(zāi)事故。各天然氣使用單位尤其是居民用戶(hù)選擇一種適當(dāng)?shù)奶烊粴鈾z測(cè)報(bào)警器十分重要,因此本設(shè)計(jì)對(duì)室內(nèi)天然氣檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了研究。為

7、了預(yù)防天然氣的泄漏切實(shí)保障人民安全，人們采取了各種措施。家用智能天然氣檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是預(yù)防天然氣泄漏的一種家用的自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)，也是一種高靈敏度的氣體探測(cè)器，一般都是應(yīng)用高靈敏度的氣敏元件作氣電轉(zhuǎn)換元件并配以電路和聲光報(bào)警部分組成。當(dāng)泄漏的氣體達(dá)到危險(xiǎn)極限值時(shí)報(bào)警器就會(huì)發(fā)生鳴響和聲光報(bào)警1。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)傳統(tǒng)天然氣檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)以滿(mǎn)足要求具有如下特點(diǎn)，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)并控制電路，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、價(jià)格適中、穩(wěn)定、增加了超出安全值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟排風(fēng)扇，而且采用氣敏傳感器，安全可靠，因此本系統(tǒng)也可作為智能家居系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。1.2國(guó)內(nèi)外情況及其發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的可燃性氣體泄漏報(bào)警器與氣敏

8、元件傳感器已普及應(yīng)用于氣體泄漏檢測(cè)和監(jiān)控。僅用安全保護(hù)家用天然氣泄漏報(bào)警器為例，不少西方發(fā)達(dá)國(guó)家在法律上已經(jīng)明確規(guī)定家庭、公寓、餐廳、醫(yī)院、學(xué)校、工廠(chǎng)的必須按要求安裝報(bào)警器。國(guó)外可燃性氣體泄漏報(bào)警器發(fā)展很快，是、宀人土、/韭宀活舒適性要求較高，另一方面是由于燃?xì)庑孤﹫?bào)警器市場(chǎng)的增長(zhǎng)受到政府安全法規(guī)的推動(dòng)。因此生國(guó)外燃?xì)鈭?bào)警器技術(shù)得到了較快發(fā)展。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)：美國(guó)在1996年2002年就天然氣報(bào)警器的年均增長(zhǎng)率為27%-30%。在這些方面，國(guó)內(nèi)方面有待增強(qiáng)。論文結(jié)構(gòu)論文主要從技術(shù)概述、總體電路設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖、制作與調(diào)試等幾大方面來(lái)介紹天然氣報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程。其中方案

9、論證及選擇主要從三種可以實(shí)現(xiàn)天然氣超標(biāo)報(bào)警功能的方案中選擇一個(gè)成本低、易操作、系統(tǒng)性能較高的方案。硬件電路設(shè)計(jì)主要是針對(duì)選擇的方案進(jìn)行具體的電路設(shè)計(jì)。其中主要設(shè)計(jì)的電路包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)電路，SIM900A模塊電路，天然氣檢測(cè)電路，繼電器控制電路，聲光報(bào)警電路等。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)則主要是設(shè)計(jì)單片機(jī)進(jìn)行控制所需要的相關(guān)程序，這部分程序采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)。最后的制作與調(diào)試主要是進(jìn)行硬件仿真與制作，并對(duì)硬件進(jìn)行相關(guān)功能的測(cè)試，檢測(cè)是否能達(dá)到設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能。最后對(duì)全文進(jìn)行概括的總結(jié)，并提出相關(guān)擴(kuò)展功能，有待進(jìn)一步完善。第一章：緒論，介紹了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的目的和意義，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了此系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的情況及其

10、發(fā)展的趨勢(shì)。第二章：詳細(xì)介紹了此系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)的主要有傳感器，單片機(jī)最小系統(tǒng)，數(shù)碼管顯示，聲光報(bào)警及遠(yuǎn)程報(bào)警五個(gè)模塊組成。第三章：介紹了此系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。第四章：介紹了此系統(tǒng)的裝配與調(diào)試過(guò)程。第五章：完成此系統(tǒng)設(shè)計(jì)后的總結(jié)與展望。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案論證及選擇方案論證方案一：基于藍(lán)牙設(shè)計(jì)的天然氣報(bào)警系統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)是一種短距無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，用于替代數(shù)字設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)間的電纜連線(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)字設(shè)備間的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)。首先由單片機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊接收數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入LCD屏進(jìn)行顯示，同時(shí)單片機(jī)對(duì)天然氣值進(jìn)行分析處理，將天然氣值與設(shè)定值進(jìn)行比較，若天然氣值大于設(shè)定的值即刻啟動(dòng)報(bào)警。方案二：采用SIM34

11、0SIM340GSM/GPRS模塊應(yīng)用于WLL,M2M和手持設(shè)備的GSM/GPRS模塊。SIM340是小體積即插即用模塊中完善的四頻GSM/GPRS解決方案使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz功能的SIM340以小尺寸和低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。SIM340的優(yōu)良性能讓它應(yīng)用于許多方面，例如WLL、M2M、手持設(shè)備等等。四頻GSM/GPRS模塊，外形尺寸40mmx33mmx2.85mm。支持用戶(hù)定制的MMI和鍵盤(pán)/LCD內(nèi)嵌強(qiáng)大的TCP/IP協(xié)議棧。方案三：基于SIM900A的天然氣報(bào)警系統(tǒng)?；赟IM900A的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

12、原理框圖如圖2.1所示。圖2.1基于SIM900A的報(bào)警系統(tǒng)圖SIMCom推出新款緊湊型產(chǎn)品SIM900A.它屬于雙頻GSM/GPRS模塊，完全采用SMT封裝形式，SIM900A僅適用于中國(guó)市場(chǎng)，其性能穩(wěn)定，外觀(guān)精巧，性?xún)r(jià)比高，能滿(mǎn)足您的多種需求。SIM900A采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，工作頻率為GSM/GPRS850/900/1800/1900MHZ，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。另外，SIM900A的尺寸大小為24x24x3mm，能適用于M2M應(yīng)用中的各類(lèi)設(shè)計(jì)需求，尤其適用于緊湊型產(chǎn)品設(shè)計(jì)。方案選擇方案一：藍(lán)牙藍(lán)牙的通訊速率不是很高，而且應(yīng)用成本很高，普及難度大，并且只適用于進(jìn)

13、程通訊，無(wú)法達(dá)到遠(yuǎn)程的目的。故排除方案一。方案二與方案三：GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋面積廣、網(wǎng)絡(luò)接入靈活、無(wú)需布線(xiàn)，打破了距離的限制，從而可以實(shí)現(xiàn)全國(guó)乃至全球漫游監(jiān)控。短消息(SMS)利用信令信道傳輸，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，由服務(wù)中心再發(fā)給終端。短消息容量有限(每條短信內(nèi)容最多140個(gè)字節(jié))，適于傳輸小流量的數(shù)據(jù)；由于建立時(shí)間較長(zhǎng)，傳送過(guò)程要受短消息服務(wù)中心服務(wù)器繁忙程度的影響，因而適于非連續(xù)性和實(shí)時(shí)性要求不太高的傳輸場(chǎng)合。短消息傳輸具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，通信成本低的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的是基于短消息方式，簡(jiǎn)單、方便使用、價(jià)格低廉的實(shí)用性系統(tǒng)，因此我們選擇SIM900A。兩者功能相似，

14、SIM340在相同技術(shù)領(lǐng)域相對(duì)SIM900A更勝一籌，但對(duì)本系統(tǒng)而言SIM900A性?xún)r(jià)比更高。因此，綜合考慮成本、易操作性、系統(tǒng)性能等因素，最終選擇方案三。傳感器部分的設(shè)計(jì)傳感器的概述天然氣和甲烷傳感器的主要分為離子式傳感器、光電式傳感和氣敏式傳感器。離子式傳感器：離子式傳感器是一種先進(jìn)的技術(shù)，是一種工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，它的性能遠(yuǎn)優(yōu)于由光電式傳感器構(gòu)成的報(bào)警器。光電式傳感：該傳感器內(nèi)部有一個(gè)光學(xué)迷宮，安裝有紅外對(duì)管，沒(méi)有天然氣和甲烷時(shí)紅外接收管接收不到紅外發(fā)射管發(fā)射出來(lái)的紅外光線(xiàn)，當(dāng)天然氣和甲烷進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí)，通過(guò)折射、反射后，接收管將接收到紅外光線(xiàn)，報(bào)警電路

15、判斷是否超過(guò)閾值，超過(guò)則發(fā)出警報(bào)，反之則不然。氣敏式傳感器：該傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器2。半導(dǎo)體氣敏元件有N型和P型之分。N型在檢測(cè)時(shí)阻值隨氣體濃度的增大而減小，P型阻值隨氣體濃度的增大而增大。當(dāng)溫度在2003009時(shí)半導(dǎo)體氣敏元件讓空氣中的氧吸附在元件表面，當(dāng)氧負(fù)離子吸附在半導(dǎo)體氣敏元件表面可以形成氧負(fù)離子吸附，氧負(fù)離子的減少就會(huì)使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當(dāng)遇到空氣中可燃?xì)怏w時(shí)，由于可燃?xì)怏w能夠提供給電子，可燃?xì)怏w中就會(huì)有正離子吸附在金屬氧化物半導(dǎo)體表面，氧負(fù)離

16、子放出電子使可燃?xì)怏w以正離子的吸附也要放出電子，電阻值下降就是因?yàn)榘雽?dǎo)體電子密度增加。當(dāng)氣體中可燃?xì)怏w的濃度減少或可燃性氣體不存在了，半導(dǎo)體氣敏元件中金屬氧化物半導(dǎo)體就能恢復(fù)氧的負(fù)離子吸附，使電阻值升高到初始狀態(tài)。這就是半導(dǎo)體氣敏元件檢測(cè)可燃?xì)怏w的基本原理。此次使用的氣敏式傳感器選擇的具體型號(hào)為MQ-5。該傳感器常用于家庭和工廠(chǎng)的氣體泄漏裝置，適宜于天然氣和甲烷的探測(cè)。本設(shè)計(jì)選用的MQ-5型氣體傳感器，這種型號(hào)的傳感器的特點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。MQ-5氣體傳感器是SnO2(氧化錫)半導(dǎo)體氣敏傳感器屬于電阻型氣敏元件。它是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化和還原反應(yīng)

17、導(dǎo)致敏感元件阻值變化。若氣濃度發(fā)生變化，其阻值也將隨之變化。根據(jù)這一變化，可以從阻值的變化得出吸附氣體的種類(lèi)和濃度3。MQ-5傳感器的主要特點(diǎn)MQ-5的主要特點(diǎn)：具有信號(hào)輸出指示。雙路信號(hào)輸出(模擬量輸出及TTL電平輸出)TTL輸出有效信號(hào)為低電平。(當(dāng)輸出為低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接單片機(jī))模擬量輸出05V電壓，濃度越高電壓值越高?？焖俚捻憫?yīng)恢復(fù)特性。具有長(zhǎng)期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。適宜于天然氣和甲烷的探測(cè)。MQ-5傳感器的引腳功能及MQ-5天然氣傳感器實(shí)物圖如圖2.2所示。圖2.2MQ-5煙霧傳感器實(shí)物圖MQ-5天然氣傳感器部分電路如圖2.3所示主要由天然氣傳感器MQ-5和比較器LM393

18、構(gòu)成。其引腳表如表2.1所示表2.1MQ-5天然氣傳感器引腳功能功能引腳VCC5V工作電壓GND外接GNDD0小板數(shù)字開(kāi)關(guān)輸出接口（0和1）A0小板模擬量輸出接口傳感器的電導(dǎo)率是隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增大而增大，再使用相應(yīng)的外圍電路就可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)變成與該氣體濃度變化相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。一般情況下，傳感器輸出的信號(hào)會(huì)比較弱，而且其中還包括了一些避免不了的干擾，對(duì)這種信號(hào)的放大就需要有很好的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗的放大電路。當(dāng)傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大電路對(duì)其進(jìn)行的放大、濾波、電平調(diào)整后，輸出的信號(hào)才能滿(mǎn)足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。天然氣傳感器是氣-電變換器，它屬于氣敏傳感器，

19、它將空氣中天然氣和甲烷氣體的含量（即濃度）轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電壓或者電流信號(hào)，傳感器作為天然氣和甲烷報(bào)警器的信號(hào)采集部分，是整個(gè)系統(tǒng)的核心組成部分之一。一個(gè)天然氣和甲烷傳感器既可以只實(shí)現(xiàn)單個(gè)功能，也可以實(shí)現(xiàn)多種功能的。一個(gè)完整的天然氣和甲烷傳感器都必須具備：（a）能夠檢測(cè)某種單一氣體，而對(duì)共存的其它氣體不響應(yīng)或低響應(yīng)；b）對(duì)被測(cè)氣體具有較高的靈敏度，能有效地檢測(cè)允許范圍內(nèi)的氣體濃度；（c）對(duì)檢測(cè)信號(hào)響應(yīng)速度快，重復(fù)性好；（d）長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性好，制造成本低，使用與維護(hù)方便等條件4。OP07精密運(yùn)算放大器OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性（雙電源供電）運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低

20、的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于OP07A最大為25pV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時(shí)具有輸入偏置電流低（OP07A為2nA）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。性能指標(biāo)：超低偏移：150pV最大。低輸入偏置電流：1.8nA。低失調(diào)電壓漂移：0.5/9。超穩(wěn)定。時(shí)間：2pV/month。最大高電源電壓范圍：3V至22V。InvertingInputNon-invertingInputVcc-OffsetNull1OffsetNull2Vcc+OutputN.C.

21、圖2.4OP07芯片信號(hào)處理電路傳感器的輸出是是一個(gè)很小的電壓信號(hào)。經(jīng)由運(yùn)算放大器的6倍放大，在經(jīng)過(guò)一個(gè)相減電路。之后電壓信號(hào)進(jìn)行A/D采樣。相減電路的設(shè)計(jì)源于對(duì)可靠性和適用性的考慮。不同的環(huán)境傳感器的輸出電壓可能不同，但經(jīng)過(guò)一個(gè)相減電路，都可以輸出一個(gè)定值，作為單片機(jī)A/D采樣的數(shù)據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整電位器的旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)出在當(dāng)前環(huán)境的穩(wěn)定值。精選資料7可修改編輯圖2.5信號(hào)處理電路正負(fù)電源正電源由外來(lái)的穩(wěn)壓5V電源提供。小功率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器ICL7660。ICL7660是Maxim公司生產(chǎn)的小功率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器。ICL7660的靜態(tài)電流典型值為170pA,輸入電壓范圍為1.5-10V，（I

22、ntersil公司ICL7660A輸入電壓范圍為1.5-12）工作頻率為10kHz只需外接10kHz的小體積電容，只需外接10pF的小體積電容效率高達(dá)98%合輸出功率可達(dá)700mW（以DIP封裝為例），符合輸出100mA的要求。（2）內(nèi)部電路與引腳功能ICL7660提供DIP、SO,pMAXTO-99等封裝形式。表2.2ICL7660引腳引腳號(hào)引腳符號(hào)引腳功能1N.C空腳2CAP+儲(chǔ)能電容正極3GND接地4CAP-儲(chǔ)能電容負(fù)極5VOUT負(fù)電壓輸出端6LV輸入低壓電壓控制端，輸入電壓低于3.5V時(shí)，該腳接地，輸入電壓高于5V時(shí)，該腳必須懸空。OSC工作時(shí)鐘輸入端精選資料可修改編輯8V+電源輸入端

23、pUOuF3-4NCvccCAP+oscGNDLVCAP-VOUTICL7660圖2.6負(fù)電源模塊單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)的具體電路圖如圖2.7所示。電路主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。圖2.7單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖STC15f2k60S2單片機(jī)STC15f2k60S2是一個(gè)低功耗，高性能的CMOS8位單片機(jī)。STC15系列增強(qiáng)型8051單片機(jī)集成了上電復(fù)位電路與高精準(zhǔn)R/C振蕩器，給單片機(jī)芯片加上電源就可跑程序；集成了大容量的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及EEPRM，集成了PWM、SPI等高功能接口部件，可大大地簡(jiǎn)化單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的外圍電路，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加

24、簡(jiǎn)捷，系統(tǒng)性能更加高效、可靠。STC12C5A60S2/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D。針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。STC15系列中STC15F2K60S2單片機(jī)使用最為頻繁，用戶(hù)應(yīng)用程序空間60K，足以滿(mǎn)足多數(shù)應(yīng)用此芯片的用戶(hù)編程。外部掉電檢測(cè)電路:在P4.6口有一個(gè)低壓門(mén)檻比較器，5V單片機(jī)為1.33V，誤差為5%,3.3V單片機(jī)為1.31V，誤差為3%。共4個(gè)16位定時(shí)器，兩個(gè)與傳統(tǒng)8051

25、兼容的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,16位定時(shí)器T0和T1，沒(méi)有定時(shí)器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器,再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器。通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口。工作溫度范圍：-40+85C(工業(yè)級(jí))/075C(商業(yè)級(jí))。封裝：LQFP-48,LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44,QFN-40I/O口不夠時(shí)，可用2到3根普通I/O口線(xiàn)外接74HC164/165/595(均可級(jí)聯(lián))來(lái)擴(kuò)展I/O口,還可用A/D做按鍵掃描來(lái)節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線(xiàn)通信，還多了串口。(2)復(fù)位電路單片機(jī)在

26、啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開(kāi)始工作,復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個(gè)單元取指令。15系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖2.3所示的電路，該電路在最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路下增加了手動(dòng)復(fù)位按鍵，按鍵按下，復(fù)位下拉電阻R上的電壓接近電源電壓，即RST為高電平，可以保證RST高電平有效時(shí)間大于10ms，CPU能夠可靠復(fù)位。

27、增加手動(dòng)復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時(shí)無(wú)法可靠復(fù)位。(3)時(shí)鐘電路外部時(shí)鐘方式。外部時(shí)鐘方式片內(nèi)高增益反相放大器通過(guò)XTAL1和XTAL2外接作為反饋元件的晶體與電容組成的并聯(lián)諧振回路，構(gòu)成個(gè)自激振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率，晶體選擇12.000MHz;電容的值則有微調(diào)作用，通常取47pF左右的瓷片電容7。ADC采樣STC15系列單片機(jī)的ADC是逐次比較型ADC。逐次比較型ADC由一個(gè)比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)通過(guò)逐次比較邏輯，從最高位(MSB)開(kāi)始，順序地對(duì)每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對(duì)應(yīng)值。逐

28、次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點(diǎn)。STC15系列單片機(jī)ADC(A/D轉(zhuǎn)換器)的結(jié)構(gòu)如圖2.8所示。ADC7/T17ADC6P16ADC5Pl5ADC4.T14ADC1P13ADC2ZP15ADCJ/P11ADCO/Pl.O圖2.8STC15系列單片機(jī)ADC結(jié)構(gòu)ADCPOWERSPEED1SPEEDflADCFLAGADC_STARTCHS?CHSlCHSOADCCONTR摸擬輸入信號(hào)通道選杼ifFCHS2/O3Sl/CHS0從上圖可以看出，通過(guò)模擬多路開(kāi)關(guān)，將通過(guò)ADC07的模擬量輸入送給比較器。用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)犁并通過(guò)逐次比較寄存器輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，最終的轉(zhuǎn)

29、換結(jié)果保存到ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器ADC_RES和ADC_RESL。同時(shí)，置位ADC控制寄存器ADC_CONTR中的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位ADC_FLAG,以供程序查詢(xún)或發(fā)出中斷申請(qǐng)。模擬通道的選擇控制由ADC控制寄存器ADC_CONTR中的CHS2CHSO確定OADC的轉(zhuǎn)換速度由ADC控制寄存器中的SPEED1,SPEED0確定。在使用ADC之前應(yīng)先給ADC上電也就是置位ADC控制寄存器中的ADC_POWER位8。計(jì)算公式如下：當(dāng)ADRJ=0時(shí)，如果取8位結(jié)果，按下面公式計(jì)算：Vin8-bitA/DConversionResult:(ADC_RES7:0)=256xVcc當(dāng)ADRJ=1時(shí)，如果取

30、10位結(jié)果，則按下面公式計(jì)算：Vin10-bitA/DConversionResult:(ADC_RES1:0,ADC_RESL7:0)=1024xVcc本次設(shè)計(jì)采用10位結(jié)果。ADC的相關(guān)寄存器如下圖：符號(hào)描述地址位地址園Jt符號(hào)MSBLSBP1ASFPlAnalogFimcficiiConfigureregisterP17ASTH5A5F|PNASF|?L3ASFPL2ASF|?ttA5fP1QA5FoooooooonADCCONTRADC-ConliolRegasIcTBCHfUXJWESSPEEDSFEHJ3AM.TLAGADCSTAJiTOKIOKlICHSO0000OOOOBADC

31、RSADCResultliigliBDH0000000&BADCRESLADCResultlowBEH0000OOOOBCLK_DIVPCON3時(shí)鐘分頻路存辭97HQOQQxOOaBMCKaS|MCKOSDADRTiRs|CLKS2|CLKSlCLK5flIEInterruptEnableASHEA|EEUDEADCESETlEXIETOEXO0000OOOOBIPPriorityLewS3HPPCAIplvdPADCPSPTIpxiproPXOoooooooon圖2.9ADC的相關(guān)寄存器本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)內(nèi)部A/D模塊，直接采樣輸出的模擬電壓。數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)器件概述LED數(shù)碼管(LED

32、SegmentDisplays)由發(fā)光二極管多個(gè)封裝在一起組成“8”字型的器件，引線(xiàn)已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。74HC164、74HCT164是高速硅門(mén)CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL(LSTTL)器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164是8位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端(DSA或DSB)之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高

33、電平，一定不要懸空9。Q4Q71013輸出VCC14正電源2.4.2顯示電路設(shè)計(jì)74HC164時(shí)鐘（CP）每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到Q0,Q0是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA和DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位（MR）輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。將1個(gè)字節(jié)的8個(gè)數(shù)據(jù)位，在8個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的作用下，逐個(gè)送入移位寄存器74HC164，就能夠?qū)⑼酱袀鬏敺绞降臄?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)格式。在這個(gè)逐個(gè)送入的過(guò)程中，移位寄存器74HC164的8個(gè)并行輸出管腳的狀態(tài)處于不斷地變化中，但是如果這個(gè)傳送過(guò)程很快，眼

34、睛實(shí)際是分辨不出數(shù)碼管對(duì)應(yīng)的變化。如果在完成1個(gè)字節(jié)的8個(gè)數(shù)據(jù)位傳送以后，不再有時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)，移位寄存器74HC164的并行輸出管腳的狀態(tài)將保持不變，數(shù)碼管就處于穩(wěn)定地顯示狀態(tài)。微控制器芯片與數(shù)碼管之間采用串行同步數(shù)據(jù)傳送方式節(jié)省了輸入/輸出管腳資源，采用74HC164鎖存數(shù)據(jù)將實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的靜態(tài)顯示，不再需要微控制器對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的管理，這時(shí)能夠使用微控制器完成其它任務(wù)。表2.474HC164HhhHqO至q6H=HIGH（高）電平h=先于低-至-高時(shí)鐘躍變一個(gè)建立時(shí)間（set-uptime）的HIGH（高）電平L=LOW（低）電平l=先于低-至-高時(shí)鐘躍變一個(gè)建立時(shí)間（set-uptime）

35、的LOW（低）電平q=小寫(xiě)字母代表先于低-至-高時(shí)鐘躍變一個(gè)建立時(shí)間的參考輸入（referencedinput）的狀態(tài)t=低-至-高時(shí)鐘躍變74-ALS164圖2.12數(shù)碼管顯示電路DPY7-SEGDPDS?DS?DPY7-SEGDP繼電器電路的設(shè)計(jì)繼電器概述電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流、較低的電壓去控制較大電流、較高的電壓的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁繼電器的構(gòu)造：如圖所示，A是電磁鐵，B是銜鐵，C是彈簧，D是動(dòng)觸點(diǎn)，E是靜觸點(diǎn)。電磁繼電器

36、工作電路可分為低壓控制電路和高壓工作電路組成?？刂齐娐肥怯呻姶盆FA、銜鐵B、低壓電源E1和開(kāi)關(guān)組成；工作電路是由小燈泡L、電源E2和相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的靜觸點(diǎn)、動(dòng)觸點(diǎn)組成。連接好工作電路，在常態(tài)時(shí)，D、E間未連通，工作電路斷開(kāi)。用手指將動(dòng)觸點(diǎn)壓下，則D、E間因動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)接觸而將工作電路接通，小燈泡L發(fā)光。閉合開(kāi)關(guān)S,銜鐵被電磁鐵吸下來(lái)，動(dòng)觸點(diǎn)同時(shí)與兩個(gè)靜觸點(diǎn)接觸，使D、E間連通。這時(shí)彈簧被拉長(zhǎng)，觀(guān)察到工作電路被接通，小燈泡L發(fā)光。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)s，電磁鐵失去磁性，對(duì)銜鐵無(wú)吸引力。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來(lái)的位置,動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開(kāi)，工作電路被切斷，小燈泡L不發(fā)光?？谽沁跨工忙電略圖2.13繼電器功能

37、實(shí)現(xiàn)利用三極管的開(kāi)關(guān)特性，單片機(jī)的一個(gè)端口控制三極管的狀態(tài)，進(jìn)行控制繼電器的開(kāi)和關(guān)。Fan端口為1（高電平）使三極管處于飽和區(qū)，繼電器閉合。Fan端口為1（高電平）使三極管處于飽和區(qū)，繼電器閉合。Fan端口為0（低電平）使三極管處于截止區(qū)，繼電器打開(kāi)。聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器。它廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、報(bào)警器、電話(huà)機(jī)等電子產(chǎn)產(chǎn)品中作發(fā)生器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線(xiàn)圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線(xiàn)圈和磁鐵的相互作用產(chǎn)生聲音壓電

38、式蜂鳴器主要由多謝振蕩器、壓電蜂鳴器片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多謝振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.5V-15V直流工作電壓），多謝振蕩器起振，輸出1.5-2.5KHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴器片發(fā)聲。LED是英文lightemittingdiode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)，它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料芯片，用銀膠或白膠固化到支架上，然后用銀線(xiàn)或金線(xiàn)連接芯片和電路板，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線(xiàn)的作用，最后安裝外殼，所以L(fǎng)ED燈的抗震性能好。本設(shè)計(jì)中使用蜂鳴器和LED燈來(lái)做提示報(bào)警，當(dāng)煙霧濃度大于設(shè)定值時(shí)蜂鳴器就會(huì)發(fā)出發(fā)聲音，LED燈會(huì)提示。

39、圖2.14聲光報(bào)警電路遠(yuǎn)程報(bào)警電路的設(shè)計(jì)SIM900A模塊的概述SIM900A采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，工作頻率為GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz,高度集成的GSM模塊。在GSM網(wǎng)絡(luò)日臻完善的今天，它易于集成，使用它您可以在較短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)較少的成本開(kāi)發(fā)出新穎的產(chǎn)品。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無(wú)線(xiàn)公話(huà)以及無(wú)線(xiàn)POS終端等領(lǐng)域您都能看到無(wú)線(xiàn)模塊在發(fā)揮作用，使用它是產(chǎn)品質(zhì)量和性能的保證。這些產(chǎn)品可以很容易向GPRS領(lǐng)域過(guò)度，您將會(huì)發(fā)現(xiàn)花費(fèi)較少的成本就能享受到GPRS技術(shù)帶給您的方便快捷10SIM900A自身特點(diǎn)如下：（1）SIM900A短信模塊體積小、重量輕（2）低功耗（3）支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消

40、息和傳真（4）SIM應(yīng)用工具包（5）AT命令集控制（6）R&TTE認(rèn)證、GCF認(rèn)證（7）SMS：MT/MO/CB/PDU模式（8）音頻:最高速率，升級(jí)最高速率和半速率（9）便于集成SIM900A主要參數(shù)如下：輸入電壓：范圍：3.1V4.8V溫度范圍：-40C85C串口速率：可調(diào)（模塊的串口速率為9600,19200,38400,57600,115200可選）無(wú)線(xiàn)協(xié)議：通過(guò)AT命令控制（GSM07.07,07.05andSIMCOM增強(qiáng)AT命令集）傳輸距離：中國(guó)范圍內(nèi)低功耗性：1.5mA（睡眠模式）SIM900A的引腳功能SIM900A模塊引腳如圖2.15所示，實(shí)物圖如2.16所示，SIM900

41、A引腳功能說(shuō)明如表2.5。UGSM-5iiB9（X）a一KH27圖2.15SIM900A模塊引腳圖4IIFCCID;UDV-O91214r2Qe90B7|IMEIi3S977103O30Z3S9:MllIillNIIII:SNiMi附刪MIMIM圖2.16SIM900A實(shí)物圖表2.5SIM900A引腳功能說(shuō)明管腳功能RX接收引腳TX發(fā)送引腳SIM-RTS請(qǐng)求發(fā)送，低電平有效GND連接到電源GNDVCC3.35V電源MCU-VCC5V電源SIM900A的工作原理本系統(tǒng)中，單片機(jī)通過(guò)串口向GSM模塊發(fā)送相應(yīng)的AT命令來(lái)實(shí)現(xiàn)短消息的發(fā)送和接受。采用GSM模塊的短消息業(yè)務(wù)(SMS)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸

42、功能。此業(yè)務(wù)被所有手機(jī)支持，可以使用任何字符集。本系統(tǒng)采用此業(yè)務(wù)的PDU模式將SMS地址、中心電話(huà)號(hào)碼、用戶(hù)電話(huà)號(hào)碼和濕度信息通過(guò)Unicode編碼方式進(jìn)行編碼壓縮成PDU數(shù)據(jù)包，以UCSII碼的格式發(fā)送出去】。然而，SIM900A是通過(guò)AT指令進(jìn)行通信的。AT命令是一套用于對(duì)GSM模塊控制的命令，通常以“AT”開(kāi)頭。單片機(jī)通過(guò)向GSM模塊的控制。不同的AT命令控制GSM模塊的不同動(dòng)作。通常情況下，AT命令以字母“AT”開(kāi)頭，以ASCII碼為13的字符結(jié)尾。下面介紹幾種常用的AT指令，下面的命令如果不做特殊說(shuō)明，都是需要帶ASCII碼為13的字符結(jié)尾，如果不帶，則會(huì)對(duì)該條命令進(jìn)行說(shuō)明12。作為

43、GSM模塊，它支持滿(mǎn)足規(guī)范GSM07.05和GSM07.07的指令集。其中GSM07.07主要是短消息的應(yīng)用，考慮到本章介紹的是短消息應(yīng)用系統(tǒng)，這里只討論GSM07.05指令集GSM07.05指令集提供的AT命令主要實(shí)現(xiàn)短消息的發(fā)送、刪除、存儲(chǔ)等操作，下面對(duì)某些AT命令進(jìn)行具體的介紹。SIM900A模塊中與SMS有關(guān)的GSMAT指令介紹。GSM引擎模塊提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07規(guī)范。GSM07.07中定義的ATCommand接口。提供了一種移動(dòng)平臺(tái)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備之間的通用接口；GSM07.05對(duì)短消息作了詳細(xì)的規(guī)定。在短消息模塊收到網(wǎng)絡(luò)發(fā)來(lái)的短消息時(shí)，能夠通過(guò)串口發(fā)送

44、指示消息，數(shù)據(jù)終端設(shè)備可以向GSM模塊發(fā)送各種命令OGSMAT指令集如表格所示，是由諾基亞、愛(ài)立信、摩托羅拉和HP等廠(chǎng)家共同為GSM系統(tǒng)研制的，其中包含了對(duì)SMS(ShortMessageService)的控制口可。表2.6相關(guān)的GSMAT指令A(yù)T+CMGC發(fā)出一條短消息命令A(yù)T+CMGD刪除SIM卡內(nèi)存的短消息AT+CMGF選擇短消息信息格式：0-PDU;1-文本AT+CMGR讀短消息AT+CMGS發(fā)送短消息AT+CMGW向SIM內(nèi)存中寫(xiě)入待發(fā)的短消息AT+CMSSAT+CSCAAT+CSMS從SIN|M內(nèi)存中發(fā)送短消息短消息中心地址選擇短消息服務(wù)SIM900A的PUD短信息編碼方式目前通過(guò)

45、GSM無(wú)線(xiàn)模塊收發(fā)短信息主要分為Block模式、基于AT指令的Text模式和基于AT指令的PDU模式三種模式。Block模式需要手機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家提供驅(qū)動(dòng)支持，已經(jīng)逐漸被PDU模式取代。BLOCK模式現(xiàn)在用的很少了；TEXT模式則只能發(fā)送ASCII碼，它不能發(fā)送中文的UNICODE碼，從技術(shù)上來(lái)講是可以用于發(fā)送中文短消息的，但是國(guó)內(nèi)的手機(jī)基本上不支持；而PDU模式開(kāi)發(fā)起來(lái)則較為復(fù)雜，它需要編寫(xiě)專(zhuān)門(mén)的函數(shù)來(lái)將文本轉(zhuǎn)換為PDU格式，但PDU模式被所有手機(jī)支持，可以使用任何字符集，它也是手機(jī)默認(rèn)的編碼方式。所以本系統(tǒng)采用基于AT指令的PDU模式14。PDU模式收發(fā)短消息可以使用三種編碼：7-bit編碼、8

46、-bit編碼和UCSII編碼。7位編碼用于發(fā)送普通的ASCII字符8位編碼用于發(fā)送數(shù)據(jù)信息如圖片或鈴聲等UCSII編碼用于發(fā)送Unieode字符。因本系統(tǒng)發(fā)送中文信息，所以必須采用PDU模式的Unicode編碼方式。該系統(tǒng)將SIM900A模塊設(shè)置為PDU模式發(fā)送和接收短消息，采用Unieode編碼方式。所謂UCSII編碼，是將單個(gè)的字符（1-2個(gè)字節(jié)）按ISO/IEC10646的規(guī)定，轉(zhuǎn)變?yōu)?6位的Unicode寬字符。即將單個(gè)的字符轉(zhuǎn)換為由四位的0-9、A-F的數(shù)字和字母組成的字符串。待發(fā)送的消息以UCSII碼的形式進(jìn)行發(fā)送。通過(guò)UCSII編碼我們就可得到中文Unicode碼，下面就可以進(jìn)行

47、發(fā)送PDU串的編制了。從表面上看，PDU串是ASCII碼串，同樣由0-9、A-F這些數(shù)字和字母組成。它們是8位字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，或者BCD碼十進(jìn)制數(shù)。PDU串除了包含所發(fā)送的消息本身外，還包含很多其它參數(shù)信息，如服務(wù)中心號(hào)碼、目標(biāo)號(hào)碼回復(fù)號(hào)碼、編碼方式和服務(wù)時(shí)間等。現(xiàn)用一個(gè)實(shí)例說(shuō)明發(fā)送PDU串的結(jié)構(gòu)和編排方式。3軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)此系統(tǒng)主要由燃?xì)鈧鞲衅鱉Q-5，單片機(jī)最小系統(tǒng)，聲光報(bào)警模塊，遠(yuǎn)程報(bào)警模塊以及換氣模塊組成。此系統(tǒng)的原理圖如圖3.1所示。單片機(jī)遠(yuǎn)程報(bào)警模塊聲光報(bào)警電路傳感器模塊繼電器模塊圖3.1系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)預(yù)熱完成初始化，傳感器預(yù)熱調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器數(shù)碼管顯示數(shù)值，觀(guān)察數(shù)碼管

48、上的數(shù)值，如果數(shù)碼管的數(shù)值在預(yù)先設(shè)定的報(bào)警臨界電壓值之下則系統(tǒng)正常運(yùn)行，否則重復(fù)以上步驟，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使數(shù)碼管顯示的數(shù)值下降到臨界值之下，當(dāng)傳感器檢測(cè)到泄漏的可燃?xì)怏w同時(shí)通過(guò)ADC采樣，當(dāng)氣體濃度達(dá)到臨界值時(shí)，喜好傳入單片機(jī)最小系統(tǒng)，單片機(jī)向各個(gè)模塊發(fā)出相應(yīng)的指令，排氣裝置打開(kāi)，聲光報(bào)警啟動(dòng)同時(shí)遠(yuǎn)程報(bào)警模塊運(yùn)行，向指定的手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，系統(tǒng)完成所有功能。系統(tǒng)的流程圖如圖3.2。圖3.2系統(tǒng)流程圖此系統(tǒng)的遠(yuǎn)程報(bào)警使用的是SIM900A集成芯片，SIM900A采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，工作頻率GSM/GPRS850/900/1800/1900MHZ，高度集成的GSM模塊。在GSM網(wǎng)絡(luò)日臻完善的今天，它

49、易于集成，使用它您可以在較短的時(shí)間內(nèi)花費(fèi)較少的成本開(kāi)發(fā)出新穎的產(chǎn)品。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無(wú)線(xiàn)公話(huà)以及無(wú)線(xiàn)POS終端等領(lǐng)域您都能看到無(wú)線(xiàn)模塊在發(fā)揮作用，使用它是產(chǎn)品質(zhì)量和性能的保證。這些產(chǎn)品可以很容易向GPRS領(lǐng)域過(guò)度您將會(huì)發(fā)現(xiàn)花費(fèi)較少的成本就能享受到GPRS技術(shù)帶給您的方便快捷。SIM900A的流程圖如圖3.3所示。圖3.3SIM900A模塊流程圖當(dāng)系統(tǒng)上電后，SIM900A系統(tǒng)數(shù)據(jù)和波特率初始化，AT+CMGF=O設(shè)置為PDU模式，AT+CMGS=85;設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)，單片機(jī)接收到報(bào)警信號(hào)后向SIM900A發(fā)送指令，SIM900A開(kāi)始向指定手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信，直至報(bào)警結(jié)束。4.裝配與調(diào)試硬件

50、調(diào)試步驟一完成硬件電路的焊接。步驟二將數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片與單片機(jī)小系統(tǒng)通信，檢驗(yàn)數(shù)碼管顯示有無(wú)問(wèn)題。步驟三將繼電器模塊接入單片機(jī)小系統(tǒng)中，寫(xiě)入測(cè)試的程序。測(cè)試能否正常工作。步驟四將煙霧傳感器MQ-5接入到信號(hào)處理部分單片機(jī)小系統(tǒng)中。測(cè)試能否正常工作。步驟五將SIM900A模塊接入，檢測(cè)系統(tǒng)是否能將發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)。4.2軟件調(diào)試軟件的調(diào)試過(guò)程，是按照一個(gè)一個(gè)模塊的形式單獨(dú)編寫(xiě)的，再把其和到一起進(jìn)行聯(lián)調(diào)，分別定義管腳，為了防止管腳的重疊和時(shí)序的混亂，所以單獨(dú)定義了管腳，分別放到各個(gè)模塊初始化函數(shù)里，在程序運(yùn)行時(shí)，首先經(jīng)行端口的初始化。其次就是各個(gè)模塊的功能函數(shù)的編寫(xiě)，依據(jù)各個(gè)模塊的功能和器材的的特性，分

51、別編寫(xiě)。再按照先后順序?qū)⒛K的功能函數(shù)排列在主函數(shù)中，可以實(shí)現(xiàn)遇到哪種情況就執(zhí)行相應(yīng)的某模塊程序。軟件調(diào)試過(guò)程中所遇到的問(wèn)題：SIM900A要求與單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速率一致，而我剛開(kāi)始只是使用了默認(rèn)值，發(fā)現(xiàn)不能通信，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生與之匹配的速率。ADC采樣部分，ADC的參考電源的打開(kāi)需要一定的時(shí)間，需要一定的延時(shí)。剛開(kāi)始我沒(méi)加延時(shí)函數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示跳動(dòng)比較大，不穩(wěn)定，后來(lái)加上了，就解決了。系統(tǒng)時(shí)鐘的選擇，外部時(shí)鐘為12Mhz，因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)速度要求不高，為了避免高速系統(tǒng)帶來(lái)的不穩(wěn)定，我通過(guò)系統(tǒng)初始化函數(shù)軟件的方法，進(jìn)行時(shí)鐘分頻，最后穩(wěn)定為1MHz。4.3測(cè)試結(jié)果罔信傳信已檢測(cè)到天然氣.排氣扇

52、已開(kāi)啟。請(qǐng)做好安全措施馬上解決問(wèn)題！圖4.1測(cè)試結(jié)果操作說(shuō)明：系統(tǒng)上電時(shí)會(huì)伴隨聲光提醒丄ED燈閃一下和蜂鳴器響一聲。等待各個(gè)模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。具體為：傳感器的輸出穩(wěn)定顯示在數(shù)碼管上；SIM900A模塊上的紅色LED燈由一秒閃一下變到三秒閃一下。即為個(gè)模塊的正常狀態(tài)。系統(tǒng)上電后，進(jìn)入調(diào)整模式，紅燈亮，等到數(shù)碼管顯示穩(wěn)定后，調(diào)整電位器旋鈕使數(shù)碼管的顯示為5左右。摁下按鍵，系統(tǒng)進(jìn)入正常工作模式。正常工作模式：紅燈滅，綠燈亮。一直進(jìn)行A/D采集，當(dāng)采集的傳感器的數(shù)據(jù)超過(guò)所設(shè)定的預(yù)置數(shù)據(jù)時(shí)，繼電器打開(kāi)，排氣扇通電旋轉(zhuǎn)；蜂鳴器響，LED燈交替閃爍；SIM900A模塊發(fā)送短信給特定用戶(hù)。當(dāng)采集的的數(shù)據(jù)小

53、于所設(shè)定的預(yù)置數(shù)據(jù)時(shí)，回到正常工作模式：紅燈滅，綠燈亮；繼電器關(guān)閉；SIM900A模塊停發(fā)短信。經(jīng)過(guò)了經(jīng)過(guò)近幾個(gè)月的學(xué)習(xí)和工作，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。從開(kāi)始接到題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來(lái)說(shuō)都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，我開(kāi)始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書(shū)籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來(lái)，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都會(huì)讓我興奮好一段時(shí)間。從中我也充分認(rèn)識(shí)到了可燃?xì)怏w報(bào)警器給我們生活帶來(lái)的幫助。通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，實(shí)際的動(dòng)手把所學(xué)知識(shí)跟實(shí)際應(yīng)

54、用相結(jié)合，真正的明了所學(xué)專(zhuān)業(yè)課知識(shí)的應(yīng)用方向和領(lǐng)域。在查找課題所需的準(zhǔn)備知識(shí)資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，此次畢設(shè)課題用到了51單片機(jī)的增強(qiáng)型單片機(jī)STC15F2K60S2.,傳感器使用了MQ-5傳感器，開(kāi)拓了視野，豐富了知識(shí)，使自己在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了很大的提高?；赟IM900A的天然氣報(bào)警遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)；將現(xiàn)在人們最常用的通信工具手機(jī)與天然氣報(bào)警控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，使用戶(hù)更加方便快捷的掌握相關(guān)信息，以便在無(wú)人的情況下實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境。它對(duì)于安全具有非常積極的作用。這個(gè)課題非常具有實(shí)用性，一開(kāi)始選課題時(shí)就有強(qiáng)烈的興趣，想真正的了解其硬件結(jié)構(gòu)和軟件如何驅(qū)動(dòng)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。也正是這

55、種強(qiáng)烈的興趣促使我不斷克服每個(gè)階段的困難，堅(jiān)持完成了該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。初期的硬件電路設(shè)計(jì)，在查詢(xún)和閱讀了大量相關(guān)資料后，我從該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能出發(fā)，分模塊設(shè)計(jì)相關(guān)功能模塊電路。在選定主要器件后，分別認(rèn)真閱讀了各期間的數(shù)據(jù)手冊(cè)進(jìn)一步了解器件性能。在畫(huà)電路原理圖過(guò)程中，自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的漏洞也逐步顯現(xiàn)。遇到了一些問(wèn)題，自己就查找資料和請(qǐng)教別人，最終畫(huà)出了完整的電路圖。軟件程序設(shè)計(jì)部分遇到了很多問(wèn)題，也暴露了自己C語(yǔ)言編程缺乏實(shí)際練習(xí)，自己在實(shí)際程序修改過(guò)程中，也意識(shí)到雖然C語(yǔ)言較匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)單明了，但對(duì)于單片機(jī)的編程，學(xué)好匯編語(yǔ)言同樣重要，有助于理解和利用好C語(yǔ)言編寫(xiě)程序。軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)會(huì)了短信編碼模式

56、，AT指令的相關(guān)知識(shí)。對(duì)于以后在基于GSM短消息的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的研究和學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。致謝本設(shè)計(jì)的完成是在我們的導(dǎo)師李翠華老師的細(xì)心指導(dǎo)下進(jìn)行的。在每次設(shè)計(jì)遇到問(wèn)題時(shí)老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行。從設(shè)計(jì)的選題到資料的搜集直至最后設(shè)計(jì)的修改的整個(gè)過(guò)程中，花費(fèi)了李老師很多的寶貴時(shí)間和精力，在此向?qū)煴硎局孕牡馗兄x！導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，開(kāi)拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將使學(xué)生受益終生！還要感謝和我同一設(shè)計(jì)小組的幾位同學(xué)，是你們?cè)谖移綍r(shí)設(shè)計(jì)中和我一起探討問(wèn)題，并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，使我能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題把設(shè)計(jì)順利的進(jìn)行下去，沒(méi)有你們的幫助我不可能這樣順利地結(jié)稿，在此表示深深的謝意畢業(yè)論文暫告

57、收尾，這也意味著我大學(xué)的四年的學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時(shí)能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車(chē)、才華橫溢的老師們的熏陶下度過(guò)，實(shí)是榮幸之極。在這四年的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益匪淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的。論文的寫(xiě)作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長(zhǎng)的支持鼓勵(lì)，是我堅(jiān)持完成論文的動(dòng)力源泉。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師李翠華老師。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，他都費(fèi)盡心血。沒(méi)有李翠華老師的辛勤栽培孜孜教誨，就沒(méi)有我論文的順利我完成。時(shí)間的

58、倉(cāng)促及自身專(zhuān)業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤。懇請(qǐng)閱讀此篇論文的老師、同學(xué)，給予指點(diǎn)，不勝感激。參考文獻(xiàn)張保衛(wèi)，尚家封，趙金水燃?xì)鈭?bào)警器的分類(lèi)與選擇J山東消防.2003,8:1-2王元慶新型傳感器原理及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2002:67-69.牛德芳.半導(dǎo)體傳感器原理及應(yīng)用M.大連：大連理工大學(xué)出版社.1993:97-101.李永生，楊莉玲半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究J傳感器技術(shù).2002:1-3.李忠國(guó)，陳剛單片機(jī)應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)M.北京：人民郵電出版社.2006:49-52.何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.1993.梅麗鳳，王艷秋，汪琉鐸,任

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