摘 要： 針對家居燃氣泄漏監(jiān)控及報警問題，基于STC89C52RC單片機及SIM900A模塊設計了一種報警器,。該報警器可監(jiān)控燃氣的泄漏情況,，同時利用AT指令將報警提醒信息發(fā)送到指定手機號碼。使用結(jié)果表明,，在燃氣泄漏時該報警器能夠有效地運行,，達到了預期的設計目標。
關鍵詞： 單片機,；SIM900A,；AT指令；燃氣報警
燃氣是人們家庭必備的燃料,，由于某些原因,，燃氣可能會發(fā)生泄漏，其中的有毒氣體會使人中毒甚至窒息而亡,，若不能及時發(fā)現(xiàn)并處理,，當燃氣在空氣中的含量達到2%~10%時，若遇到明火或火花還會引起爆炸,，因此,，實現(xiàn)燃氣泄漏的自動監(jiān)控、報警與處理便成為物聯(lián)網(wǎng)時代智能家居發(fā)展的重要目標[1],。圍繞上述問題,，本文設計了一種基于GSM的燃氣報警器，它采用MQ-2傳感器模塊采集氣體濃度信號,，當濃度大于設置的報警濃度時,，輸出低電平給STC89C52RC單片機，控制電磁閥關閉,，同時利用SIM900A模塊發(fā)送報警短信至指定的手機號碼,，從而實時、可靠,、自動地實現(xiàn)了燃氣監(jiān)控及報警[2],。
1 系統(tǒng)組成
燃氣監(jiān)測報警系統(tǒng)的硬件主要有濃度檢測,、主控模塊,、應急處理模塊、電源模塊和GSM報警模塊5大部分,，如圖1所示,。濃度檢測模塊主要由半導體氣體傳感器組成，它是整個系統(tǒng)中關鍵的元件,；主控模塊由單片機及其相關軟件組成,，由程序?qū)纹瑱C進行控制以及信息的處理；應急處理模塊主要是發(fā)生泄露后及時關閉閥門和打開排風扇,；GSM報警模塊將報警信息以短信的方式發(fā)送到手機上,。
2 硬件設計
2.1 燃氣檢測模塊
本文選用電阻式半導體氣體傳感器MQ-2來檢測泄漏燃氣,。MQ-2經(jīng)過敏感元件把氣體濃度的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，并與電阻R3組成分壓電路,，從傳感器4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號,，加到比較器的2腳?？烧{(diào)電阻R1構(gòu)成比較器的門檻電壓,，當煙霧濃度較高輸出電壓高于門檻電壓時，比較器LM393輸出高電平,；反之,，轉(zhuǎn)輸出低電平。圖2給出了燃氣檢測電路圖,。
2.2 主控模塊
主控模塊采用STC89C52RC單片機,，該單片機是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗,、超強抗干擾的單片機,，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇,。依據(jù)單片機的引腳特性,，在實際設計中，燃氣傳感器信號從P3.2輸入,，作為單片機的中斷觸發(fā)信號,，下降沿方式，應急處理模塊驅(qū)動信號從P1.0輸出,，GSM報警模塊采用串行通信方式,。
2.3 GSM模塊
GSM模塊采用SIMCOM公司的SIM900A，該模塊是該公司推出的一款緊湊型產(chǎn)品,，完全采用SMT封裝形式,，其性能穩(wěn)定，外觀精巧,，性價比高,。SIM900A采用工業(yè)標準接口，工作頻率為900 MHz/1 800 MHz,，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議,，可以低功耗實現(xiàn)語音、短信（SMS）,、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸,。SIM900A模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、電源模塊,、存儲器,、天線接口和其他接口6部分組成，如圖3所示,。
2.4 SIM卡接口
圖4給出了SIM接口電路,。圖4中串在I/O口線中的20 ?贅電阻用于匹配SIM900A模塊和SIM卡之間的阻抗。SMF05C用于保護SIM卡免受靜電放電或閉鎖等其他電壓引起的瞬態(tài)事件造成的損害,。
2.5 應急模塊
應急模塊由電磁閥和光耦等組成,，電路如圖5所示。當輸入為高電平時光耦導通,，后一級CE導通,，從而使三極管導通。由于繼電器就是一個線圈加上一個開關,，當線圈有電流流過的時候,，產(chǎn)生磁性，然后將開關吸和,，同時對應的狀態(tài)指示燈點亮,。反之，當輸入為低電平時,，光耦未導通,，后一級CE截止，這時三級管基極被下拉電阻拉為低電平,，為“截止”狀態(tài),，繼電器不動作。因此,，當采集到的實際燃氣濃度大于系統(tǒng)設定值時,，單片機的P1.0口發(fā)出的高電平信號使線圈得電，開關關閉,，切斷電磁閥中的氣體輸出,。
3 軟件設計
3.1 主程序設計
主程序流程圖如圖6所示。系統(tǒng)先進行初始化,，然后MQ-2傳感器模塊采集氣體濃度信號,，信號經(jīng)放大電路，當濃度大于設置的報警濃度時,，經(jīng)過LM393雙電壓比較器輸出低電平給STC89C52RC單片機,，最后,，當單片機檢測到有報警信號時,，進行延時確認，排除干擾，當確定是真正的報警信號時,，關閉電磁閥的同時通過數(shù)據(jù)的發(fā)送驅(qū)動GSM模塊對指定的手機號碼發(fā)送報警短信,。
3.2 GSM報警程序
假定13511658875為指定號碼，利用AT+CMGS指令實現(xiàn)英文報警短信的發(fā)送,。首先設置為“GSM”字符集（AT+CSCS=“GSM”）或文本模式（AT+CMGF=1）,；再發(fā)送接收的手機號碼AT+CMGS=“13511658875”，等待模塊應答返回>,；然后輸入需要發(fā)送的內(nèi)容GSM TEST,；最后以十六進制（HEX）格式單獨發(fā)送1A（即0X1A）。
本文以STC89C52RC單片機作為燃氣報警器的控制器,，當探測到燃氣濃度超標時,，關閉電磁閥，并通過SIM900A模塊報警,，從而實現(xiàn)了遠程通信報警,，打破了報警地域的限制[4]。該系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)在智能家居方面的一個典型應用,，在實際運行中得到了比較滿意的效果,。
參考文獻
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