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(shè)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(yù)期的設(shè)計目標,。
關(guān)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(shè)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(shè)置的報警濃度時,,輸出低電平給STC89C52RC單片機,,控制電磁閥關(guān)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(yīng)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(dǎo)體氣體傳感器組成,,它是整個系統(tǒng)中關(guān)鍵的元件,;主控模塊由單片機及其相關(guān)軟件組成,由程序?qū)纹瑱C進行控制以及信息的處理,;應(yīng)急處理模塊主要是發(fā)生泄露后及時關(guān)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(shè)計
2.1 燃氣檢測模塊
本文選用電阻式半導(dǎo)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,。可調(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(shè)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(yīng)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(yīng)急模塊
應(yīng)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(dǎo)通,后一級CE導(dǎo)通,,從而使三極管導(dǎo)通,。由于繼電器就是一個線圈加上一個開關(guān),,當線圈有電流流過的時候,產(chǎn)生磁性,,然后將開關(guān)吸和,,同時對應(yīng)的狀態(tài)指示燈點亮。反之,,當輸入為低電平時,,光耦未導(dǎo)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(shè)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(guān)關(guān)閉,切斷電磁閥中的氣體輸出,。
3 軟件設(shè)計
3.1 主程序設(shè)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(shè)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(guān)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(shè)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(yīng)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(guān)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(yīng)用,,在實際運行中得到了比較滿意的效果。
參考文獻
[1] 王湘云,,董大波,,吳南健,等.基于短距離無線/有線通信的燃氣監(jiān)測報警系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用,,2013,,39(7):83-85.
[2] 翟順,王衛(wèi)紅,,張珩,,等.基于SIM900A的物聯(lián)網(wǎng)短信報警系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2012(5):86-89.
[3] 浦敏,,李云飛,,王宜懷.基于物聯(lián)網(wǎng)的無線照明控制系統(tǒng)[J].照明工程學(xué)報,2011,,21(2):86-89.
[4] 禹璽,,董蘊華.基于電話網(wǎng)絡(luò)的智能遠程控制系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2009,,32(9):3-5.