具有短信功能的家庭火災燃氣監控報警器

唐娟等

摘 要：為了設計一種具有短信功能的家庭火災燃氣監控報警系統，本項目將火災報警器及燃氣監控器和GSM發送短信模塊結合，可以達到在聲光報警的同時通過SIM卡給屋主發送短信提醒的目的，而且當可燃氣體發生泄漏到達一定濃度時，排氣扇可以自動打開，降低氣體濃度、杜絕安全隱患。

關鍵詞：火災報警；燃氣監控；GSM模塊；SIM卡

1系統概述

本設計以AT89C51單片機為控制中心，實現信號的采集、處理、顯示及控制功能，系統框圖如圖1所示。

2 硬件模塊

本設計包括煙霧及燃氣采集電路、AD轉換電路、聲光報警電路、液晶顯示電路、排氣扇控制電路和短信發送電路等六大電路模塊。

2.1 煙霧及燃氣采集模塊

結合本設計所要求的檢測濃度范圍，選MQ-7 CO傳感器及MQ-2煙霧傳感器作為本設計的傳感器。MQ-7 CO氣體傳感器對一氧化碳的靈敏度高，使用簡單的電路即可將電導率的變化，轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號，是一款適合多種應用的低成本傳感器。MQ-2煙霧傳感器可用于家庭和工廠的氣體泄漏監測裝置，適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。

2.2 AD轉換模塊

本設計利用ADC0809實現模數轉換，ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型A/D轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。

CO氣體傳感器和煙霧傳感器將置于測試環境中待測氣體的濃度以模擬量輸出，再通過ADC0809模數轉換芯片將模擬信號轉換為數字信號，送入單片機AT89C51中進行處理。

2.3 聲光報警電路

作為火災燃氣泄露測試裝置，聲光報警部分不可缺少，當檢測到煙霧或者CO氣體在空氣中的所占的比例超標時，就應該通過聲光方式發出警報，防止由于火災或CO可燃氣體含量過高而發生的意外事故。本設計中的聲光報警部分包括蜂鳴器以及紅色LED報警指示燈。當煙霧或者CO燃氣濃度超過規定值的時候，LED燈閃爍伴隨著蜂鳴器報警。

2.4 顯示電路

本設計的顯示功能是由LCD1602顯示屏實現的，顯示器顯示當前所測煙霧或CO濃度值，判斷燃氣濃度值是否超過上限值。

電路中部分引腳連接關系如下：LCD1602的7-14引腳與P2.0-P2.7端口相連接，LCD1602的4-6引腳（讀、寫、使能控制）分別與P3.5、P3.4、P3.7相連接，至于其他液晶顯示屏的引腳，則按照LCD16

02正常工作來連接，即能達到很好的顯示效果。

2.5 排氣扇控制電路

當傳感器采集到的煙霧或者氣體濃度到達一定值時，單片機的輸出引腳會發出相應信號，從而實現排氣扇的自動開關，達到降低有害氣體濃度的目的。圖中的三極管是用來驅動繼電器，使其能夠正常工作。繼電器內部具有線圈的結構，所以它在斷電時會產生電壓很大的反向電動勢，會擊穿繼電器的驅動三極管，為此要在繼電器驅動電路中設置二極管保護電路，以保護繼電器驅動管。排氣扇控制電路連接圖如圖2所示。

2.6 GSM（TC35模塊）發送短信電路

TC35模塊外圍電路由IGT（Ignition）啟動電路、SYNC（Synchronization）指示燈電路、SIM（Subscriber Identification Module）卡電路組成。

單片機可以通過串口直接與TC35模塊進行通信，且單片機與TC35通信模塊可相應的RXD、TXD對應直接相連。但TC35工作電壓為3.6V，單片機工作電壓為5V，為了保證數據傳輸的正確，必須在接口加電平轉換電路。單片機與TC35模塊連接圖如下圖所示：

3 軟件設計

本系統的軟件設計是在C51編程的基礎之上采用了模塊化設計和子程序嵌套技術。該軟件要同時檢測煙霧濃度和CO可燃氣體濃度，并且要根據濃度值的高低來判斷是否啟動報警功能。

3.1 主程序設計

系統工作時，單片機上電自動復位，參數需要初始化。系統先進行初始化，再實現數據采集的功能，即傳感器采集氣體濃度信號，經過A/D轉換成STC89C51單片機可識別的數字量。由于ADC0809需要處理2路數據，所以這里通過一個按鍵來選擇通道。將輸出的數字量在單片機內部實現濃度值與預先設定好的報警值比較，判斷是否報警。

3.2 報警子程序設計

報警子程序包括了聲光報警、排風扇的控制及短信發送三個部分。當傳感器采集到的濃度值超出設定報警值時，單片機IO口控制的相應電路模塊工作達到監控報警的目的。

3.3 GSM模塊子程序設計

單片機與TC35模塊通信是通過AT指令。由AT指令可以進行呼叫、短信、數據業務、補充業務、傳真等方面的控制。AT指令集中有多套指令，本系統中只涉及到短消息和串口的命令控制。

如：AT+CMGF選擇短信格式、AT+CMGS發送短信息

4結束語

本設計介紹的具有短信功能的家庭火災燃氣監控報警器將火災及燃氣報警器和GSM模塊（發送短信模塊）結合。既能檢測火災隱患，還可以檢測燃氣泄露，并在火災燃氣報警器的基礎上，增加了發送短信模塊，如果有火災隱患或者燃氣泄露時，當事人可以立即收到短信提醒，及時做出補救措施。具有極大的社會價值和良好的應用前景。

參考文獻

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