李校紅

（西安歐亞學(xué)院，西安，710065）

基于TC35GSM模塊燃?xì)鈭?bào)警器設(shè)計(jì)

李校紅

（西安歐亞學(xué)院，西安，710065）

介紹了一種利用單片機(jī)技術(shù)與西門(mén)子TC35GSM構(gòu)成的燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)。通過(guò)氣體傳感器對(duì)一氧化碳、甲烷等氣體的探測(cè)，將其收集到的信號(hào)傳遞給單片機(jī)，并通過(guò)單片機(jī)的鑒別發(fā)出報(bào)名信號(hào)，并通過(guò)GSM將報(bào)警信息傳遞給用戶，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)獾膱?bào)警。

可燃?xì)怏w傳感器;智能家居；GSM模塊

1 燃?xì)鈭?bào)警系統(tǒng)工作原理

家用燃?xì)庵饕獮樘烊粴?，其主要的成分為甲烷。因此，在?duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)中選擇甲烷氣體傳感器。這類(lèi)傳感器其所使用的氣敏材料在清潔空氣中其電導(dǎo)率都比較低的金屬氧化物。當(dāng)在空氣當(dāng)中存在可燃?xì)怏w的時(shí)候，其電導(dǎo)率會(huì)隨著空氣當(dāng)中可燃?xì)怏w濃度的增大，其電阻也在不斷的增大。通過(guò)構(gòu)建簡(jiǎn)單的電路即可將其電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換成電阻的變化，從而其轉(zhuǎn)換成相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。同時(shí)通過(guò)A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換，將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可燃?xì)怏w濃度的大小，在傳遞給主控芯片，在達(dá)到設(shè)定值之后，則會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)聲光報(bào)警的裝置，并同時(shí)開(kāi)啟可用于通風(fēng)換氣的通風(fēng)機(jī)裝置，從而將室內(nèi)的氣體排到戶外，而如果燃?xì)庠谛孤┑臅r(shí)候，用戶不在室內(nèi)的情況下，系統(tǒng)則會(huì)通過(guò)通信模塊，將相關(guān)信息傳遞給用戶，用戶則根據(jù)情況進(jìn)行報(bào)警處理。其整體的架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 傳感器信號(hào)發(fā)射模塊

從成本控制的角度出發(fā)，對(duì)可燃?xì)怏w信號(hào)的處理采用電壓比較器來(lái)替代A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，并采用了LM 358芯片對(duì)可燃?xì)怏w的信號(hào)變化進(jìn)行比較和診別。從而由MQ-4甲烷可燃?xì)怏w檢測(cè)傳感器和電壓比較器以及負(fù)載電路組成。當(dāng)MQ-4在探測(cè)到移動(dòng)濃度的可燃性氣體之后，環(huán)境中其組織會(huì)升高，從而可引起LM358第2管腳的電壓出現(xiàn)升高，而當(dāng)該管腳的電壓大于第3管腳的電壓的時(shí)候，第1管腳則會(huì)輸出高電平。而第1管腳與LM358相連接，則在此時(shí)從D0端將信號(hào)傳輸?shù)紸T89C52單片機(jī)芯片，并接收到電壓比較器的高電平。

圖1 報(bào)警器整體設(shè)計(jì)

2.2 GSM模塊的設(shè)計(jì)

TC35則是西門(mén)子公司所生產(chǎn)的新的GSM模塊，其支持中文短消息的發(fā)送，并且，其性價(jià)比也非常的高，工作的頻率通常為GSM 900和GSM 1800，電源范圍則為直流電3.3V～4.8V;電流的休眠狀態(tài)則為3.5mA，空閑狀態(tài)對(duì)電流的消耗為25mA，發(fā)射狀態(tài)下其電流的平均消耗為300mA,峰值為2.5A;該模塊還可傳輸語(yǔ)音和相關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并分別在GSM 900和GSM 1800的時(shí)候，其消耗的功率為2W和1W，并通過(guò)其中的接口和天線連接器分別連接SIM卡與天線。SIM的電壓則為3V /1. 8V，數(shù)據(jù)接口則采用AT的命令實(shí)現(xiàn)雙向的傳輸，其可選的波特特率則為300 b / s～115 kb /s,自動(dòng)波特率為1.2 kb /s～115 kb /s。它支持Text和PDU格式的SMS,可通過(guò)AT命令或關(guān)斷信號(hào)實(shí)現(xiàn)重啟和故障恢復(fù)。其整體的結(jié)構(gòu)則如圖2所示。

圖2 TC35模塊結(jié)構(gòu)

TC35則采用AT的指令進(jìn)行相關(guān)的命令操作，單片機(jī)則可通過(guò)AT指令對(duì)信息的收發(fā)進(jìn)行控制。其短消息的控制的方式則為Block、PDU、Text。其中Block主要需手機(jī)商進(jìn)行解鎖，而 Text則不支持中文的短信，而PDU模式則可將中文編碼進(jìn)行轉(zhuǎn)化，為Unicode編碼。

另外，TC35模塊的數(shù)據(jù)串口管腳工作電平為CMOS電平，而單片機(jī)則為T(mén)TL電平，所以需要用MAX232作電平的轉(zhuǎn)換。

2.3 主控芯片的選擇

在該系統(tǒng)當(dāng)中采用AT89C52芯片，該芯片其具有低功耗、存量大的特點(diǎn)，同時(shí)包括8K的Flash存儲(chǔ)器，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)響亮2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。

2.4 電源設(shè)計(jì)

結(jié)合系統(tǒng)的需要，為更好的滿足T35模塊短信通信的需要，該模塊在通信時(shí)需要瞬間產(chǎn)生比較大的電流，因此，對(duì)無(wú)線通信模塊的電源設(shè)計(jì)采用9V的電源進(jìn)行供電。而單片機(jī)和傳感器的電流則在3.3V、3.5V。而為了保證三者的利用，采用三端穩(wěn)壓電源和低壓差線性調(diào)壓器將其中的9V電壓進(jìn)行變換，從而將其轉(zhuǎn)換為3V和5V。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 主程序設(shè)計(jì)

對(duì)整體主程序的設(shè)計(jì)則如圖3所示。在對(duì)AT89C52芯片進(jìn)行上電之后，其先將TC35GSM通信模塊進(jìn)行初始化的操作，并將其中的串口打開(kāi)，從而使得單片機(jī)和通信模塊之間進(jìn)行通信，然后在查詢其報(bào)警的信息接收狀態(tài)。

3.2 通信模塊軟件設(shè)計(jì)

主控芯片與通信模塊TC35則通過(guò)AT指令來(lái)完成對(duì)其短信服務(wù)的控制。如在向燃?xì)庥脩舭l(fā)送相關(guān)的報(bào)警消息、接受短消息和燃?xì)鈱?shí)施濃度數(shù)據(jù)的恢復(fù)。接受用戶對(duì)短消息的識(shí)別功能，如是否開(kāi)啟空氣排風(fēng)裝置等。以發(fā)送短消息作為操作的實(shí)例，單片機(jī)首先向通信模塊發(fā)送“AT+CMGF=1”,該指令則表示短信發(fā)送的格式為英語(yǔ)，在單片機(jī)受到“OK”的回復(fù)之后，用戶再通過(guò)發(fā)送“AT+CMGF=+8613*********”，從而為系統(tǒng)需要發(fā)送的手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)置，待受到回復(fù)之后，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)短消息的內(nèi)容。

而針對(duì)遠(yuǎn)程控制排風(fēng)裝置軟件的實(shí)現(xiàn)則稍微顯得復(fù)雜。其基本的程序則是首先接受到來(lái)自用戶的短消息指令，在通過(guò)對(duì)指令有效部分的提取，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同指令的控制實(shí)現(xiàn)。

4 總結(jié)

本文通過(guò)研究設(shè)計(jì)出了基于西門(mén)子公司的TC35通信模塊的燃?xì)庀到y(tǒng)報(bào)警裝置，利用電壓比較器實(shí)現(xiàn)將濃度大小轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)變化，再通過(guò)AT89C52主控芯片的控制和GSM短信實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)鈭?bào)警裝置的遠(yuǎn)程操控，并給出了系統(tǒng)硬件和軟件的詳細(xì)的介紹。通過(guò)該報(bào)警器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了將智能化與現(xiàn)代家居理念緊密結(jié)合的新型的電子安防系統(tǒng)具有燃?xì)鈾z漏靈敏可靠、聯(lián)動(dòng)裝置啟動(dòng)迅速、無(wú)線報(bào)警方便快捷、具備用戶遠(yuǎn)程短消息查詢和控制等優(yōu)點(diǎn)，以此更好的保障用戶的使用安全。

[1] 彭宇平,林喜榮,李建榮.基于GSM模塊TC35I的遠(yuǎn)程報(bào)警和控制裝置的研制[J].安防科技, 2008(4): 8-10.

Design of gas alarm based on TC35GSM module

Li Xiaohong
(Xi'an Eurasia University，Xi'an，710065)

This paper introduces a kind of single chip technology and gas using SIEMENS TC35GSM to form the alarm system.Through the detection of gas sensor for carbon monoxide,methane and other gase s,will transfer the collected signal to the microcontroller,and through single identification issued a registration signal,and through the GSM alarm information is transmitted to the user,so as to achieve the alarm for gas.

combustible gas sensor;intelligent Home Furnishing;GSM module

陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013JK1069）

李校紅，女，1976，湖南省，講師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)通信、嵌入式