具有短信功能的家庭火灾燃气监控报警器

唐娟等

摘 要：为了设计一种具有短信功能的家庭火灾燃气监控报警系统，本项目将火灾报警器及燃气监控器和GSM发送短信模块结合，可以达到在声光报警的同时通过SIM卡给屋主发送短信提醒的目的，而且当可燃气体发生泄漏到达一定浓度时，排气扇可以自动打开，降低气体浓度、杜绝安全隐患。

关键词：火灾报警；燃气监控；GSM模块；SIM卡

1系统概述

本设计以AT89C51单片机为控制中心，实现信号的采集、处理、显示及控制功能，系统框图如图1所示。

2 硬件模块

本设计包括烟雾及燃气采集电路、AD转换电路、声光报警电路、液晶显示电路、排气扇控制电路和短信发送电路等六大电路模块。

2.1 烟雾及燃气采集模块

结合本设计所要求的检测浓度范围，选MQ-7 CO传感器及MQ-2烟雾传感器作为本设计的传感器。MQ-7 CO气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号，是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-2烟雾传感器可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。

2.2 AD转换模块

本设计利用ADC0809实现模数转换，ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，由8路模拟开关、地址锁存與译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。

CO气体传感器和烟雾传感器将置于测试环境中待测气体的浓度以模拟量输出，再通过ADC0809模数转换芯片将模拟信号转换为数字信号，送入单片机AT89C51中进行处理。

2.3 声光报警电路

作为火灾燃气泄露测试装置，声光报警部分不可缺少，当检测到烟雾或者CO气体在空气中的所占的比例超标时，就应该通过声光方式发出警报，防止由于火灾或CO可燃气体含量过高而发生的意外事故。本设计中的声光报警部分包括蜂鸣器以及红色LED报警指示灯。当烟雾或者CO燃气浓度超过规定值的时候，LED灯闪烁伴随着蜂鸣器报警。

2.4 显示电路

本设计的显示功能是由LCD1602显示屏实现的，显示器显示当前所测烟雾或CO浓度值，判断燃气浓度值是否超过上限值。

电路中部分引脚连接关系如下：LCD1602的7-14引脚与P2.0-P2.7端口相连接，LCD1602的4-6引脚（读、写、使能控制）分别与P3.5、P3.4、P3.7相连接，至于其他液晶显示屏的引脚，则按照LCD16

02正常工作来连接，即能达到很好的显示效果。

2.5 排气扇控制电路

当传感器采集到的烟雾或者气体浓度到达一定值时，单片机的输出引脚会发出相应信号，从而实现排气扇的自动开关，达到降低有害气体浓度的目的。图中的三极管是用来驱动继电器，使其能够正常工作。继电器内部具有线圈的结构，所以它在断电时会产生电压很大的反向电动势，会击穿继电器的驱动三极管，为此要在继电器驱动电路中设置二极管保护电路，以保护继电器驱动管。排气扇控制电路连接图如图2所示。

2.6 GSM（TC35模块）发送短信电路

TC35模块外围电路由IGT（Ignition）启动电路、SYNC（Synchronization）指示灯电路、SIM（Subscriber Identification Module）卡电路组成。

单片机可以通过串口直接与TC35模块进行通信，且单片机与TC35通信模块可相应的RXD、TXD对应直接相连。但TC35工作电压为3.6V，单片机工作电压为5V，为了保证数据传输的正确，必须在接口加电平转换电路。单片机与TC35模块连接图如下图所示：

3 软件设计

本系统的软件设计是在C51编程的基础之上采用了模块化设计和子程序嵌套技术。该软件要同时检测烟雾浓度和CO可燃气体浓度，并且要根据浓度值的高低来判断是否启动报警功能。

3.1 主程序设计

系统工作时，单片机上电自动复位，参数需要初始化。系统先进行初始化，再实现数据采集的功能，即传感器采集气体浓度信号，经过A/D转换成STC89C51单片机可识别的数字量。由于ADC0809需要处理2路数据，所以这里通过一个按键来选择通道。将输出的数字量在单片机内部实现浓度值与预先设定好的报警值比较，判断是否报警。

3.2 报警子程序设计

报警子程序包括了声光报警、排风扇的控制及短信发送三个部分。当传感器采集到的浓度值超出设定报警值时，单片机IO口控制的相应电路模块工作达到监控报警的目的。

3.3 GSM模块子程序设计

单片机与TC35模块通信是通过AT指令。由AT指令可以进行呼叫、短信、数据业务、补充业务、传真等方面的控制。AT指令集中有多套指令，本系统中只涉及到短消息和串口的命令控制。

如：AT+CMGF选择短信格式、AT+CMGS发送短信息

4结束语

本设计介绍的具有短信功能的家庭火灾燃气监控报警器将火灾及燃气报警器和GSM模块（发送短信模块）结合。既能检测火灾隐患，还可以检测燃气泄露，并在火灾燃气报警器的基础上，增加了发送短信模块，如果有火灾隐患或者燃气泄露时，当事人可以立即收到短信提醒，及时做出补救措施。具有极大的社会价值和良好的应用前景。

参考文献

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[2]谢维成，杨加国.单片机原理及应用及C51程序设计[M].北京：清华大学出版社，2006.

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