基于单片机GSM智能煤气泄漏报警器的硬件模块设计

赵永涛 高英侠 滕雪漪

摘 要：随着天然气在人们生活中的广泛使用，天然气安全也得到越来越多人的重视。以单片机GSM为核心空间设计的一套智能煤气泄漏报警器通过气数传感器MQ5系统对煤气泄漏进行检测，监测数据经处理后有液晶1602进行实时显示，一旦检测信息超过报警值就会发出警报，并对煤气阀门实行自动关闭，有效保证居民的人身安全。本文对这类报警器的硬件模块设计进行简单说明。

关键词：单片机GSM；煤气泄漏报警器；硬件设计

基于单片机GSM智能煤气泄漏报警器能对室内煤气进行实时检测，同时进行自动报警和关闭阀门等处理，能帮助很多家庭最大程度规避煤气泄漏险情。

一、设计原理

Mq7气体传感器对液化气、煤气和天然气等城市所用气体具有较强的灵敏度，同时具有优良的抗乙醇和烟雾干扰功能，通过检测室内煤气浓度，发出不同的电压信号。利用AD模数转换，把模拟信号转换为数字信号，由AT89S52对数字信号进行处理和数据比對。而在报警器程序内部设定报警值，一旦检测数据等于或者大于报警值，那么就会触发自动报警装置，发出警报声，同时会将相关短信发给物业公司和业主，并且自动关系气体阀门。[1]

气体报警器图

二、硬件设计

（一）单片机微控制器

本报警装置以单片机AT89S52为核心控件，具有低功耗和高性能的优点，其主要性能包括能与MCS51单片机产品兼容，使用8K字节在系统可编程Flash存储器，全静态操作（0Hz33MHz），8个中断源，三级加密程序存储器以及三个16位定时器等。

（二）GSM无线传输

GSM（全球移动通信系统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。

该智能报警装置采用的是西门子公司的TC35，其是一款双频900/1800MHZ高度集成的GSM模块。其信息传送的主要内容是语音和数据，适用电源是单电源 3.3V ～ 5.5V。频段在双频GSM900MHz 和 DCS1800 MHz（Phase 2+），以外接的方式连接SIM卡，由天线由天线连接器连接外部天线，发射功率为2W （GSM900MHz Class 4） 1W （DCS1800MHz Class 1）。[2]

该模块工作温度范围广，可在20°C 至55°C之间正常工作，

半速 （ETS 06.20） 全速（ETS 06.10） 增强型全速 （ETS 06.50/06.60/06.80）是其语音解码的三种速率。发送短信息主要有MT，MO，CB 和 PDU 模式。

（三）Mq7气体传感器

Mq7气体传感器使用的气敏材料是二氧化锡（SNO2），其在清洁空气中电导率较低。通过高低温循环的方式在低温（1.5v加热）检测一氧化碳，当空气中的一氧化碳浓度增大时，电导率也随之增大。高温（5.0v）能对低温时吸附的杂散气体进行清洗。对煤气、天然气和液化气等具有较好的灵敏度，同时有优良的抗乙醇和烟雾干扰能力。其具体模块设计是采用优质的双面板设计，有电源指示和TTL信号输出指示，同时有DO开关信号输出和AO模拟信号输出；TTL输出有效信号为低电平，当输出低电平时信号灯亮，可直接接单片机，另外在外观设计上有四个螺丝孔便于定位，使用寿命较长，具有可靠的稳定性。

Mq7气体传感器的核心控件为气敏元件，由微型AL2O3陶瓷管和SNO2敏感层、测量电极和加热器构成，固定在塑料或不锈钢腔体内。

（四）电磁阀

本报警器中笔者采用电磁阀作为切断气源的执行器，元件是3v106型AC220V电磁阀。电磁阀是用电磁控制的工业设备，主要是依靠电磁线圈产生的电磁力来驱动阀门的开关，可以配合不同的电路实现预期控制，而且能保证控制的精准度和灵活性，当通电时，电磁线圈产生电磁力，关闭件将会从阀座上被提起，因此阀门打开。断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。

通过MQ7气体检测器检测气体浓度，发送报警短信，由电磁阀控制气体阀门开关，可以灵活便捷地检测室内气体是否达到预警值，很大程度上减少煤气泄漏造成的人身和财产隐患。

参考文献：

[1]张小英.基于单片机的燃气泄漏报警器的设计[J].信息记录材料，2017，18（10）：150151.

[2]张远鹏，杨年法，张福，等.基于GSM的远程煤气报警器[J].现代科学仪器，2014，（2）：5253.

作者简介：赵永涛（1988），男，汉族，甘肃金昌人，本科，电子科技大学，助教，单片机应用开发，自动化；高英侠（1989），女，汉族，甘肃永昌人，本科，东北大学，讲师，自动化；滕雪漪（1993），男，汉族，甘肃金昌人，本科，沈阳理工大学，助教，车辆工程。