探析基于GSM 的手机短信火灾报警

王 宁，徐月娜，范文兵

（1.黄河科技学院，河南 郑州 450000；2.郑州大学，河南 郑州 450000；3.郑州联睿电子科技有限公司，河南 郑州 450000）

1 信息采集与电路转换

1.1 传感设备

基于GSM的手机短信火灾报警系统，依靠传感设备进行环境监测与信息采集。当前，最常见的检测方案包括烟雾检测、光线检测和温度检测。不同的检测方案，检测对象不同，检测效果也不同。其中，应用最广泛的为烟雾检测方案。目前，MQ-2烟雾传感器具备较高的精准率，设备应用成本较低，可以有效检测可燃气体含量，并将检测信息转换为电压或电流信号。该设备需通过信号调理电路对电信号进行预处理，包括滤波处理和放大处理等，进而通过转换电路转换信号形式。MQ-2烟雾传感器的应用机理在于，通过P型半导体或N型半导体氰化物的气敏性能，检测空气成分和可燃气体的浓度。检测气体类型包括煤气、丁烷、烟雾等。检测效果受到MQ-2烟雾传感器灵敏度与线性度的影响。

1.2 温度检测

除了气体检测，该系统还需搭配相应的温度检测单元。可采用DS18B20数字温度检测传感设备，基于该温度检测设备的单总线接口，实现传感装置与数据信号处理单元之间的数据传输。在进行数据传输时，数据信号处理单元可直接对数据量进行处理。数字温度传感设备具备双向数据传输功能，并可发送时钟信号。出于保证温度传感器运行稳定的考量，向数字温度传感设备进行外部电源供应。

1.3 调理电路

基于GSM的手机短信火灾报警系统，传感器在采集信息后，会将信息转化为数字信号输出。考虑到环境因素的干扰，且设备本身的特性也会对信号产生干扰，可通过调理电路实现信号的处理。利用滤波器电路进行滤波，减少干扰性因素，并通过放大电路对信号加以放大，以确保信号的精准性，提高烟雾检测的精度。信号调理电路是辅助性电路的一种。系统设计时，可基于信号调理电路来保证系统运行的稳定性与安全性。图1是当前火灾报警系统的框图。

图1 灾报警系统

1.4 转换电路

数据信号处理单元可直接处理数字量，但无法处理模拟信号，需要A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号。信号转换时，A/D转换的精准性受到转换芯片位数的影响，高位数转换芯片的应用会实现高精度转换效果。GSM手机短信火灾报警系统采用8位分辨率、双通道A/D转换芯片ADC0832，模拟电压低于5 V，芯片的分辨性能达到256级，可适用于一般环境。转换芯片的数据输出采用双输出模式，确保数据输出的精准性，可有效规避数据输出和数据转换的误差。

2 控制电路

A/D转化电路可利用数据信号处理单元的数据运算及信号判断功能判断信号类型，根据信号确定火灾发生作出报警决策，并进行声光报警。同时，可通过GSM功能以手机短信的方式进行报警。基于系统指示，通过继电器进行操作与处理。本次设计采用美国Texas Instruments公司生产的数据信号处理单元。该数据信号处理单元要求输入信号在3.75～5.25 V，采用C语言进行编程，以保障系统的可读性和可迁移性。在控制电路中，设置相应的I/O端口，以检测浓度阈值。

不同于单片机，数据信号处理单元通过超长指令进行信号的处理与控制。采用的数据信号处理单元的功能单元共计8个，具备不同的功能，可满足64组32位通用寄存器单元的应用，并实现海量数据的高效处理，具备大规模运算效果。该数据信号处理单元可同时执行多条指令，并通过其乘法器保障控制器性能。数据信号处理单元具备超过1.1GHz的主频。

编写控制程序时，可采用结构化编程方法，结合系统工作的实际情况与真实环境，调用大量子函数，提升程序的抗干扰能力。信号处理单元程序编写时，通过汇编指令或高级编程语言进行编程，可通过C语言编写高级程序保证程序的可读性，并预留系统升级空间。

3 输出电路

3.1 GSM发送

GSM模块包含射频模块、基带处理模块、存储模块和功放模块等，具备独立的操作系统。GSM模块可应用于无线终端、工业检测及智能家居领域，应用范畴较为广泛。在信息输出模块，可选用西门子公司生产的TC35双频900/1800 MHz高度集成GSM模块，可在3.3～5.5 V的电压环境下运行。文本模式只能发送英文字符，因而将系统运行模式调整为协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）。PDU模式下可实现号码接收、回复等相应信息的收发，可进行十六进制编码。基于PDU模式，可以用任何字符向手机发送短信。该模式是时下最通用的移动网络终端编码模式之一，可兼容于不同系统的手机，一旦火灾发生，会基于GSM模块向指定手机发送报警信息。

3.2 报警电路

基于GSM的手机短信火灾报警系统，一旦检测到超过阈值的烟雾浓度，将以声光的形式进行报警。设计采用无缘蜂鸣器作为声音报警器。系统检测过程中，一旦确定火灾发生，则数据信号处理单元会产生高电平，通过三极管驱动无缘蜂鸣器进行声音报警，并通过发光二极管的闪烁实现光的报警。声光报警电路可同时实现声光两种信号的报警，用户在接收到报警信息后，可取消报警状态。图2为声光报警电路。

4 系统调试

4.1 硬件调试

基于GSM的手机短信火灾报警系统设计完成后，需对系统进行调试，包括硬件调试和软件调试。硬件调试主要指电路调试，在完成电路焊接的同时，检测电路板芯片焊接引脚的牢固性，确保充分焊接，避免由于虚焊或短焊导致电路引脚接触不良，保障系统电源的良好运行，确保电源的使用能够有效驱动系统部件。对电路进行调试时，需按照先静态调试、后动态调试，先局部调试、后整体调试的顺序进行操作。

图2 声光报警电路

实际调试过程中，可通过万用表检测系统电源，确保系统电源能够支持电路的长期稳定运行，确保电源波纹系数能够满足数据信号处理单元和传感电路的需求，确保在非短路情况下电源的正常运行，保证系统运行的安全性与稳定性。通常，需通过检测外围电容，对电源稳定性进行验证。电路调试要确保芯片可以支撑程序下载及运行的要求，系统开关量要满足系统测试需要[1]。

4.2 软件调试

开发数据信号处理单元时，可采用集成开发环境Code Composer Studio3.0 IDE。它能满足系统项目建立的要求，并且能够对代码编写、系统调试及下载器件提供支持。目前，Texas Instruments公司旗下的微控制器与嵌入式产品、系统开发及调试工具均可以在Code Composer Studio环境下运行，包括C/C++、运行环境、调试器等功能。Code Composer Studio集成开发环境具备直观化的用户操作界面，以便全面了解系统开发的步骤与环节，保障产品开发效率与质量。

软件调试过程中，为保证程序编码能够正常运行，可采用C语言保证程序编写的可扩展性。C语言的应用可保证系统开发效率，并为后期维护与升级预留空间，保证系统应用的便利性。软件调试时，可首先采用Code Composer Studio3.0验证程序编码语法，进而运用仿真软件验证系统运行效果。若通过仿真验证，则下载程序目标，完成调试。

5 结 论

本次设计充分运用数字信号处理单元，以GSM作为信号传输路径，扩大温度监控范围，并采用数字信号处理单元实现系统开发，可提升系统的实时性与智能化效果。在实际的手机短信火灾报警系统设计与开发时，需基于实际需要灵活选用相应技术和措施，以解决生活实践中的安全问题。