基于GSM家居安全報警系統(tǒng)的設計培訓課程

1、畢業(yè)設計(論文) 題 目：基于GSM家居安全報警系統(tǒng)的設計 專 業(yè) 班 級： 10電子信息工程 學 生 姓 名： 學 生 學 號： 日 期： 2012年12月15日 指 導 教 師： 摘 要摘要：設計了一種基于GSM網(wǎng)絡安全監(jiān)控系統(tǒng)的家居報警器。采用 STC單片機為系統(tǒng)控制核心，根據(jù)家居存在的隱患，提出了一種新型實用的綜合安全報警系統(tǒng).它通過傳感器網(wǎng)絡實時檢測房間里是否有火焰和可燃氣體,通過分析傳感器檢測的數(shù)據(jù)判斷是否發(fā)生火災或燃氣泄漏,然后作出相應的動作(開排氣扇等) , 并通過手機短信報警。關鍵詞：家居安全； 報警； GSM網(wǎng)絡； STC89S52 AbstractAbstract: th

2、e design of a home furnishing alarm network security monitoring system based on GSM. Using STC microcontroller as the system control core, according to the home furnishing the hidden danger, puts forward a new practical comprehensive security alarm system. If there is a fire and combustible gas thro

3、ugh the sensor network for real-time detection of the room, through the analysis of sensor data to determine whether the fire or gas leakage, and then make a corresponding action ( open exhaust fan and so on ), and through the mobile phone short message alarm.Keywords: home furnishing security; alar

4、m; GSM network; STC89S52目 錄摘要IAbstractI目 錄III引言- 1 -第一章 總體方案與論證- 1 -1.1設計方案- 1 -1.2 系統(tǒng)硬件- 2 -第二章 系統(tǒng)硬件模塊設計- 2 -2.1串口通信模塊設計- 2 -2.2 GSM模塊接口設計- 3-2.2.1GSM模塊簡介- 3-2.2.2 GSM模塊接口設計- 4 -2.2.3 指示燈電路.-6 -2.2.4 SIM卡電路- 6 -2.3傳感模塊設計.- 7 -2.3.1DS18B20- 7 -2.4 煙霧傳感器.-9-2.5時鐘設計.- 10-2.6 12864顯示屏.- 11-2.7 nrf24l01

5、無線模塊.- 12 -2.8單片機模塊的設計.- 13 -第三章 系統(tǒng)軟件設計.- 14 -3.1顯示設計.- 16-3.2TC35模塊軟件設計- 16 -3.3信息采集控制程序設計.-17-第四章 系統(tǒng)測試及分析.-18-4.1 系統(tǒng)測試.-18-4.2.測試數(shù)據(jù)及分析.-19- 4.2.1溫度測試.-19-4.2.2氣體測量.-19-4.3不足與展望.-20-第五章 結束語.-21-總結.- 21 -參考文獻. . - 22 -附件- 22 -附件一：系統(tǒng)總電路圖- 23-附件二：各模塊的源程序-24-0 引言本設計是一個基于GSM模塊的遠程控制系統(tǒng)，GSM就是global system

6、for mobile communications 全球通, 全球移動通信系統(tǒng) (亦稱“泛歐數(shù)字式移動通信系統(tǒng)”, 是一個根據(jù)歐洲電信標準協(xié)會出版的 GSM 技術規(guī)范建造的國際無線蜂窩網(wǎng)) 。GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨立的操作系統(tǒng)、GSM射頻處理、基帶處理并提供標準接口的功能模塊。廚房是安全隱患最多的地方。在日常生活中，人們經(jīng)常在廚房中使用液化氣、煤氣作為燃料，但是這些氣體有害且易爆炸，隱患事故多。首先經(jīng)常會因為操作錯誤或管道密封不好而出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象；其次若氣體泄漏時不能及時被發(fā)現(xiàn)和處理或泄漏氣體遇明火發(fā)生爆炸。這些事故都會給家庭及

7、鄰居帶來災難性危害。控制模塊是本設計的核心，通過外圍電路和向GSM模塊寫入相關程序，控制部分要實現(xiàn)能夠控制GSM模塊短消息的接收和發(fā)送、接收頻率、功耗大小、工作模式等各項參數(shù)的功能。因此必須需要一個微控制器才能達到要求，而單片機開發(fā)板不僅滿足設計要求，而且是自帶A/D轉換器、顯示器和本設計調試時所需的溫度傳感器模塊，在短時間內(nèi)和有限的條件下使設計更加輕松和方便。因此本設計采用STC89C52RD+單片機單片機開發(fā)板作為系統(tǒng)的控制核心。目前市面上有使用有線電話智能報警的產(chǎn)品。但在我國，家庭電話用戶正逐步減少，且電話線路易被破壞，故此類產(chǎn)品有一定局限性。隨著電信 GSM 網(wǎng)絡覆蓋范圍的廣闊化、無縫

8、化、以及手機的日益普及為基于 GSM 網(wǎng)絡的智能家居系統(tǒng)提供了巨大的應用空間。本文所介紹的基于 GSM網(wǎng)絡的智能監(jiān)控系統(tǒng)，采用 GSM 模塊進行短信收發(fā)，以單片機為控制核心，進行信息反饋和遠程控制，實現(xiàn)了遠程報警、遠程遙控等功能。第一章總體方案與論證1.1系統(tǒng)設計方案首先系統(tǒng)進行初始化，單片機從紅外控制器讀入用戶所設定的溫度上限值和發(fā)送報警短信的目標號碼，并通過 LCD顯示器顯示出來。初始化工作完成后，單片機循環(huán)讀取MQ-2和溫度傳感器DSl820數(shù)值，當煤氣滲漏或溫度的上限值超過事先設定的溫度時，則控制GSM模塊TC35通過GSM網(wǎng)絡向用戶手機發(fā)送報警短信。主機和從機框圖如圖1.1、圖1.2

9、所示。 圖1.1 主機框圖 圖1.2從機框圖1.2系統(tǒng)硬件硬件系統(tǒng)主要包括電源模塊、串口模塊、GSM模塊采集控制模塊、傳感模塊（溫濕度傳感器Ds18b20、MQ2器）、報警器、nrf24L01、12864顯示屏及單片機模塊。下面對各個模塊進行介紹。第二章系統(tǒng)硬件設計2.1 串口通信模塊設計該系統(tǒng)實現(xiàn)的串口電路（RS-232電路）主要是MSP430與上位機進行通信，實現(xiàn)單片機系統(tǒng)與上位機進行通信處理。由于單片機與上位機進行通信時接口電平不同，因此需要進行接口轉換，這里采用MAX3238E芯片來完成接口電平的轉換。具體的RS-232電路圖如圖2.1所示。 圖2.1 RS-232電路圖 由圖可以看出

10、，通過一個上拉電阻將SHDN管腳拉高，使該芯片一直處于工作狀態(tài)，如果系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也可以通過單片機來控制該管腳。工作時將該管腳設置為低電平，需要處于低功耗時將該管腳設置為高電平這樣很容易實現(xiàn)控制。在管腳C1+、C1-、C2+、C2-、V+和V-分別放置0.1uf電容實現(xiàn)充電作用，滿足相應的充電電泵的要求，管腳T1OUT、TIN、R1OUT和RIN分別是232轉換的輸入/輸出腳，實現(xiàn)單片機的TTL電平與上位機的接口電平的轉換。考慮到減小電源的干擾，還需要在芯片的電源輸入管腳加一個104pf的電容來實現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。2.2 GSM模塊接口設計2.2.1 GSM模塊簡介TC

11、35是西門子公司推出的一種完整的無線GSM模塊，主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊（ASIC）、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。它可以快速、安全可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)傳輸、語音傳輸、短消息服務（Short Message Service）和傳真服務。模塊的工作電壓為3.34.8V。該模塊有AT指令集接口，支持文本和PDU模式的短消息第三組的二類傳真等。此外，該模塊還具有電話簿功能、多方通話、漫游檢測等功能。常用工作模式有省電模式、IDLE、TALK等模式。通過獨特的40管腳ZIF連接器，實現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50天

12、線連接器，可分別連接SIM卡支架和天線?；鶐幚砥髯鳛門C35的核心，主要處理GSM終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語音編碼。GSM MODEM 的主要功能1.收發(fā)短信；2.借助短信實現(xiàn)遠程小批量數(shù)據(jù)傳輸；3.語音通話（GSM 電話）；4.數(shù)傳模式實現(xiàn)無線實時數(shù)據(jù)通信；5.無線上網(wǎng)（自動應答型）。2.2.2 GSM模塊接口設計TC35模塊主要通過串口與單片機進行連接，從而單片機實現(xiàn)對TC35模塊的控制。雖然TC35的串口提供了許多控制線，但由于考慮到設計接口的簡單性，并且與單片機的UART進行連接，所以采

13、用兩線（TXD、RXD）連接。對TC35模塊通信的控制可以通過軟件來實現(xiàn)，采用軟件實現(xiàn)控制具有使用靈活等特點，也很好地避免了過多硬件信號的檢測。對于TC35的其它管腳在不使用的時候，如果該管腳為輸出時，一般將該管腳懸空；如果該管腳為輸入管腳，則需要將該管腳通過10的電阻上拉。另外由于/IGT管腳是控制TC35模塊工作的管腳，所以需要將該管腳上拉，并且將該管腳與單片機進行連接，從而可以通過單片機來控制TC35模塊的工作狀態(tài)。在設計時需要考慮TC35模塊的電源管腳并連在一起，由于TC35是一個功能完全的模塊，因此這里不需要做任何的信號處理和射頻處理。另外TC35模塊還需要連接SIM卡座，這樣才能夠

14、實現(xiàn)一個完整獨立的GSM終端。以下為TC35模塊的接口設計。在進行串口設計時，雖然TC35模塊串口管腳的工作電平是CMOS電平，單片機串口管腳的工作電平是TTL電平，但由于單片機的高電平和低電平的邏輯判斷電平可以實現(xiàn)屯TC35的管腳進行連接（具體可以參看MSP430F149的數(shù)據(jù)手冊），因此TC35模塊的串口線直接與單片機的串口線進行連接。由于TC35模塊的串口管腳中的DTR0和RTS0兩個管腳是輸入管腳，因此分別通過10K的電阻將這兩個管腳拉高。/IGT為TC35模塊的工作狀態(tài)控制管腳，該管腳首先通過一個電阻拉高，平時該管腳為高電平，處于不工作狀態(tài)；另外該管腳還同時與單片機的一般I/O端口進

15、行連接，這樣通過單片機來實現(xiàn)對TC35模塊的工作狀態(tài)的控制，當單片機在該管腳送低電平時，則TC35模塊工作。TC35模塊的SYNC管腳用來指示GSM模塊的工作狀態(tài)，連接一個指示燈來指示工作狀態(tài)，如圖2.3圖2.4所示。圖2.3TC-35_ZIF管腳接口電路電 源 部 分GSM 射頻部分GSM基帶處理器天線接口FLASH40芯ZIF插座圖2.4TC35I 構成框圖2.2.3 指示燈電路TC35 有一個同步信號腳SYNC （32腳 synchronization signal ) ，該腳是一個同步信號輸出端，該腳輸出的信號，反應了模塊的工作情況。本系統(tǒng)在該端通過一個三級管接入 LED 燈，接法如圖

16、 2.5 所示。 LED 燈受到該腳信號控制，可以顯示 TC35模塊運行的狀態(tài)。1)、 LED 燈熄滅時：表示 TC35 處于關閉、休眠、報警或者充電狀態(tài)二；2)、 LED燈 600ms 亮 600ms 暗：表示 SIM 卡沒有插入，或者正在搜網(wǎng)絡，或者正在認證用戶，或者正在注冊網(wǎng)絡；圖2.5 三級管接入 LED 燈 3)、 LED 燈 75ms 亮 3S 暗： 表示已經(jīng)注冊上網(wǎng)，處于待機狀態(tài)二； 4)、 LED燈 75ms 亮 75ms 暗 75ms 亮 3S 暗：表示一個或多個 GPRS 文件被激活二； 5)、 LED 燈閃爍：表示 GPRS 的數(shù)據(jù)傳輸，當 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸時，在交換一

17、個數(shù)據(jù)包后， LED燈將會在一秒內(nèi)點亮。閃爍的持續(xù)時間約為 0 . 5 秒。2.2.4 SIM卡電路TC35模塊的SIM卡座采用的是Molex座，該座有8個管腳，而TC35模塊的SIM管腳只有6個管腳，如下圖所示。其中編程端我們不用，其它的接口分別對應于 TC35 的 5 個管腳，SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過SIM卡閱讀器與TC35的同名端直接相連。其接口示意圖如圖2.6所示： 圖2.6 SIM卡接口示意圖圖2.6 所示的圖為SIM座接口電路圖，由圖可以看出SIM座直接與TC35模塊的ZIF連接器對應的SIM卡管腳進行連接，在需要的地方加了電容進行濾波處

18、理。當SIM座的管腳7與TC35模塊的SIMDATA進行連接時，則用來模擬SIM卡插入的情況；當SIM座的管腳7不與TC35模塊的SIMDATA進行連接時，則用來模擬SIM卡沒有插入的情況。圖2.7為sim座接口電路。 圖2.7 SIM座接口電路圖2.3 傳感模塊 2.3.1 DS18B20DS18B20是可編程單總線溫度傳感器。DALLAS最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20簡介新的“一線器件”體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟 Dallas 半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持 “一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡，為測量

19、系統(tǒng)的構建引入全新概念。測量溫度范圍為 -55°C+125°C，在-10+85°C范圍內(nèi),精度為±0.5°C?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活、方便。而且新一代產(chǎn)品更便宜，體積更小。DS18B20的管腳排列如圖2.8 所示: 圖2.8DS18B20的管腳排列a) 功能特點 單總線技術，與單片機通訊只要一根IO線； 比較系列號可以在一根線上掛接多個DS18B20

20、； 電壓供電范圍從3V5V，也可以直接從數(shù)據(jù)線上竊取電源； 測溫范圍-5501250攝氏度，在-100850攝氏度范圍內(nèi)誤差為±0.5度； 數(shù)據(jù)位可編程912位，轉換12位溫度時間為750ms(最大)； 用戶可自設定預警上下限溫度； 報警搜索命令可識別和尋址那個器件的溫度至超出預定值。 2.4 煙霧傳感器MQ-2是一種體電阻控制型的氣敏器件，其阻值隨被測氣體的濃度（成分）而變化。氣敏器件又是一種“氣電”傳感器件，它將被測氣體的濃度（成分）信號轉變成相應的電信號。MQ-2引腳結構與常用連接電路圖如圖2.9圖2.9 MQ-2引腳結構與常用連接電路圖選擇MQ-2做為本設計的原因是，MQ-2

21、價格便宜，而且市場采購比較方便，便于使用，使用簡單，只需將以上電路圖連接好就能對油煙濃度進行檢測，輸出一個05V的模擬信號。從而達到將“氣”轉換為“電”的目的。MQ-2檢測模塊電路2.10圖2.10 MQ-2檢測模塊電路圖2.5 時鐘設計DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進行同步通信。其引腳如圖2.11所示圖2.11引腳圖本設計中其應用電路如圖2.12所示圖2.12 2.6 12864液晶顯示屏12864M-1 是一種圖形點陣液晶顯

22、示器，它主要由行驅動器/列驅動器及128X64 全點陣液晶顯示器組成，可完成圖形顯示，也可以顯示8X4 個（16X16 點陣漢字，與外部CPU 接口可采用串行或并行方式控制。主要技術參數(shù)和性能： 1.電源：VDD:+5V 2.顯示內(nèi)容：128 （列）X64 （行）點。 3.全屏幕點陣。 4 ROM 總共提供8192 個漢字（16X16 點陣）。 5 ROM (CGROM) 總共提供128 個字符（16X8 點陣） 6.工作溫度：-20+70，存儲溫度：-30+80 本設計中其應用電路如圖2.13圖2.132.7 NRF24L01無線模塊NRF24L01模塊的具體說明：1) VCC腳接電壓范圍為

23、1.9V3.6V之間，不能在這個區(qū)間之外，超過3.6V將會燒毀模塊。推薦電壓3.3V左右。(2) 除電源VCC和接地端，其余腳都可以直接和普通的5V單片機IO口直接相連，無需電平轉換。當然對3V左右的單片機更加適用了。(3) 硬件上面沒有SPI的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機IO口模擬SPI不需要單片機真正的串口介入，只需要普通的單片機IO口。電路原理圖如圖2.14所示。圖2.14NRF24L01原理2.8 單片機模塊的設計系統(tǒng)的控制器選用 STC89C52RD+單片機，8位STC89C52RD+單片機是STC公司生產(chǎn)的一款51單片機，具有運行穩(wěn)定、價格便宜等特點。其支持的最高時鐘為40

24、MHz，內(nèi)部包括8 kB的Flash程序存儲器ROM 、256B的數(shù)據(jù)存儲器RAM，具有 ISP 在線編程功能，大大減少了開發(fā)復雜度，同時可節(jié)省購買編程器的額外投入。圖2.15為單片機控制模塊電路圖。圖2.15 單片機控制模塊 第三章系統(tǒng)軟件設計系統(tǒng)的軟件主要包括串口程序、存儲程序、短消息程序、采集控制程序和測試程序等。本系統(tǒng)軟件采用了前后臺的設計方式，前臺系統(tǒng)是主程序，后臺是由所有的中斷服務程序，如串口接收中斷服務程序，定時器中斷服務程序等功能模塊組成。裝置的遠程報警和開啟功能通過軟件控制實現(xiàn)，在使用裝置前需準備好一張已開通的GSM網(wǎng)SIM卡，并在手機終端上向SIM卡第一個電話本位置存入報警

25、的目的手機號碼，此號碼也是用戶進行遠程開啟時的唯一工作時首先必須對單片機、系統(tǒng)變量等進行初始化，然后通過拉低IGT啟動TC35，并通過發(fā)送AT命令進行模塊的初始化設置，初始化流程如圖3.1所示。單片機的初始化包括設置波特率、設置外部中斷(電平觸發(fā)方式)和串口中斷等，TC35的初始化包括設置短信到達時提醒方式、接收短信的存儲位置、電話薄的尋址位置等，初始化過程中用到的AT命令。圖3.1 TC35初始化主程序工作流程圖 按上述工作原理和硬件結構分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖3.2如 圖3.2主程序流程圖3.1顯示程序設計本設計除了實現(xiàn)煤氣泄漏報警的功能外,實時日歷時鐘顯示的功能，如圖3.3所示為LC

26、D12864顯示流程圖 圖3.3 LCD12864顯示流程圖3.2 GSM模塊軟件設計在本系統(tǒng)中，GSM模塊軟件設計是通過串口發(fā)送AT指令給GSM模塊來實現(xiàn)發(fā)送短信的功能，其流程圖如圖所示。首先串口發(fā)送字符串“AT+CMGF=1r”給GSM模塊，設置短信為TXT模式；然后發(fā)送“AT+CMGS”，設置收信方的手機號碼；接著將待發(fā)送短信的內(nèi)容發(fā)給GSM模塊；最后發(fā)送十六進制的0x1A（回車）確認發(fā)送，這樣就能通過GSM模塊最終實現(xiàn)報警通知用戶的功能。系統(tǒng)框圖如3.4程序見附錄。開始初始化串口發(fā)送AT+CMGF=1發(fā)送AT+CMGS送短信內(nèi)容發(fā)送0

27、X1A結束圖3.4 GSM系統(tǒng)框圖3.3信息采集控制程序設計模擬量采集模塊主要是單片機通過A/D通道采集來自傳感器的信號，并將信號進行處理。A/D轉換有幾種模式，比如序列通道單次轉換、序列通道多次轉換?？紤]到有8路采集，因此選用序列通道單次轉換，當然也可以采用序列通道多次轉換，關于轉換模式的選擇主要設置相應的A/D轉換的寄存器來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集的時間間隔則通過定時器A來完成，就是在每次定時器A中斷到來時讀取A/D采集得到的數(shù)據(jù)，在讀數(shù)據(jù)之前先停止A/D 轉換，當讀取數(shù)據(jù)完畢后啟動A/D轉換，如果得到數(shù)據(jù)，則設置一個標志位通知主程序，告訴主程序已經(jīng)得到新的數(shù)據(jù)。整個模塊采用中斷服務程序的結構。如圖

28、3.5所示為該模塊的程序流程圖。該模塊主要涉及A/D轉換和定時器A的操作。圖3.5A/D轉換和定時器A的操作程序流程圖第四章系統(tǒng)測試及分析4.1 系統(tǒng)測試整個系統(tǒng)設計完成后，要進行運行調試，排除軟件和硬件的故障，同時驗證系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，使系統(tǒng)符合設計要求。本系統(tǒng)的調試主要分兩個步驟：單片機系統(tǒng)調試及整個控制系統(tǒng)運行調試。結合系統(tǒng)軟件測試，利用硬件平臺進行功能性檢測，即驗證系統(tǒng)軟硬件綜合測試正常。主要包括了溫度傳感器電路、MQ-6氣體傳感器電路、鍵盤輸入、液晶顯示等，并實現(xiàn)各部分功能的綜合測試。該綜合測試主要在系統(tǒng)調試正常的情況下，驗證煤氣氣體綜合測試情況。首先對調整MQ-6的靈敏度，在液

29、晶上顯示，通過一些特殊手段，改變環(huán)境的液化氣氣體含量，看液晶上氣體靈敏度是否會改變。通過測量當液化氣濃度達到1000ppm時，系統(tǒng)GSM發(fā)出“煤氣泄漏”英文短信報警到用戶手機；當室內(nèi)溫度高于設定的的溫度時，系統(tǒng)GSM發(fā)出“火災報警”英文短信到用戶手機.4.2 測試數(shù)據(jù)及分析4.2.1 溫度測試本系統(tǒng)通過用DS18B20測試溫度高低，實現(xiàn)火災報警功能。開始設定一個初值如70，當溫度傳感器測得值超過這個初值時則系統(tǒng)進行語音報警和遠程短信報警。調試的過程中，為了更方便調試及測量，設計中使用了電吹風加熱，同時通過與四位半高精確溫度測量儀器相比較，多次測量，判斷出誤差。并記錄表4-2-1：表4-2-1：

30、溫度傳感器測得的溫值與高靈敏度溫度測量儀測出室溫值記錄表 次數(shù)溫度/12345678傳感器溫度值/7071717071707071高靈敏度溫度測量儀/70.371.571.870.671.870.570.471.2分析：當電吹風加熱到70左右的時候，系統(tǒng)發(fā)出遠程短信報警，但有時可能因為系統(tǒng)響應較慢，所以當溫度檢測到71時才開始發(fā)出報警。由實驗數(shù)據(jù)所得本系統(tǒng)所使用的DS18B20測得的數(shù)值在精度上和準確度上都比高精度的溫度測量儀低，但是相差不是很大，因而使用DS18B20作為火災溫度檢測是具有一定的可行性的，同時其較低的價格，也可以降低設計成本。4.2.2 氣體測量因為家用煤氣中主要成分為甲烷，

31、所以本實驗在煙霧標定時，選用甲 烷煙霧。如若設煙霧濃度分成7段。 直線方程 f(x) = f(xi) + (x-xi )f(xi )-f(xi )/（xixi） i =1,2,3L,7(5-1)其中， f (x)為實際煙霧檢測LEL濃度，x為實際煙霧檢測濃度對應 的電壓值，xi是區(qū)間的下限濃度對應電壓值，xi是區(qū)間的上限濃度對應 電壓值，f (xi)為區(qū)間下限點煙霧LEL濃度值，f (xi )為區(qū)間上限點煙霧LEL濃度值，根據(jù)公式5-1計算出7個直線方程式，如下： (1) 0%10%LEL f (x) = ?0.50x + 3.70 (2) 10%20%LEL f (x) = 0.50x +

32、3.61 （3) 20%40%LEL f (x) = 1.50x + 3.90 (4) 40%50%LEL f (x) = 3.2x + 4.58(5) 50%60%LEL f (x) = 3.7x + 4.83 (6) 60%80%LEL f (x) = 4.05x + 5.04 (7) 80%100%LEL f (x) = 9.00x + 9.00 經(jīng)實驗的標定，實際煙霧濃度與顯示濃度誤差對比如表4.2.2所示：濃度（%LEL）濃度誤差濃度（%LEL）濃度誤差005055355310-160015465220370325-175530580-23538544029034559554.3 不

33、足與展望。本設計經(jīng)過硬件與軟件的調試運行，基本完成了對智能住宅火情、煤氣泄漏等進行自動監(jiān)測，并實現(xiàn)了自動報警功能。運行結果表明該裝置在技術上有一定的可靠性，但也存在著一些問題。例如有人放置信號干擾器，則GSM報警可能不能發(fā)出短信報警；防火探測器檢測過于單一，可能會有漏報的情況，另外尚有許多理論問題和工程應用問題需要進一步的探索和研究。隨著氣體傳感器檢測技術不斷的發(fā)展，在氣體濃度檢測方面可以做到精度更高，檢測速度更快，這樣才更好的發(fā)現(xiàn)險情，做出正確和及時的處理。另外還可以根據(jù)不同需要增加傳感功能檢測其它安全隱患。第五章結束語本設計方案借助于GSM網(wǎng)絡通信技術和單片機的控制功能，實現(xiàn)了安防監(jiān)控和遠

34、程控制。GSM模塊與控制電路集成在同一線路板上，這樣既節(jié)約了成本，又提高了整個系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性，不僅可用于居民住宅，還可以用于倉庫、廠房與花卉大棚等地方的安防監(jiān)控與電路遠程控制等，并具有實現(xiàn)簡單、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。參考文獻（1）通信原理（第六版） 樊昌信 曹麗娜 編著 國防工業(yè)出版社 2009.5（2）綜合電子系統(tǒng)設計與實踐 藏春華 邵杰 魏小龍 編著 北京航空航天大學出版社 2009.113裘嵐，張曉蕓等譯，C語言程序設計實用教程，電子工業(yè)出版社，北京，2001.7.（4）樊天晴，Internet信息終端技術的研究，西北工業(yè)大學，碩士學位論文，2002.

35、（5）魏小龍，璐P430系列單片機接口技術及系統(tǒng)設計實例，北京航空航天大學出版社，北京，2002.11.（6）楊利平基于網(wǎng)絡技術的遠程智能家居系統(tǒng)J儀器儀表學報，2009 ,25 (4):309-311.（7） 劉松,趙忠,孫學磊.基于GSM 的遠程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)設計J.電子測量技術,2009,32(1):89-91.（8） 張俊. SMS 短消息傳輸?shù)倪h端控制技術及其實現(xiàn)J .儀器儀表學報,2003 ,24 (4) :610-611.（9）鄭可鑫 SIM卡的應用及其讀卡器設計J 今日科苑 2007年8期附件附件一：系統(tǒng)總電路圖附件二：各模塊的源程序1串口初始化程序串口初始化程序主要包括初始

36、化和中斷服務程序兩個部分。下面為體和程序。#include<reg52.h>#include<string.h>#define MaxChar 25data unsigned char ReceiveMaxChar;unsigned charbyte=0; void init_UART(void)PCON = 0x00;/設置波特率 不加倍SCON = 0x50; / SCON: 模式 1, 8-bit UART, 使能接收 TMOD |= 0x20; / TMOD: timer 1, mode 2, 8-bit 重裝TH1 = 0xFD; / TH1: 重裝值 960

37、0 波特率 晶振 11.0592MHz TR1 = 1; / TR1: timer 1 打開 EA = 1; /打開總中斷ES = 1; /打開串口中斷void Send_Byte(unsigned char dat)SBUF = dat;while(!TI); TI = 0;void Send_Str(unsigned char *Str)while(*Str!='0') Send_Byte(*Str);Str+;void Clear_Buf(void)unsigned char i;for(i=0;i<MaxChar;i+)Receivei=0;byte=0;bit

38、Contrast(unsigned char *Str) if(strstr(Receive,Str)!=NULL) return 1;elsereturn 0;void Uart_Ser() interrupt 4if(RI=1) Receivebyte+=SBUF;/命令存到命令數(shù)組RI=0; /軟件清除接收中斷通過上面的程序可以看出，只要設置相應的寄存器就可以設置串口工作的參數(shù)。在上面的程序中，串口0的通信率為9600波特/秒。2.發(fā)送程序#include<STC12C5A60S2.h>#include<intrins.h>#define ADC_FLAG 0x1

39、0 /ADC中斷標志位void delay_ADC()unsigned int i;for(i=10000;i>0;i-);void init_ADC()P1ASF=0x80; /P1.7口設置為AD輸入ADC_CONTR=0x80;/開ADC電源，180個時鐘轉換一次ADC_RES = 0;/清空ADC結果寄存器EADC=1;/開ADC中斷EA=1;/開總中斷delay_ADC();unsigned int Get_ADC_Result(unsigned char ch)ADC_CONTR =0x88|ch; _nop_(); /延時四個空周期，詳見Page323 _nop_(); _

40、nop_(); _nop_(); while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG);/判斷ADC中斷標志位（等待ADC轉換完成） ADC_CONTR &= ADC_FLAG; /關閉ADC return ADC_RES;2各模塊接受程序TC35程序#include <reg52.h>#include"Uart.h"#include"12864.h"sbit FM=P15;unsigned char code AT="ATrn"/測試unsigned char code CMGF="AT

41、+CMGF=1rn"/'1'用TEXT格式，'0'用PDU格式unsigned char code CMGS="AT+CMGSn"unsigned char code Alarm_Str="Warning: Gas leakage!"/*/xms延時函數(shù)/*/void delayms(unsigned int ms)unsigned int i,j;for(i=0;i<114;i+)for(j=0;j<ms;j+);void TC35_Text()ES = 1;delayms

42、(100); Send_Str(AT);while(!Contrast("OK");prints(4,3,"初始化成功.");Clear_Buf();delayms(100);FM=1;Send_Str(CMGF);while(!Contrast("OK");prints(4,3,"設置成功.");Clear_Buf();delayms(100);FM=0;Send_Str(CMGS);while(!Contrast(">");prints(4,3,"發(fā)送信息.");C

43、lear_Buf();delayms(100);FM=1;Send_Str(Alarm_Str);Send_Byte(0x1a);delayms(500);ES = 0;無線模塊程序#include<reg52.h>#include <intrins.h>#include"NRF24L01.h"/*IO端口定義*sbit CE = P10; sbit CSN = P11;sbit SCK = P12;sbit MOSI = P13;sbit MISO = P14; /*uint bdata sta; /狀態(tài)標志sbit RX_DR =sta6;sbit TX_DS =sta5;sbit MAX_RT =sta4;/*NRF24L01*#define TX_ADR_WIDTH 5 #define RX_ADR_WIDTH 5 #define TX_PLOAD_WIDTH 20 #define RX_PLOAD_WIDTH 20 uint const TX_ADDRESSTX_ADR_WIDTH= 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; /本地地址uint const RX_ADDRESSRX_ADR_WIDTH= 0x34,0x43,0x10,0x10,0x01; /接收地址/*/延時函數(shù)/*/void del