民用建筑燃?xì)獍踩O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計探微

李朝仁 林存英

摘要：在我國經(jīng)濟不斷高速發(fā)展的過程中，建筑業(yè)不斷完善，但其中民用建筑燃?xì)庑孤┤允侨松韨εc火災(zāi)隱患的重要事故源頭。防火、防爆設(shè)備是迫切需要一種防火防爆設(shè)備來避免這種事故的發(fā)生以盡量減少事故發(fā)生后造成的損失。本文對民用建筑燃?xì)獍踩O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計進行了簡要的分析，希望同行業(yè)者相互共勉，也希望為民用建筑中的燃?xì)獍踩鲆环萘?，盡一份心。

關(guān)鍵詞：防火防爆；檢測；單片機；GSM模塊

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 單片機最小系統(tǒng)

現(xiàn)如今，單片機的最小系統(tǒng)主要有以下三部分構(gòu)成，分別是STC12C5A60S2單片機、復(fù)位電路和時鐘電路。復(fù)位電路有電阻、復(fù)位按鈕和電容組成。時鐘電路有兩個30PF的電容和11.0592M的晶振組成。復(fù)位電路的設(shè)計。所謂復(fù)位也就是單片機的初始化操作。在單片機啟動之前，需要復(fù)位。這樣可以使CPU，還有其它部件處于一個確定的狀態(tài)。單片機從這個初始狀態(tài)開始工作。所以說對于整個系統(tǒng)來說，復(fù)位操作是非常重要的。它需要相關(guān)的外圍電路去實現(xiàn)。單片機時鐘電路。單片機內(nèi)部時鐘電路的工作方式大致可以分成兩種：第一種是內(nèi)部R/C震蕩時鐘，第二種是外部晶振時鐘。由于本系統(tǒng)串行通信對時鐘要求高，所以采用外部晶振時鐘。時鐘電路兩個端口分別接單片機XTAL1和XTAL2引腳。

1.2 煙霧傳感器電路

檢測CO的濃度用MQ-2傳感器。傳感器的1、2、3腳并聯(lián)后接到+5V的電源上。4、6腳并聯(lián)后接電阻R6，最后接到單片機輸入端P1.1。而5引腳直接接地。因為檢測得到的信號比較小，必須經(jīng)過放大和調(diào)理。所以用電阻R6來調(diào)節(jié)輸出信號的大小。當(dāng)環(huán)境中CO濃度比較低，H-H兩級電導(dǎo)率比較低，電壓比較小，而輸出電壓就比較大。根據(jù)CO濃度和輸出電壓關(guān)系知，當(dāng)CO濃度為300PPM，輸出電壓為1V。設(shè)定濃度超過300PPM，系統(tǒng)就報警。

1.3 溫度傳感器電路

溫度模塊由DS18B20、R3組成，其中R3屬于上拉電阻。這個溫度傳感器屬于數(shù)字式傳感器，可以很方便的直接讀出溫度值。由于DS18B20對時序的要求很嚴(yán)格，所以在對DS18B20進行讀、寫數(shù)據(jù)時，要先將單片機的一切中斷源關(guān)閉，不允許單片機響應(yīng)中斷，以免因單片機響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷程序，從而打亂1-wire協(xié)議對時間的嚴(yán)格要求。DS18B20測量溫度范圍為-55～+125℃，測溫精度0.5℃，完全滿足對家居環(huán)境溫度的測量要求。它可以直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位數(shù)值碼的方式輸出。根據(jù)溫度和數(shù)字量的關(guān)系，當(dāng)溫度為30℃時，輸出的16位數(shù)字碼是003BH。設(shè)定室內(nèi)溫度超過30℃，系統(tǒng)就報警。

1.4 可燃?xì)怏w傳感器電路

本設(shè)計中使用的可燃?xì)怏w傳感器為QM-N5。此傳感器是電阻型半導(dǎo)體氣體傳感器。它的原理是當(dāng)有可燃?xì)怏w產(chǎn)生時，氣體就會在半導(dǎo)體表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此反應(yīng)一旦發(fā)生，就會使相應(yīng)的電阻發(fā)生變化。假如A、B為測量極兩端，R8為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。因為溫度變化就會引起QM-N5傳感器出現(xiàn)偏差，而R8恰好可以補償這一偏差。當(dāng)空氣中不含可燃?xì)怏w時，A、B兩端電阻很大，輸出電壓U0幾乎為零。當(dāng)空氣中含有可燃?xì)怏w時，A、B間電阻減小，輸出電壓增大。因為從U0輸出的電壓很小，因此必須經(jīng)過LM324進行適當(dāng)?shù)姆糯?。然后將所得電壓送入單片機中帶有A/D轉(zhuǎn)換功能的接口，進行轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。根據(jù)可燃?xì)怏w濃度和輸出電壓關(guān)系，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度為200PPM，輸出電壓為0.5V。設(shè)定可燃?xì)怏w濃度超過200PPM，系統(tǒng)就報警。

1.5 GSM模塊

本設(shè)計的GSM模塊采用Siemens公司的TC35i模塊，西門子GSM模塊是一個支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊，工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，電源范圍為直流3.3-4.8V。TC35i模塊有40個引腳，通過一個ZIF連接器引出。這40個引腳可以劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、SIM卡、音頻接口和控制。TC35i的第1-5引腳是正電源輸入腳，第6-10引腳是電源地。11、12為充電引腳，可以外接鋰電池，13為對外輸出電壓（共外電路使用），14為ACCU-TEMP接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護控制。15腳是啟動腳IGT，系統(tǒng)加電后為使TC35i進入工作狀態(tài)，必須給IGT加一個大于100ms的低脈沖，電平下降持續(xù)時間不可超過1ms。16～23為數(shù)據(jù)輸入/輸出，分別為DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0和DCD0。18腳RXD、19腳TXD為TTL的串口通訊腳，需要和單片機或者PC通訊。TC35i使用外接式SIM卡，24-29為SIM卡引腳，SIM卡同TC35i是這樣連接SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通過SIM卡閱讀器與TC35i的同名端直接相連，ZIF連接座的CCIN引腳用來檢測SIM卡是否插好，如果連接正確，則CCIN引腳輸出高電平，否則為低電平。TC35i的第32腳SYNC引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示TC35i的工作狀態(tài)，本模塊使用的是后一種。當(dāng)LED熄滅時，表明TC35i處于關(guān)閉或睡眠狀態(tài)；當(dāng)LED為600ms亮/600ms熄時，表明SIM卡沒有插入或TC35i正在進行網(wǎng)絡(luò)登錄；當(dāng)LED為75ms亮/3s熄時，表明TC35i已登錄進網(wǎng)絡(luò)，處于待機狀態(tài)。30、31、32腳為控制腳，其中30為RTC backup，31為Power down，32為SYNC。35-38為語音接口，35、36接揚聲器放音。37、38可以直接與駐極體話筒連接來采集聲音。單片機通過I/O口控制TC35i的開關(guān)機、復(fù)位等，通過串口與TC35i進行數(shù)據(jù)通信。在實際的應(yīng)用中TC35i與SIM的連接就可以可實現(xiàn)短信的收發(fā)。

1.6 通風(fēng)機控制電路

本文所描述的通風(fēng)機電路主要由三極管、光電耦合器、發(fā)光二極管、線圈和通風(fēng)機組成。具體的工作原理是單片機從P2.1輸出一個高電平使Q7導(dǎo)通，接著光敏三極管導(dǎo)通，同時Q6導(dǎo)通，因而繼電器的線圈K1通電，繼電器接觸點閉合，使交流220V電源接通，通風(fēng)機開始工作。反之，P2.1輸出低電平時，繼電器觸點斷開。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計以C語言為基礎(chǔ)。系統(tǒng)主程序流程主要為開始→系統(tǒng)初始化→讀取三種傳感器所測參數(shù)→報警子程序→鍵盤掃描→判斷鍵值→調(diào)用顯示數(shù)據(jù)子程序→讀取三種傳感器所測參數(shù)......。主程序是一個無限循環(huán)的程序，通過對各個模塊的合理調(diào)用實現(xiàn)對參數(shù)的測量、比較、報警和顯示。具體工作原理是上電后系統(tǒng)初始化，單片機迅速檢測到被測參數(shù)，并且存儲起來，在這個過程中包括A/D轉(zhuǎn)換。然后啟動報警子程序，判斷是否越限，越限就報警30s，同時發(fā)送短信到主人手機，接著判斷鍵值。如不越限，直接判斷鍵值，顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。接著返回繼續(xù)讀取三種傳感器的數(shù)值，依次循環(huán)。

2結(jié)束語

在本設(shè)計選用的GSM模塊是西門子生產(chǎn)的TC35i。它是一款高度集成的短信模塊，其體積小且重量輕，被廣泛應(yīng)用。顯示器采用國產(chǎn)的4位動態(tài)顯示數(shù)碼管3461LED。它的優(yōu)點是與單片機連接方便、占有的I/O口少、驅(qū)動簡單、穩(wěn)定性好和綠色環(huán)保。

參考文獻：

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