基于C8051F340單片機(jī)的家庭應(yīng)急報(bào)警系統(tǒng)

李慶喜++張卓凡++周垚++王聞琦

摘 要：隨著社會的進(jìn)步，智能家居系統(tǒng)逐漸的步入人們的視野，對智能家居系統(tǒng)的研究也逐漸成為科學(xué)研發(fā)的一種趨勢。本文研究的是GSM通訊模塊的信息交互功能及家庭安全監(jiān)測系統(tǒng)。利用單片機(jī)的微控制單元對傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來判斷是否需要控制蜂鳴器報(bào)警，必要的情況下，通過GSM模塊發(fā)送短信，對家主進(jìn)行家庭應(yīng)急狀態(tài)提醒。

關(guān)鍵詞：GSM；傳感器；報(bào)警電路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.133

1 引言

近年來國家科技水平提升，居民的生活逐步走向科技化、自動化、數(shù)字化，生活質(zhì)量得到了極大程度的提升，但卻也有許多安全隱患伴隨其中。每年由于煤氣泄漏導(dǎo)致的煤氣中毒、爆炸等給人們的生活帶來了很大的陰影，一但引發(fā)火災(zāi)，就能使成千上萬的財(cái)產(chǎn)瞬間變?yōu)榛覡a，因此，針對此類事故的研究及相關(guān)事故的防范就變得尤為重要，我們的項(xiàng)目便是針對煤氣檢測而制定的。

2 基于C8051F340的報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)以C8051F340單片機(jī)為控制中心，利用比較器的單片機(jī)控制，對幾個(gè)傳感器反饋到數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組處理，單傳感器分批數(shù)據(jù)融合，最后通過中斷及中斷優(yōu)先級處理器實(shí)現(xiàn)應(yīng)急報(bào)警。通過氣敏傳感器監(jiān)測室內(nèi)天然氣濃度，將檢測信號轉(zhuǎn)換為電信號反饋，單片機(jī)控制模塊是煙霧報(bào)警處理系統(tǒng)的核心控制和處理部分，判斷是否需要蜂鳴器報(bào)警。運(yùn)用溫度傳感器，煙霧傳感器等環(huán)境監(jiān)測類傳感器。對單片機(jī)加載報(bào)警反饋系統(tǒng)，若出現(xiàn)險(xiǎn)情通過電話報(bào)警的形式通知主人。并利用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片和LCD，實(shí)現(xiàn)時(shí)間數(shù)據(jù)在屏幕上的顯示。

3 硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路分為電源模塊、C8051F340模塊、GSM模塊、氣敏傳感器模塊、門磁模塊。下面介紹一下氣敏傳感器模塊、門磁模塊、GSM模塊電路。

3.1 ZYMQ--4氣敏傳感器電路

ZYMQ--4氣敏傳感器是AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層（該敏感層摻雜有催化劑，使得其對CH4，CO等氣體的敏感度提高十倍以上），通過氣敏前后電導(dǎo)率的變化來推知被測氣體的信息，這種變化來自于薄膜吸附被測氣體前后的表面勢壘變化，該傳感器對甲烷、天然氣有很高的靈敏度，具有快速的響應(yīng)恢復(fù)特性，擁有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。模數(shù)轉(zhuǎn)換器通過將采集到的電壓信號分小段記錄的方式計(jì)算出相對數(shù)字電壓，將該數(shù)字與存儲區(qū)中設(shè)定的最大電壓值相比較，控制蜂鳴器警報(bào)。

3.2 GSM模塊電路

本系統(tǒng)GSM模塊配置西門子高性能TC35芯片，這款芯片可以通過AT指令進(jìn)行控制，擁有RS232接口，可實(shí)現(xiàn)雙頻（GSM900/GSM1800）短消息數(shù)據(jù)通信、CSD數(shù)據(jù)通信與語音數(shù)據(jù)通信等較為可靠便捷的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)通信，TC35芯片主要由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，可安插SIM卡，通過 ZIF 連接器與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電路接口， 因此GSM模塊具有發(fā)送SMS短信，語音通話，GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)然贕SM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能，當(dāng)單片機(jī)檢測到異常情況時(shí)，將通過串行口控制GSM模塊發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警信息，幾秒鐘后用戶的手機(jī)就能收到報(bào)警信息，提醒用戶采取措施。

4 軟件代碼調(diào)試

C8051F340器件是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU（微控制單元），具有片內(nèi)上電復(fù)位、VDD監(jiān)視器、電壓調(diào)整器、看門狗定時(shí)器和始終振蕩器。能夠很好的完成所需電路模塊的設(shè)計(jì)。ZYMQ--4氣敏傳感器對甲烷、天然氣有很高的靈敏度；具有快速的響應(yīng)回復(fù)特性；具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性；使用時(shí)驅(qū)動電路簡單，可以通過小范圍試驗(yàn)得到相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。通過資料閱讀分析各器件，進(jìn)行模塊間的完善。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)通過相關(guān)的數(shù)據(jù)采集及處理，讓居民實(shí)時(shí)了解家中的動向，能有效的減少居民的生命財(cái)產(chǎn)損失。本系統(tǒng)是充滿智慧的控制系統(tǒng)，可提供全方位的信息交互功能，優(yōu)化生活方式，提高家居安全性，是一套非常有實(shí)用價(jià)值的系統(tǒng)。

基金項(xiàng)目：安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：201610379130）

作者簡介：李慶喜（1997-），男，安徽阜陽人，本科在讀，研究方向：電氣工程及其自動化。