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關(guān)于STC89C52單片機的宿舍智能防火報警系統設計論文
1 系統的總體設計
該智能防火系統以STC89C52 單片機為核心模塊進(jìn)行智能控制。該系統的總體構成主要包括以下幾個(gè)部分:1 主控的STC89C52 單片機2GSM 移動(dòng)通信模塊3 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊的設計4實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路5 防火信息采集與處理模塊6 溫濕度檢測模塊與鍵盤(pán)顯示模塊。該系統的設計是以單片機為核心, 并將其與通信技術(shù)和電子檢測技術(shù)相結合, 從而形成一個(gè)穩定的智能化的防火報警系統。
GSM 移動(dòng)通信模塊主要提供無(wú)線(xiàn)短信和數據傳輸的功能。STC89C52 單片機通過(guò)依照GSM 通信模塊的通信協(xié)議對其進(jìn)行通信并控制, 從而進(jìn)行短信智能收發(fā)。本系統以STC89C52 單片機電路為核心, 控制連接在各子模塊上。通過(guò)STC89C52 單片機, 可監測室內溫度, 濕度, 以及室內可燃氣體和煙霧的濃度, 在數據異常時(shí), 可通過(guò)控制GSM 移動(dòng)通信模塊, 向預留的號碼進(jìn)行短信報警。
在學(xué)生宿舍內部安裝信息采集分析模塊。當宿舍發(fā)生火災時(shí), 與之相對應的防火報警探測器無(wú)線(xiàn)發(fā)射電路啟動(dòng)發(fā)射無(wú)線(xiàn)接收模塊在接收到無(wú)線(xiàn)信號后, 向主控單片機發(fā)送中斷請求。主控單片機響應中斷后, 讀出發(fā)送信號的報警器編碼比確定是哪個(gè)報警器發(fā)生異常, 由GSM 通信模塊對預先設定好的號碼進(jìn)行短信報警, 短信內容也可預先設定, 說(shuō)明具體的地址及聯(lián)系人信息等。
2 系統硬件設計
(1)STC89C52 單片機的說(shuō)明
STC89C52 是一種帶8K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能COMOS8 的微處理器。STC89C52 主要功能包括兼容MCS51 指令系統,8K 可反復擦寫(xiě)FlashROM,32個(gè)雙向I/O 口,256x8bit 內部RAM,3 個(gè)16 位可編程定時(shí)計數器,6 個(gè)中斷源, 其中直接提供外部中斷處理可使用P3.2(INT0)或P3.3(INT1);1 個(gè)全雙工可編程標準串行口， 其引腳為P3.0(RXD) 和P3.1(TXD);時(shí)鐘頻率0-24MHz2 個(gè)串行中斷, 可編程UART 串行通道,3 級加密位, 低功耗空閑和掉電模式, 軟件設置睡眠和喚醒功能等。該單片機對于程序燒寫(xiě)輸入非常方便,故用其作為主控系統。
(2)GSM 短信模塊的簡(jiǎn)介
GSM 短信的遠程控制系統, 能夠接收遠端預定義的短信息指令來(lái)控制8 路控制開(kāi)關(guān), 同時(shí)檢測4 路按鍵開(kāi)關(guān)量并通過(guò)單片機譯碼, 由GSM 短信模塊傳送到遠端。鄭凌燕. 葛萬(wàn)成(2006)針對GSM 具有實(shí)時(shí), 方便, 快捷等優(yōu)點(diǎn)對GSM 短信遠程控制系統進(jìn)行了描述。當單片機向GSM 短信模塊發(fā)送信息時(shí), 由4 路按鍵開(kāi)關(guān)輸入信息, 由單片機將單片機指令轉換成AT 指令后傳輸給GSM 短信模塊, 由GSM 短信模塊將信息發(fā)送給預留號碼, 實(shí)現遠程信息傳輸控制的目的。本系統電路主要由四部分組成:GSM 短信模塊, 單片機, 控制電路, 顯示窗口。
(3) 無(wú)線(xiàn)傳輸模塊設計
避開(kāi)傳統有線(xiàn)連接系統的局限弊端, 本系統采用無(wú)線(xiàn)傳輸方式。無(wú)線(xiàn)模塊是利用無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸的一種模塊，主要由發(fā)射器，接收器和控制器組成。它的工作頻率：315MHZ/433MHZ( 本設計選用315MHZ), 其發(fā)射功率：≤ 500MW, 靜態(tài)電流：≤ 0.1UA, 發(fā)射電流：3 ～ 50MA, 它的工作電壓：DC3 ～ 12V。當工作電壓為3V 時(shí), 在空曠地傳輸時(shí)距離約40 至50M, 當工作電壓為12V 時(shí), 達到最優(yōu)工作電壓, 空曠地傳輸距離約700-800M。除開(kāi)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊外, 還有無(wú)線(xiàn)接收模塊。平時(shí)未接收到發(fā)射出的信號時(shí), 輸出的只是雜亂的信號; 當無(wú)線(xiàn)接收模塊接收到發(fā)射信號時(shí), 經(jīng)放大，變頻, 濾波等處理后輸出控制信號, 送到相應的解碼芯片進(jìn)行解碼, 解碼有效端口Vt也輸出高電平經(jīng)過(guò)一個(gè)非門(mén)轉換送給單片機的外部中斷0 接口。單片機在接到外部中斷請求后, 執行外部中斷服務(wù)子程序，讀出數據碼, 確定發(fā)出信號的傳感器, 并進(jìn)行短信報警。
(4) 溫濕度測量電路設計
本系統中溫濕度傳感器采用新型溫濕度傳感器。這款溫濕度傳感器可給出全校準相對濕度及溫度值輸出，具有卓越的長(cháng)期穩定性，濕度值輸出分辨率為14 位，溫度值輸出分辨率為12位，并可編程為12 位和8 位。其中，兩線(xiàn)制的串口設計，使外圍系統變得快速簡(jiǎn)單，能耗低，體積小，不僅節省了資源，也簡(jiǎn)化了單片機的編程，提高了精度。徐會(huì )東(2005)指出，在將STH11 與單片機串口相連后, 初始化傳輸時(shí), 應首先發(fā)出”傳輸開(kāi)始”命令, 該命令可在SCK 為高時(shí)DATA 由高電平變?yōu)榈碗娖? 并在下一個(gè)SCK 為高時(shí)將DATA 升高。接下來(lái)的命令順序包含三個(gè)地址位( 目前只支持”000”) 和5 個(gè)命令位, 當DATA 腳的ack 位處于地電位時(shí), 表示SHT11 正確收到命令。如果與SHT11 傳感器的通訊中斷, 下列信號順序會(huì )使串口復位: 即當DATA 線(xiàn)處于高電平時(shí), 觸發(fā)SCK9 次以上( 含9 次), 此后應再發(fā)一個(gè)”傳輸開(kāi)始”命令。SHT11 利用兩只傳感器分別產(chǎn)生相對濕度, 溫度的信號然后經(jīng)過(guò)放大, 分別送至A/D 轉換器進(jìn)行模/ 數轉換, 校準和糾錯。最后通過(guò)二線(xiàn)串行接口將相對濕度及溫度的數據送至單片機處理, 單片機對處理數據后進(jìn)行數字顯示并作相應的控制。王海寧(2008)針對控制對象的特點(diǎn), 在系統辨識的基礎上對系統的控制算法進(jìn)行了仿真研究, 最后針對溫控系統進(jìn)行了實(shí)驗, 通過(guò)對實(shí)驗數據的分析表明本文所述的基于單片機的溫度控制系統的設計的合理性和有效性。
(5) 可燃氣體濃度探測器的設計
傳感器電路中最主要的期間就是QM-N10 氣敏半導體傳感器，該器件在潔凈空氣中的阻值大約有幾十kΩ，接觸到可燃氣體時(shí)，電導率增大，電阻值急劇下降，下降幅度與瓦斯濃度在0.5% 以下成正比。一旦QM - N10 敏感到可燃氣體時(shí),IC1A 的腳處于高電位，此時(shí)IC1A 的腳變?yōu)榈碗娖�，�?jīng)IC1B 反相后變?yōu)楦唠娖�，多諧振蕩器起振工作，三極管VT2 周期地導通與截止，于是由VT1、T2、C4、HTD 等構成的正反饋振蕩器間歇工作，發(fā)出報警聲。與此同時(shí)，發(fā)光二極管LED1 閃爍。從而達到可燃氣體泄漏告警的目的。
3 系統軟件設計
本系統的重點(diǎn)為單片機與短信模塊串口通信的設計, 因為它承擔著(zhù)自動(dòng)運行以及向外報警的功能。本系統采用異步通訊方式, 異步串行通訊規定了字符數據的傳遞方式, 即每個(gè)數據以相同的幀格式傳遞, 每一幀信息由起始位, 數據位, 奇偶校驗位和停止位組成。STC89C52 單片機的串口僅占用了單片機的P3.0和P3.1 腳。當非串口方式工作時(shí), 這兩根口線(xiàn)還可以作為一般的I/O 口線(xiàn)使用。
宿舍防火智能防火系統為宿舍火災預防工作提供了一條安全有效的途徑, 本系統通過(guò)以核心模塊STC89C52 單片機展開(kāi),與GSM 移動(dòng)通信模塊相結合, 同時(shí)與新型溫濕度傳感器, 可燃氣體濃度檢測器相結合, 設計了智能防火報警系統。展現了現代科學(xué)技術(shù)的自動(dòng)化, 智能化的特點(diǎn), 在平安校園建設方面起了積極的作用。
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