基于GSM的燃气报警系统

基于GSM的燃气报警系统龚翔(太原科技大学，太原)摘要：随着单片机技术的不断普及以及社会运用的不断增多,越来越多的电子产品通过单片机来实现控制和使用。此项设计通过AT89C52单片机实施总控，通过对各个装有可燃气体探测器的客户端进行不间断的扫描，并且将扫描后的信息通过无线的方式进行传输，通过单片机的鉴别发出报警信号，将报警信号通过液晶显示屏和GSM模块发送手机短信方式告知用户。关键词： AT89C52可燃气体传感器GSM模块DISTRICT GAS ALARM SYSTEM BASED ON GSMGong xiang（Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan , China）ABSTRACT: With constant popularization of the one-chip computer technology and constant increase which the society use, more and more electronic products realize control and use by one-chip computer. This design always accuses of through AT89C51 one-chip computer, through carrying on the incessant scanning to each customer end which is equipped with the flammable gas detector, and the information after scanning is transmitted through the wireless way, send out the alarm signal through the differentiation of the one-chip computer, send through the LCD and GSM module the short information of cell phone way of the alarm signal to tell people. KEYWORDS: AT 89C52 Combustible Gas Sensor GSM module 0 .引言随着社会的迅速发展,工业生产以及家庭对各种燃料的依赖化程度的不断加深，各种各样的安全隐患也随之而来。这些燃料大多是易燃易爆的气体，一旦这些气体发生泄漏，会很容易引发爆炸，直接危害国家财产和人民的生命安全,所以检测这些可燃性气体和可燃性气体报警器就应运而生。但是，现有的报警方式死板，因此要研制出智能化高，探知可燃性气体的泄漏的方位，定点定向，及时快速抢救中毒人员的气体报警系统来适应经济的高速发展已十分必要。1 .系统工作原理及框图系统原理框图如图1所示。本系统采用无线装置，发射端采用传感器KGS20,通过对空气中可燃气体的浓度进行检验，然后经过PT2262无线编码模块发射。在接收端由PT2272无线解码模块接收数据，将数据传给单片机，通过单片机将数据处理。当有气体泄漏，单片机系统会控制蜂鸣报警，液晶显示具体报警用户编码地址，以及通过手机短信方式向人们报警。此系统可适用于公共小区、酒店、工厂、井下等任何发生可燃性气体泄漏的场所。因为是使用无线的方式进行信号的传输，所以不受各种地形的困扰，只要改变无线的发射和接收频率，就可以随意地控制距离的远近。接收装置相当于一个中央管理系统，当发生可燃性气体的泄漏事故时，特别是在泄漏场所发生无人看守的突发性的可燃性气体的泄露事件时，在中央管理器的屏幕上可以明确显示出发生燃气泄漏的地址，同时有报警声音提示、指示灯显示，以及将可燃性气体泄漏的位置通过手机短信方式告知其主要负责人,做到及时地将信息发送出去，减少人力物力的不必要的损失，以便对发生泄漏的地点做出快速的反应。图1 系统总体框图图1 系统原理框图2. 系统设计2.1 传感器模块的设计可燃气传感器选用KGS-20，它是以二氧化锡为基本敏感材料，专门用于可燃气浓度检测的一种半导体型气体传感器。其基本特征为：具有极高的灵敏度和极快的响应速度且功耗低，适用于对瓦斯等可燃气浓度的检测，用于瓦斯报警器、可燃气报警器、瓦斯检测仪等。KGS-20驱动电路如图2所示，传感器敏感组件的电阻Rs的变化表现为负载电阻RL上的电压变化，驱动电压VH、负载电阻RL以及检测电压VD的取值应该参照表1提供的典型资料，以使传感器处于最佳工作状态。图2传感器驱动电路 Driving Circuit表1 KGS-20典型操作条件符号参数数值条件VH（V）加热电压0.9 0.05 直流VD(V)检测电压5 直流RL(W)负载电阻200 RH(W)加热器电阻2.8 0.2 室温IH(mA)加热器电流130 IH=VH/RHPH（mW）加热器功耗120 PH=VH2/RH2.2 传感器信号无线发射模块设计信号发射模块原理图如图3所示。基于成本控制的考虑，可燃气体信号的处理使用电压比较器来代替AD模块的应用，此系统中用了一块LM358芯片实现了对信号的比较与鉴别。发射端由KGS-20可燃气传感器、电压比较器(LM358)、PT2262编码模块和负载电路组成。KGS-20型可燃气传感器当处在一定浓度的可燃性气体环境中时阻值会升高，从而引起输入电压比较器(LM358)第2管脚的电压升高，当输入第2管脚的电压大于第三管脚的比较电压后，电压比较器(LM358)的第1管脚会输出高电平。电压比较器(LM358)的第一管脚与PT2262的数据端口D0相连接，当电压比较器(LM358)的第2管脚电压大于第三管脚电压时，PT2262的数据端口D0会则会变成高电平。然后通过PT2262芯片编码成串行数据，通过第17管脚发送出去。图3 信号发射模块原理图2.3 传感器信号无线接收模块设计图4信号接收模块原理图信号接收模块原理图如图4所示。PT2272编码芯片与PT2262芯片的发射模块配套，可以方便的组成无线遥控发射接收电路，该产品广泛适用于广大电子爱好者的家庭、工业遥控类电子产品的设计和开发，可很好地作为单片机的信号输入源。编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。当发射机没有使能时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315 MHz的高频发射电路不工作。当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315 MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号；当17脚为低平期间，315 MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发一帧码的时间越长。当接收端接的地址与任意一个发射端的地址相同时，则会接收发射端发射来的无线串行信号，串行信号经过PT2272芯片的第14管脚输入到PT2272芯片，PT2272芯片经过解码，数据端D0口输出与发射端PT2262数据端输出保持信号一致。数据端D0口的数据输出到AT89C52单片机，交由单片机对数据进行进一步的处理。2.4 GSM模块的设计TC35i新版西门子工业GSM模块是一个支持中文短信息的工业级GSM模块,其性价比很高，工作在GSM900和GSM1800双频段,其电源范围为直流 3.3 V4.8 V ；电流消耗：休眠状态为3.5 mA，空闲状态为25 mA，发射状态为300 mA(平均)，2.5 A峰值；可传输语音和数据信号, 功耗在GSM900和GSM1800分别为2 W和1 W ,通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。SIM电压为3 V/1.8 V，TC35i的数据接口(CMOS电平)通过AT命令可双向传输指令和数据,可选波特率为300 b/s115 kb/s , 自动波特率为1.2 kb/s115 kb/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short Message Service,短消息),可通过AT命令或关断信号实现重启和故障恢复。TC35i由供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口等6部分组成（如图5所示）。作为TC35i的核心基带处理器主要处理GSM终端内的语音和数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有模拟和数字功能。TC35i采用AT指令进行操控，单片机通过AT指令控制模块的短信收发。短消息控制有3种模式，即：Block、PDU、Text模式，因为Block模式需要手机商解锁，Text模式又不支持中文短信，因此目前广泛采用PDU模式进行消息控制，PDU模式是将GB2312的中文编码转换为Unicode编码。另外，TC35i模块串口数据管脚的工作电平是CMOS电平，而单片机为TTL电平，所以需要MAX232进行电平转换来实现单片机对TC35i模块的控制功能。3 软件设计程序流程图如图6所示。单片机上电之后，先将GSM模块初始化并打开串口，进行单片机与GSM模块的通信，然后查询报警信息的状态，根据结果选择是否进行短信报警。图6主体程序框图4. 结束语本设计通过使用AT89C51单片机实施总控制，使用无线传输和接收对信号的传递，将接收到的报警信号的具体信息在液晶显示屏上显示和通过GSM模块以手机短信的方式将报警信息传递给用户。实现了长距离、无障碍、及时准确的报警。