基于单片机的火灾远程监控系统的设计

火灾远程监控系统设计和实现based on the MCU remote automatic fire alarm system designabstractthe system take STC 89 c 51 as a controller，choice of temperature sensor ds18b 20，MQ-2 smoke sensor for the fire detectkey wordmicro controller STC 89 c 51、ds18b 20、MQ-2、tc35、TLC 549、fire alarm远程火灾监控系统设计摘要：系统使用STC89C51作为控制器，使用温度传感器DS18B20、烟雾传感器MQ-2作为火灾探测的敏感组件，并使用向指定为TC35的手机发送短信的警报方法，设计了适用于住宅、办公室、餐厅等的简单实用的火灾监控警报。关键字：单芯片STC89C51、DS18B20、MQ-2、TC35、TLC549、火警1.简介1.1社会背景现代城市的主要灾害火灾越来越受到人们的关注。随着火灾报警技术和计算机网络技术的迅速发展，融合这两个领域的城市和各地区火灾智能自动报警网络的建设备受关注。火灾自动报警远程监控系统主要面向城市、各种地区和行业内的消防管理部门。火灾是在任何环境下由燃烧引起的难以控制的灾难，可能是自然原因或人类活动造成的，有些火灾甚至席卷整个城市。国内外实践表明，火灾对城市构成巨大威胁，它会造成城市人口的严重伤亡，严重破坏社会财富，甚至使城市瘫痪。历史上莫斯科市、伦敦市、芝加哥市、旧金山、东京市、横滨市都发生了破坏性火灾，我国北京、武汉、长沙、杭州等地历史上多次着火，重庆1949年9月2日发生了火灾，三个昼夜着火，被烟遮住，太阳和杭州等地。据瑞士保险公司调查，从1970年到1985年，全世界平均每周发生3起火灾，造成150万人死亡，使全世界5000万人无家可归，如果自然灾害是人类共同的敌人，那么在未发展中国家，自然灾害和人命灾害都很重视，火灾风险越来越大。火灾是日常生活中常见的灾害，准确的预报很重要。很多人在火灾发生初期没有及时治疗，火势蔓延，造成了大灾难。1 21.2功能分析该系统利用GSM网络广泛应用、信号可靠性、机密性、数据传输量大、现场收集的信息可以及时发送到远程，并可以远程发送适当的处理信号。GSM网络和火灾报警器相结合，即使主人不在家，也可以在第一个时间通过短信发送火灾情况，减少火灾造成的损失。单片机系统是一种简单高效的特性，在工业控制和日常生活中得到越来越广泛的应用。目前，大多数单片机系统以51单片机为中心，与测试、伺服、显示设备一起执行监控功能基于单片机的火灾远程监控系统设计和当前系统，可以要求对网络单元火灾报警设备的开通、运行和操作，以及没有规定自动火灾报警设备的安装、使用和维护的单元进行适当的纠正。建设单位可以实时掌握网络机关消防值班人员的工作情况，防止因多种因素导致人员脱北。单位可以帮助统计和报告这些类型的数据。辅助网络单位消防控制室工作人员通过及时准确的确认和火灾报警，最大限度地提高预警时间，缩短报警过程，确保宝贵的时间，迅速采取灭火行动。1.3建设目标通过对现有火灾报警设备的集中联网，在不更换设备的情况下，通过各地提供的通信接口和协议添加相应的收集模块、协议转换模块，实现系统集成。安全设施集中网络监控系统采用了最新的计算机、通信、自动控制、图像处理、智能测量和控制等先进技术，利用先进的通信网络，与分布在该地区或远程区域的计算机房实时相互监控工作空间，实现图像监控、智能访问控制、环境监控、烟雾检测、防盗警报、错误警报、紧急事件处理、记录和相关数据处理。安全设施集中监控系统是综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新检测技术等的计算机网络，其监控对象包括机房电源设备、消防设备、机房环境监控和图像采集。建立安全设施集中监控系统，加强人力资源利用、维护支持手段建设，确保可靠的通信设备运营和机房安全，提高劳动生产率和网络维护水平。1.4地图思想消防联网项目的设计和建设应保持先进、实用、灵活、稳定、高效、易于实施和扩展升级，并最终得到广泛应用的设计指导。与其他单位相比，构建整个火灾自动报警系统更先进、更实用的系统采用模块化结构设计思想，系统构建灵活，可以根据实际需要和资金情况、逐步构建和完善来构建整个系统，从而实现系统构建的自由组合、配置。1.6设计原则系统设计必须按照今天数字化、网络化、系统化、多维化发展的要求进行，必须按照先进、可靠、长期发展的要求进行。监控中心的各个子系统有机地结合在一起，在总计划的指导下，根据现有条件分阶段实施。充分考虑各种设备、系统的连接。网络设计需要进一步考虑与其他系统的网络连接，实现多系统集成。系统必须具有相当的网络设备容量和处理能力、软件和硬件预留接口，以便充分扩展系统。系统设计在采用成熟的高新技术的同时，必须遵循实用性、系统采用的设计理念、设计原理、系统结构、系统选择的产品性能、通信方式、计算机软件、硬件系统的先进性和实用性原则。2.理论分析2.1电路设计最终方案确定各剧本摘要，此次作品的剧本在：上选择STC89C51RC作为主要控制系统。使用LCD1602液晶屏作为显示屏；数字温度传感器DS18B20；可燃气体、烟雾传感器MQ-2；使用TC35作为GSM模块。给定的系统方块图如下：STC89C51控制模块温度获取模块GSM短信传输模块烟雾检测模块声光报警模块液晶屏显示模块图2-1硬件组件在图2-1中，系统主要由单片机控制模块、温度获取模块、烟雾检测模块、液晶屏显示模块、声光报警模块、GSM SMS传输模块组成。设计原理：单片机遍历温度、烟雾，在液晶屏上显示其值，当两者中有一个以上发生(即超过设定值)时，发出声光警报，通过GSM模块将温度、烟雾值发送给指定的手机。3功能层次结构3.实验研究3.1选择微控制器芯片使用STC89C51芯片。STC89C51功能强大，速度快，寿命长，价格低。程序设计的程序可以直接下载到STC89C51，STC-ISP V39软件随附的STC-ISP V39软件可以执行相应的功能，STC89C51芯片可以在不关闭电源的情况下重复清除。3.2选择显示模块使用LCD1602液晶屏。LCD1602具有显示质量、数字接口、小尺寸、重量轻、功耗低等优点。此外，LCD1602液晶屏可以同时显示32个字符(16列2行)，1602液晶屏模块内部的字符生成内存(CGROM)包含160个不同的光栅字符，例如阿拉伯数字、字母的大小写、常用符号和日语假名，3.3选择温度传感器数字温度传感器DS18B20是只需要一根数据线进行数据传输的数字传感器，可轻松连接到单芯片微型计算机，无需添加更多A/D模块，简化硬件电路，同时降低成本。而且数字温度传感器的测量精度高，测量范围广。3.4选择烟雾传感器可燃气体、烟雾传感器MQ-2，用于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的检测。该传感器具有广泛的检测范围、高灵敏度/快速响应恢复、简单的驱动电路、长寿命等优点。选择3.5 3.5GSM模块TC35是Siemeils公司新推出的-无线通信GSM模块。具有RS232通信接口，便于与PC、微控制器连接器进行通信。具有体积小、重量轻、功耗低等特点。快速、安全、可靠地实施系统方案中的数据、语音传输、短消息服务和传真，从而简化用户的应用程序开发和设计。3.6主要组件功能简介主控制器STC89C51RCSTC89C51RC微控制器是下一代抗干扰、高速、低功耗的微控制器，与标准8051微控制器完全兼容。STC89C51RC是具有P0、P1、P2、P3 4的40针双列直插式芯片图3-1单片机最小系统图每个可独立用作输出或输入的I/O端口。单片机最小系统是如图3-1所示的第18针和第19针时钟电路，XTAL1是外部晶体和微调电容器的一个截面，芯片内部是振荡器逆相放大器的输入，XRAL2是外部晶体和微调电容器的另一端，芯片内部是振荡器和逆相放大器的输出。9针是重置输入端，连接电容、电阻和开关，然后配置电复位电路。20针是接地端子，40针是电源端子。3.7温度传感器DS18B20DS18B20温度测量原理如图3-2所示。图中，低温度系数晶振的振动频率几乎不受温度的影响，用于向计数器1发送产生固定频率的脉冲信号。高温度系数晶振随着温度的变化，振动频率发生了很大变化，结果信号被用作计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器预设为-55 的默认值。计数器1计算由低温度系数确定值引起的脉冲信号的相减数，如果计数器1的预置值减少到0，则温度寄存器值加1，重新加载计数器1的预置值，重新开始计算由低温度系数确定值引起的脉冲信号，停止温度寄存器值的累积，直到计数器2被计数到0，此时温度寄存器的值是测量的温度。4图3-2 DS18B20温度测量电路图根据DS18B20通信协议，主机控制DS18B20需要分三个阶段执行温度转换。也就是说，您可以在每次读取和写入之前重置DS18B20，在重置成功后发送ROM命令，然后发送RAM命令以执行DS18B20的计划任务。要进行重置，主CPU将数据线下拉到500us，然后松开，DS18B20接收到信号，然后发出低脉冲，存在60到240us，主CPU接收到此信号，表示复位成功。表3-2 ROM命令表指令规则代码气力读罗姆33H读取DS1820ROM的编码(即64位地址)与ROM匹配55H此命令将运行64位ROM编码，访问单个总线上的DS1820响应，以准备下一步对DS1820进行读写操作。搜索工作室0F0H用于确定连接到同一总线的DS1820的数量，并标识64位ROM地址。准备启动各装置。跳过ROM0CCH忽略64位ROM地址，将温度转换命令直接发送到DS1820。适用于单片工作。警示搜寻命令0ECH运行后，仅响应温度超过设置上限或下限的电影。启动延迟DS18B20初始化OXCC写入(跳过序列号读取操作)编写OXCC命令以发送64位ID检查(跳过序列号读取操作)写入OX44命令写入OXBE命令(起始温度转换) (读取温度寄存器)读取8字节数据延迟DS18B20初始化结束图3-3 DS18B20程序流程图图3-4温度传感器DS18B20和微控制器接口电路DS18B20的性能特征：1.可以通过数据线供电，电压范围：3.0至5.5V；温度测量范围：-55 125；3.唯一的单线接口(没有外部设备)仅需要一个端口插针进行通信。4.多个DS18B20可以并行地在三个独特的行上实现多点网络功能。零备用功耗；可自定义的非易