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關(guān)于STC89C52單片機的宿舍智能防火報警系統(tǒng)設(shè)計論文
1 系統(tǒng)的總體設(shè)計
該智能防火系統(tǒng)以STC89C52 單片機為核心模塊進行智能控制。該系統(tǒng)的總體構(gòu)成主要包括以下幾個部分:1 主控的STC89C52 單片機2GSM 移動通信模塊3 無線傳輸模塊的設(shè)計4實時時鐘電路5 防火信息采集與處理模塊6 溫濕度檢測模塊與鍵盤顯示模塊。該系統(tǒng)的設(shè)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(jié)合, 從而形成一個穩(wěn)定的智能化的防火報警系統(tǒng)。
GSM 移動通信模塊主要提供無線短信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋TC89C52 單片機通過依照GSM 通信模塊的通信協(xié)議對其進行通信并控制, 從而進行短信智能收發(fā)。本系統(tǒng)以STC89C52 單片機電路為核心, 控制連接在各子模塊上。通過STC89C52 單片機, 可監(jiān)測室內(nèi)溫度, 濕度, 以及室內(nèi)可燃?xì)怏w和煙霧的濃度, 在數(shù)據(jù)異常時, 可通過控制GSM 移動通信模塊, 向預(yù)留的號碼進行短信報警。
在學(xué)生宿舍內(nèi)部安裝信息采集分析模塊。當(dāng)宿舍發(fā)生火災(zāi)時, 與之相對應(yīng)的防火報警探測器無線發(fā)射電路啟動發(fā)射無線接收模塊在接收到無線信號后, 向主控單片機發(fā)送中斷請求。主控單片機響應(yīng)中斷后, 讀出發(fā)送信號的報警器編碼比確定是哪個報警器發(fā)生異常, 由GSM 通信模塊對預(yù)先設(shè)定好的號碼進行短信報警, 短信內(nèi)容也可預(yù)先設(shè)定, 說明具體的地址及聯(lián)系人信息等。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
(1)STC89C52 單片機的說明
STC89C52 是一種帶8K 字節(jié)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(tǒng),8K 可反復(fù)擦寫FlashROM,32個雙向I/O 口,256x8bit 內(nèi)部RAM,3 個16 位可編程定時計數(shù)器,6 個中斷源, 其中直接提供外部中斷處理可使用P3.2(INT0)或P3.3(INT1);1 個全雙工可編程標(biāo)準(zhǔn)串行口， 其引腳為P3.0(RXD) 和P3.1(TXD);時鐘頻率0-24MHz2 個串行中斷, 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(shè)置睡眠和喚醒功能等。該單片機對于程序燒寫輸入非常方便,故用其作為主控系統(tǒng)。
(2)GSM 短信模塊的簡介
GSM 短信的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng), 能夠接收遠(yuǎn)端預(yù)定義的短信息指令來控制8 路控制開關(guān), 同時檢測4 路按鍵開關(guān)量并通過單片機譯碼, 由GSM 短信模塊傳送到遠(yuǎn)端。鄭凌燕. 葛萬成(2006)針對GSM 具有實時, 方便, 快捷等優(yōu)點對GSM 短信遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進行了描述。當(dāng)單片機向GSM 短信模塊發(fā)送信息時, 由4 路按鍵開關(guān)輸入信息, 由單片機將單片機指令轉(zhuǎn)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(yù)留號碼, 實現(xiàn)遠(yuǎn)程信息傳輸控制的目的。本系統(tǒng)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) 無線傳輸模塊設(shè)計
避開傳統(tǒng)有線連接系統(tǒng)的局限弊端, 本系統(tǒng)采用無線傳輸方式。無線模塊是利用無線技術(shù)進行無線傳輸?shù)囊环N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(shè)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(dāng)工作電壓為3V 時, 在空曠地傳輸時距離約40 至50M, 當(dāng)工作電壓為12V 時, 達到最優(yōu)工作電壓, 空曠地傳輸距離約700-800M。除開無線發(fā)射模塊外, 還有無線接收模塊。平時未接收到發(fā)射出的信號時, 輸出的只是雜亂的信號; 當(dāng)無線接收模塊接收到發(fā)射信號時, 經(jīng)放大，變頻, 濾波等處理后輸出控制信號, 送到相應(yīng)的解碼芯片進行解碼, 解碼有效端口Vt也輸出高電平經(jīng)過一個非門轉(zhuǎn)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(zhí)行外部中斷服務(wù)子程序，讀出數(shù)據(jù)碼, 確定發(fā)出信號的傳感器, 并進行短信報警。
(4) 溫濕度測量電路設(shè)計
本系統(tǒng)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(zhǔn)相對濕度及溫度值輸出，具有卓越的長期穩(wěn)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，兩線制的串口設(shè)計，使外圍系統(tǒng)變得快速簡單，能耗低，體積小，不僅節(jié)省了資源，也簡化了單片機的編程，提高了精度。徐會東(2005)指出，在將STH11 與單片機串口相連后, 初始化傳輸時, 應(yīng)首先發(fā)出”傳輸開始”命令, 該命令可在SCK 為高時DATA 由高電平變?yōu)榈碗娖? 并在下一個SCK 為高時將DATA 升高。接下來的命令順序包含三個地址位( 目前只支持”000”) 和5 個命令位, 當(dāng)DATA 腳的ack 位處于地電位時, 表示SHT11 正確收到命令。如果與SHT11 傳感器的通訊中斷, 下列信號順序會使串口復(fù)位: 即當(dāng)DATA 線處于高電平時, 觸發(fā)SCK9 次以上( 含9 次), 此后應(yīng)再發(fā)一個”傳輸開始”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)過放大, 分別送至A/D 轉(zhuǎn)換器進行模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換, 校準(zhǔn)和糾錯。最后通過二線串行接口將相對濕度及溫度的數(shù)據(jù)送至單片機處理, 單片機對處理數(shù)據(jù)后進行數(shù)字顯示并作相應(yīng)的控制。王海寧(2008)針對控制對象的特點, 在系統(tǒng)辨識的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的控制算法進行了仿真研究, 最后針對溫控系統(tǒng)進行了實驗, 通過對實驗數(shù)據(jù)的分析表明本文所述的基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計的合理性和有效性。
(5) 可燃?xì)怏w濃度探測器的設(shè)計
傳感器電路中最主要的期間就是QM-N10 氣敏半導(dǎo)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?xì)怏w時，電導(dǎo)率增大，電阻值急劇下降，下降幅度與瓦斯?jié)舛仍?.5% 以下成正比。一旦QM - N10 敏感到可燃?xì)怏w時,IC1A 的腳處于高電位，此時IC1A 的腳變?yōu)榈碗娖�，�?jīng)IC1B 反相后變?yōu)楦唠娖剑嘀C振蕩器起振工作，三極管VT2 周期地導(dǎo)通與截止，于是由VT1、T2、C4、HTD 等構(gòu)成的正反饋振蕩器間歇工作，發(fā)出報警聲。與此同時，發(fā)光二極管LED1 閃爍。從而達到可燃?xì)怏w泄漏告警的目的。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
本系統(tǒng)的重點為單片機與短信模塊串口通信的設(shè)計, 因為它承擔(dān)著自動運行以及向外報警的功能。本系統(tǒng)采用異步通訊方式, 異步串行通訊規(guī)定了字符數(shù)據(jù)的傳遞方式, 即每個數(shù)據(jù)以相同的幀格式傳遞, 每一幀信息由起始位, 數(shù)據(jù)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(dāng)非串口方式工作時, 這兩根口線還可以作為一般的I/O 口線使用。
宿舍防火智能防火系統(tǒng)為宿舍火災(zāi)預(yù)防工作提供了一條安全有效的途徑, 本系統(tǒng)通過以核心模塊STC89C52 單片機展開,與GSM 移動通信模塊相結(jié)合, 同時與新型溫濕度傳感器, 可燃?xì)怏w濃度檢測器相結(jié)合, 設(shè)計了智能防火報警系統(tǒng)。展現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的自動化, 智能化的特點, 在平安校園建設(shè)方面起了積極的作用。
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