基于STC89C52單片機(jī)的宿舍智能防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖4 SHT10和單片機(jī)連接電路圖

可燃?xì)怏w探測(cè)器的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用具有高靈敏度、高穩(wěn)定性的QM-N10半導(dǎo)體氣敏傳感器探測(cè)可燃?xì)怏w，它是一種采用陶瓷半導(dǎo)體工藝的燒結(jié)型器件。半導(dǎo)體氣敏傳感器是利用氣體在半導(dǎo)體表面的氧化—還原反應(yīng)導(dǎo)致敏感元件阻值發(fā)生變化而制成的，氣敏電阻器的阻值隨著吸附氣體的數(shù)量和種類而改變，也就是說非電量氣體的氧化—還原反應(yīng)過程導(dǎo)致電阻值發(fā)生變化。據(jù)此特性，人們可以從阻值的變化情況得知吸附氣體的情況。

其電路設(shè)計(jì)如圖5所示，當(dāng)QM-N10氣敏半導(dǎo)體傳感器在潔凈空氣中時(shí)，A、K兩點(diǎn)間的電阻很大，阻值大約有幾十KΩ，流過RP4的電流很小，K點(diǎn)為低電位，三級(jí)管不導(dǎo)通輸出為低電平。當(dāng)接觸到含有有毒氣體的空氣時(shí)，A、K兩點(diǎn)間的電阻迅速下降，K點(diǎn)電位升高，三級(jí)管導(dǎo)通輸出為高電平。

圖5 QM-N10氣敏傳感器電路圖

時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)時(shí)鐘為系統(tǒng)提供時(shí)鐘和日歷的功能。本系統(tǒng)中采用Dallas公司生產(chǎn)的DS1302，該芯片是一種高性能、低功耗、附加31字節(jié)靜態(tài)RAM的時(shí)鐘芯片，可通過簡單的串行總線與單片機(jī)進(jìn)行通訊。采用雙電源供電，可設(shè)置備用電源充電方式，芯片為8引腳小型DIP封裝。DS1302采用三線接口與單片機(jī)進(jìn)行同步通信，與單片機(jī)的接口電路如圖6所示。

圖6 DS1302與單片機(jī)接口電路圖

人機(jī)交互電路設(shè)計(jì)

液晶顯示電路設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中液晶模塊主要顯示報(bào)警系統(tǒng)的工作狀況，如室內(nèi)溫濕度狀況、實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示等。顯示電路使用帶中文字庫的LCD12864，它可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示。

鍵盤電路設(shè)計(jì)

鍵盤電路是人機(jī)對(duì)話的重要組成部分，它主要實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳輸命令等功能。鍵盤是利用機(jī)械金屬點(diǎn)的結(jié)合和斷開來實(shí)現(xiàn)信息的輸入。一個(gè)鍵盤實(shí)際上就是一個(gè)開關(guān)，單片機(jī)根據(jù)I/O線的高低電平來判斷一個(gè)按鍵的開關(guān)狀態(tài)。微處理器所采用的鍵盤有兩種：全編碼鍵盤和非編碼鍵盤。本設(shè)計(jì)中采用非編碼鍵盤控制。鍵盤常用的模式有矩陣鍵盤和獨(dú)立鍵盤兩種方式，本設(shè)計(jì)采用獨(dú)立鍵盤形式，獨(dú)立按鍵的各鍵相互對(duì)立，互不影響，軟件識(shí)別簡單。

單片機(jī)與短信模塊串口通信設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分是單片機(jī)與JB35G短信模塊的通信，它承擔(dān)著向外報(bào)警通信功能。通常有串行通信和并行通信兩種方法。串行通信是指數(shù)據(jù)字節(jié)是一位一位串行的傳送，通過串行接口實(shí)現(xiàn)。根據(jù)信息的傳送方向，串行通信可以分為單工、半雙工和全雙工三種。串行通信按通訊方式可分為同步通訊和異步通訊。JB35G移動(dòng)通信模塊的通信方式為異步通訊，所以本設(shè)計(jì)也要采用異步通訊方式，異步串行通訊規(guī)定了字符數(shù)據(jù)的傳遞格式，即每個(gè)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(yàn)位和停止位組成。

STC89C52單片機(jī)有一個(gè)工作在異步通訊方式下的全雙工串行口。全雙工的串行通訊只需要一根輸出線和一根輸入線。STC89C52單片機(jī)的串口僅占用了單片機(jī)的P3.0(10腳)和P3.1(11腳)，分別為接收端RXD和發(fā)送端TXD。當(dāng)非串口方式工作時(shí)，這兩根口線還可以作為一般的I/O口線使用。STC89C52的串口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 STC89C52單片機(jī)的串口內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

作為智能防火系統(tǒng)核心的主控單片機(jī)主要完成接收各監(jiān)控子功能模塊發(fā)送來的信息，并通過串口與GSM通信模塊發(fā)送相應(yīng)的短信息到用戶的手機(jī)。

當(dāng)系統(tǒng)上電或者復(fù)位時(shí)，單片機(jī)開始運(yùn)行主程序，其流程圖如圖8所示。主程序首先完成I/O口、液晶顯示、串口、定時(shí)器、時(shí)鐘、開放外部中斷及串口中斷等初始化設(shè)置，然后執(zhí)行讀溫濕度、讀時(shí)鐘和鍵盤掃描子程序并在液晶屏上顯示。之后系統(tǒng)開始等待中斷，在單片機(jī)相應(yīng)中斷后進(jìn)入各自的中斷服務(wù)子程序。各個(gè)防火監(jiān)控模塊通過外部中斷0申請(qǐng)中斷，發(fā)送接收短消息通過串口中斷進(jìn)行。

圖8 系統(tǒng)主程序流程圖

結(jié)束語

宿舍智能防火報(bào)警系統(tǒng)為宿舍安防提供了一條可行途徑。鑒于宿舍防火的基本需求，本設(shè)計(jì)基于STC89C52單片機(jī)，采用成熟可靠的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)利用多傳感器檢測(cè)，設(shè)計(jì)了智能報(bào)警系統(tǒng)。本文介紹了系統(tǒng)的總體構(gòu)成，關(guān)鍵模塊的連接方式以及軟件實(shí)現(xiàn)的流程圖。該系統(tǒng)具有智能化、自動(dòng)化特點(diǎn)，對(duì)于大學(xué)生宿舍的安全建設(shè)具有重要意義。