引言
現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快,人們購房數(shù)量大大增加,家庭安全隱患也隨之增加,對防火防盜報(bào)警裝置進(jìn)行監(jiān)控成為保證家庭安全的一個(gè)重要措施,為此,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于51單片機(jī)和GSM模塊的防火防盜報(bào)警裝置,該裝置以51單片機(jī)為控制核心,主要采用了人體感應(yīng)模塊、煙霧檢測模塊、蜂鳴器模塊和GSM模塊,實(shí)現(xiàn)防火防盜及短信通知的功能。
1硬件設(shè)計(jì)
1.1硬件設(shè)計(jì)方案
該裝置系統(tǒng)主要分為熱釋電模塊、煙霧傳感器、GSM模塊、51單片機(jī)四部分。利用被動(dòng)式熱釋電型紅外傳感器檢測人釋放的紅外線,當(dāng)檢測到紅外信號(hào)變化時(shí),將其轉(zhuǎn)化為微弱的電信號(hào),經(jīng)過信號(hào)處理電路對電信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、比較,輸出高電平作為告警信息傳送給單片機(jī):M02煙霧傳感器檢測煙霧,通過LM393電壓比較器判斷是否超限,給單片機(jī)傳送電信號(hào),判斷是否報(bào)警,如果滿足報(bào)警條件,就會(huì)發(fā)出控制信號(hào),通過串口,控制GSM短信模塊給用戶發(fā)短信息,實(shí)現(xiàn)防火防盜報(bào)警的功能。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。
1.2人體檢測單元
1.2.1熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)
熱釋電紅外傳感器主要由濾光片、熱釋電探測元和前置放大電路幾部分組成,這些元件全部被真空封裝在一個(gè)金屬營內(nèi),防止外界環(huán)境對傳感器輸出信號(hào)的干擾。
1.2.2熱釋電紅外傳感器的工作原理
普通人體可以發(fā)出9～10μm的特定波長紅外線信號(hào),熱釋電紅外傳感器頂部的長方形窗口加有濾光片,可以使人體發(fā)出的9～10μm波長的紅外線通過,而將其他波長的紅外線濾除,并將檢測出的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出,不僅達(dá)到了檢測人體的功能,而且還提高了抗干擾能力。
1.3煙霧檢測單元
1.3.1煙霧傳感器的分類及選用
本設(shè)計(jì)是通過監(jiān)測煙霧的濃度來防范火災(zāi)的,煙霧傳感
器主要分為離子式煙霧傳感器、光電式煙霧傳感器和氣敏式煙霧傳感器三大類,它們各有優(yōu)點(diǎn),其主要特點(diǎn)及適用場合如表1所示。
表1煙霧傳感器分類及特點(diǎn)
煙霧傳感器分類
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離子式煙霧傳感器
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光電式煙霧傳感器
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氣敏式煙霧傳感器
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特點(diǎn)
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對微小的煙霧離子敏感
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對稍大的煙霧離子敏感
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可以檢測特定氣體的濃度
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適用場合
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適用于煙霧離子小、火災(zāi)蔓延快的場合
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適用于煙霧離子大、悶燒火災(zāi),正常情況下無煙霧火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生大量煙霧的場所
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適用于煙霧、酒精、甲烷、氫氣等的檢測
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M0一2氣體傳感器是氣敏式煙霧傳感器的典型型號(hào),對煙霧和可燃?xì)怏w敏感,靈敏度高,常用于家庭和工廠的火災(zāi)探測,基于此,本設(shè)計(jì)的煙霧傳感器選用M0一2氣體傳感器。1.3.2M0一2煙霧傳感器的工作原理
M0一2氣體傳感器使用的是二氧化錫(Sn02）半導(dǎo)體氣敏材料,當(dāng)煙霧傳感器所處環(huán)境中發(fā)生火災(zāi)或可燃性氣體泄漏時(shí),該傳感器的電導(dǎo)率隨著煙霧濃度的增大而增大,煙霧的濃度越大,電導(dǎo)率越大,輸出電阻越低,輸出的模擬信號(hào)越大。當(dāng)檢測到輸出信號(hào)時(shí),再通過LM393電壓比較器將檢測到的信號(hào)傳送給單片機(jī)。
2GSM模塊
2.1GSM模塊簡介
GlobalSyStemforMobileCommunicationS全球移動(dòng)通信系統(tǒng),簡稱為GSM,是現(xiàn)如今使用范圍最廣的移動(dòng)電話技術(shù)。GSM模塊是指將基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、GSM射頻芯片、功放器件等集成在一塊線路板上,具有獨(dú)立操作系統(tǒng)和基本通信功能的功能模塊,它的空中接口采用TDMA(TimediviSionmultipleacceSS）技術(shù)。
2.2GSM模塊的選用
SIM900A是一款功耗低、可靠性高、供電范圍寬的雙頻GSM模塊,可以快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸,短消息服務(wù)和傳真功能,SIM900A的功能框圖如圖2所示。
3軟件程序的實(shí)現(xiàn)
本裝置的軟件設(shè)計(jì)分為主程序和子程序兩部分。主程序是這個(gè)報(bào)警器控制系統(tǒng)的核心。子程序是一個(gè)個(gè)執(zhí)行模塊,用來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的所有實(shí)質(zhì)性功能。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化,收集熱釋電模塊和煙霧傳感器的輸出電壓信號(hào),根據(jù)收集到的輸出電壓信號(hào)的大小進(jìn)行報(bào)警和短信發(fā)送。
4結(jié)語
本文設(shè)計(jì)了一款基于51單片機(jī)和GSM模塊的住宅用智能報(bào)警器,這款報(bào)警器兼有防火和防盜的功能,還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程短信報(bào)警,滿足了人們外出時(shí)對家庭安全隱患進(jìn)行監(jiān)控的需求,且該裝置判斷準(zhǔn)確、操作方便、封裝體積小,便于進(jìn)行市場推廣,具有極其廣闊的市場前景和研發(fā)價(jià)值,該裝置未來將朝著體積更小、觀測角度更廣的方向發(fā)展。
