關於STC89C52微控制器的宿舍智慧防火報警系統設計論文

　　1 系統的總體設計

　　該智慧防火系統以STC89C52 微控制器為核心模組進行智慧控制。該系統的總體構成主要包括以下幾個部分:1 主控的STC89C52 微控制器2GSM 行動通訊模組3 無線傳輸模組的設計4實時時鐘電路5 防火資訊採集與處理模組6 溫溼度檢測模組與鍵盤顯示模組。該系統的設計是以微控制器為核心, 並將其與通訊技術和電子檢測技術相結合, 從而形成一個穩定的智慧化的防火報警系統。

　　GSM 行動通訊模組主要提供無線簡訊和資料傳輸的功能。STC89C52 微控制器透過依照GSM 通訊模組的通訊協議對其進行通訊並控制, 從而進行簡訊智慧收發。本系統以STC89C52 微控制器電路為核心, 控制連線在各子模組上。透過STC89C52 微控制器, 可監測室內溫度, 溼度, 以及室內可燃氣體和煙霧的濃度, 在資料異常時, 可透過控制GSM 行動通訊模組, 向預留的號碼進行簡訊報警。

　　在學生宿舍內部安裝資訊採集分析模組。當宿舍發生火災時, 與之相對應的防火報警探測器無線發射電路啟動發射無線接收模組在接收到無線訊號後, 向主控單片機發送中斷請求。主控微控制器響應中斷後, 讀出傳送訊號的報警器編碼比確定是哪個報警器發生異常, 由GSM 通訊模組對預先設定好的號碼進行簡訊報警, 簡訊內容也可預先設定, 說明具體的地址及聯絡人資訊等。

　　2 系統硬體設計

　　(1)STC89C52 微控制器的說明

　　STC89C52 是一種帶8K 位元組閃爍可程式設計可擦除只讀儲存器的低電壓，高效能COMOS8 的微處理器。STC89C52 主要功能包括相容MCS51 指令系統,8K 可反覆擦寫FlashROM,32個雙向I/O 口,256x8bit 內部RAM,3 個16 位可程式設計定時計數器,6 箇中斷源, 其中直接提供外部中斷處理可使用P3.2(INT0)或P3.3(INT1);1 個全雙工可程式設計標準序列口，其引腳為P3.0(RXD) 和P3.1(TXD);時鐘頻率0-24MHz2 個序列中斷, 可程式設計UART 序列通道,3 級加密位, 低功耗空閒和掉電模式, 軟體設定睡眠和喚醒功能等。該微控制器對於程式燒寫輸入非常方便,故用其作為主控系統。

　　(2)GSM 簡訊模組的簡介

　　GSM 簡訊的遠端控制系統, 能夠接收遠端預定義的簡訊息指令來控制8 路控制開關, 同時檢測4 路按鍵開關量並透過微控制器譯碼, 由GSM 簡訊模組傳送到遠端。鄭凌燕. 葛萬成(2006)針對GSM 具有實時, 方便, 快捷等優點對GSM 簡訊遠端控制系統進行了描述。當微控制器向GSM 簡訊模組傳送資訊時, 由4 路按鍵開關輸入資訊, 由微控制器將微控制器指令轉換成AT 指令後傳輸給GSM 簡訊模組, 由GSM 簡訊模組將資訊傳送給預留號碼, 實現遠端資訊傳輸控制的目的。本系統電路主要由四部分組成:GSM 簡訊模組, 微控制器, 控制電路, 顯示視窗。

　　(3) 無線傳輸模組設計

　　避開傳統有線連線系統的侷限弊端, 本系統採用無線傳輸方式。無線模組是利用無線技術進行無線傳輸的一種模組，主要由發射器，接收器和控制器組成。它的工作頻率：315MHZ/433MHZ( 本設計選用315MHZ), 其發射功率：≤ 500MW, 靜態電流：≤ 0.1UA, 發射電流：3 ～ 50MA, 它的工作電壓：DC3 ～ 12V。當工作電壓為3V 時, 在空曠地傳輸時距離約40 至50M, 當工作電壓為12V 時, 達到最優工作電壓, 空曠地傳輸距離約700-800M。除開無線發射模組外, 還有無線接收模組。平時未接收到發射出的訊號時, 輸出的只是雜亂的訊號; 當無線接收模組接收到發射訊號時, 經放大，變頻, 濾波等處理後輸出控制訊號, 送到相應的解碼晶片進行解碼, 解碼有效埠Vt也輸出高電平經過一個非門轉換送給微控制器的外部中斷0 介面。微控制器在接到外部中斷請求後, 執行外部中斷服務子程式，讀出資料碼, 確定發出訊號的感測器, 並進行簡訊報警。

　　(4) 溫溼度測量電路設計

　　本系統中溫溼度感測器採用新型溫溼度感測器。這款溫溼度感測器可給出全校準相對溼度及溫度值輸出，具有卓越的長期穩定性，溼度值輸出解析度為14 位，溫度值輸出解析度為12位，並可程式設計為12 位和8 位。其中，兩線制的串列埠設計，使外圍系統變得快速簡單，能耗低，體積小，不僅節省了資源，也簡化了微控制器的`程式設計，提高了精度。徐會東(2005)指出，在將STH11 與微控制器串列埠相連後, 初始化傳輸時, 應首先發出”傳輸開始”命令, 該命令可在SCK 為高時DATA 由高電平變為低電平, 並在下一個SCK 為高時將DATA 升高。接下來的命令順序包含三個地址位( 目前只支援”000”) 和5 個命令位, 當DATA 腳的ack 位處於地電位時, 表示SHT11 正確收到命令。如果與SHT11 感測器的通訊中斷, 下列訊號順序會使串列埠復位: 即當DATA 線處於高電平時, 觸發SCK9 次以上( 含9 次), 此後應再發一個”傳輸開始”命令。SHT11 利用兩隻感測器分別產生相對溼度, 溫度的訊號然後經過放大, 分別送至A/D 轉換器進行模/ 數轉換, 校準和糾錯。最後透過二線序列介面將相對溼度及溫度的資料送至微控制器處理, 微控制器對處理資料後進行數字顯示並作相應的控制。王海寧(2008)針對控制物件的特點, 在系統辨識的基礎上對系統的控制演算法進行了模擬研究, 最後針對溫控系統進行了實驗, 透過對實驗資料的分析表明本文所述的基於微控制器的溫度控制系統的設計的合理性和有效性。

　　(5) 可燃氣體濃度探測器的設計

　　感測器電路中最主要的期間就是QM-N10 氣敏半導體感測器，該器件在潔淨空氣中的阻值大約有幾十kΩ，接觸到可燃氣體時，電導率增大，電阻值急劇下降，下降幅度與瓦斯濃度在0.5% 以下成正比。一旦QM - N10 敏感到可燃氣體時,IC1A 的腳處於高電位，此時IC1A 的腳變為低電平，經IC1B 反相後變為高電平，多諧振盪器起振工作，三極體VT2 週期地導通與截止，於是由VT1、T2、C4、HTD 等構成的正反饋振盪器間歇工作，發出報警聲。與此同時，發光二極體LED1 閃爍。從而達到可燃氣體洩漏告警的目的。

　　3 系統軟體設計

　　本系統的重點為微控制器與簡訊模組串列埠通訊的設計, 因為它承擔著自動執行以及向外報警的功能。本系統採用非同步通訊方式, 非同步序列通訊規定了字元資料的傳遞方式, 即每個資料以相同的幀格式傳遞, 每一幀資訊由起始位, 資料位, 奇偶校驗位和停止位組成。STC89C52 微控制器的串列埠僅佔用了微控制器的P3.0和P3.1 腳。當非串列埠方式工作時, 這兩根口線還可以作為一般的I/O 口線使用。

　　宿舍防火智慧防火系統為宿舍火災預防工作提供了一條安全有效的途徑, 本系統透過以核心模組STC89C52 微控制器展開,與GSM 行動通訊模組相結合, 同時與新型溫溼度感測器, 可燃氣體濃度檢測器相結合, 設計了智慧防火報警系統。展現了現代科學技術的自動化, 智慧化的特點, 在平安校園建設方面起了積極的作用。