智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。本實(shí)用新型的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、AD轉(zhuǎn)換模塊、煙霧采集模塊、溫度采集模塊、噴水電機(jī)模塊、LCD液晶顯示模塊、GSM模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、矩陣鍵盤模塊以及電源模塊。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度、環(huán)境溫度，并具有聲光報(bào)警、短信提醒和噴水滅火功能，同時(shí)用戶可以根據(jù)實(shí)際情況自己設(shè)定報(bào)警上限，進(jìn)而通過(guò)手機(jī)短信遠(yuǎn)程預(yù)警方式使得用戶能夠及時(shí)掌握環(huán)境的安全狀況。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉，大大降低了嚴(yán)重火災(zāi)發(fā)生的可能。
【專利說(shuō)明】
智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及環(huán)境安全災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用GSM通信、傳感器和單片機(jī)的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中華人民共和國(guó)公安部提供數(shù)據(jù):2008年全國(guó)全年發(fā)生火災(zāi)13.3萬(wàn)起，死亡1385人，直接財(cái)產(chǎn)損失15億元，在我們的日常生活中也處處潛伏著火災(zāi)隱患，因此做好火災(zāi)的及時(shí)報(bào)警并做好相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，就能減少人身和財(cái)產(chǎn)損失。目前，智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)單報(bào)警設(shè)備，而是融入和集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器應(yīng)用等各領(lǐng)域知識(shí)，相信伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能化的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。
[0003]單片機(jī)體具有積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，功耗低、擴(kuò)展靈活和使用方便的優(yōu)點(diǎn)，其廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，通過(guò)集成各種類型的傳感器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種測(cè)量物理量的信息轉(zhuǎn)換和控制，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不可或缺的一個(gè)部分。
[0004]GSM模塊是繼GSM手機(jī)外又一種非常重要的GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的終端設(shè)備。它是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與GSM無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)相結(jié)合的一種數(shù)據(jù)終端設(shè)備，因此也叫做無(wú)線調(diào)制解調(diào)器。它的出現(xiàn)給GSM的發(fā)展注入了新的活力，改變了傳統(tǒng)的以話音為主的通信手段，打開了GSM網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信及其應(yīng)用的大門。一般來(lái)說(shuō)，凡是使用調(diào)制解調(diào)器的地方大多數(shù)都可以用GSM模塊來(lái)代替。由于GSM模塊不受地域，線路的影響，所以基于這種模塊，以GSM網(wǎng)絡(luò)作為無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以開發(fā)出多種前景極其樂(lè)觀的各類應(yīng)用。本實(shí)用新型發(fā)明采用的GSM短信功能，可以使某些控制達(dá)到“零距離”，由于短信息的費(fèi)用低廉，因此可以直接取代傳統(tǒng)的無(wú)線遠(yuǎn)程遙測(cè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為提高遠(yuǎn)程火災(zāi)預(yù)警的安全性和有效性，本實(shí)用新型提供一種智能、簡(jiǎn)單、便捷的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的特征包括:其組成包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、AD轉(zhuǎn)換模塊、煙霧采集模塊、溫度采集模塊、噴水電機(jī)模塊、LCD液晶顯示模塊、GSM模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、矩陣鍵盤模塊以及電源模塊。
[0007]I)所述單片機(jī)控制系統(tǒng)包括:單片機(jī)STC89C52引腳40的VCC連接正極5V，而引腳20的VSS連接電源地端。
[0008]2)所述AD轉(zhuǎn)換模塊包括:芯片ADC0832通過(guò)引腳5、6連接單片機(jī)的？2.2端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送;其引腳I接單片機(jī)的P2.4端口，進(jìn)行片選，低電平時(shí)開通AD模塊;其引腳7接單片機(jī)的P2.3端口；引腳4直接接地；引腳8直接連接電源模塊。
[0009]3)所述煙霧采集模塊包括:MQ-2煙霧傳感器通過(guò)引腳4、6送給AD轉(zhuǎn)換模塊ADC0832的引腳2進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，其引腳1、3直接連接電源，引腳5通過(guò)電阻接地。
[0010]4)所述溫度采集模塊包括:芯片DS18B20的引腳I直接接地，引腳3直接連接電源，引腳2接一個(gè)上拉電阻和單片機(jī)STC89C52的P2.3端口來(lái)完成對(duì)總線的上拉。
[0011]5)所述噴水電機(jī)模塊包括:噴水電機(jī)通過(guò)一個(gè)三極管的基極串連一個(gè)2K的電阻連接到單片機(jī)的P3.7端口。
[0012]6)所述LCD液晶顯示模塊包括:芯片LCD160 2的引腳I直接接地，引腳2直接連接電源，引腳3連接一個(gè)電阻后接地，引腳4、5、6分別接單片機(jī)的P2.7、P2.6、P2.5端口，引腳7到引腳14依次連接單片機(jī)的P0.0到P0.7端口，引腳15直接連接電源，引腳16直接接地。
[0013]7)所述GSM模塊包括:芯片TC35分別與單片機(jī)的P3.0端口和P3.1端口連接。
[0014]8)所述蜂鳴器報(bào)警模塊包括:通過(guò)三極管基極串連一個(gè)電阻與單片機(jī)的P3.2端口連接。
[0015]9)所述矩陣鍵盤模塊包括:由16個(gè)按鍵組成，其中4橫行分別接單片機(jī)的P14、P15、P16、P17端口，4豎行分別接單片機(jī)的P10、P11、P12、P13端口。
[0016]1)所述電源模塊包括:輸出5V直流電壓給整個(gè)系統(tǒng)供電。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0018]1.所述一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，使用GSM通信模塊與單片機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)發(fā)送短信通知用戶，智能化程度高，無(wú)需人為控制。
[0019]2.所述一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，采用分模塊設(shè)計(jì)方法，整個(gè)裝置易于拆卸和組裝。
[0020]3.所述一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，采用傳感器實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞奖Ｕ仙a(chǎn)與生活環(huán)境的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒現(xiàn)象的發(fā)生，在防火、防爆和安全生產(chǎn)中具有廣闊的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
[0022]圖2為系統(tǒng)整體電路原理圖
[0023]圖3為單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖
[0024]圖4為煙霧傳感器原理圖
[0025]圖5為AD轉(zhuǎn)換原理圖
[0026]圖6為溫度傳感器原理圖
[0027]圖7為IXD顯示原理圖
[0028]圖8為蜂鳴器報(bào)警電路原理圖
[0029]圖9為噴水電機(jī)電路原理圖
[0030]圖10為GSM模塊與單片機(jī)232通信連接原理圖
[0031]圖11為矩陣鍵盤原理圖
[0032]圖12為電源接口電路原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0034]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型所述電路包括:單片機(jī)最小系統(tǒng)作為整個(gè)系統(tǒng)的CPU模塊、ADC0832轉(zhuǎn)換模塊、MQ-2煙霧傳感器采集模塊、DS18B20溫度采集模塊、噴水電機(jī)模塊、IXD160 2液晶顯示模塊、GSM模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、矩陣鍵盤模塊以及電源接口電路。通過(guò)MQ-2煙霧傳感器實(shí)時(shí)獲取可燃?xì)怏w濃度、DS18B20溫度傳感器獲得火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度，并通過(guò)LCD1602芯片液晶顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)濃度或溫度超過(guò)限定值時(shí)則能夠完成聲光報(bào)警、GSM短信提醒和噴水滅火功能，便于人們及時(shí)掌握環(huán)境的安全狀況，提高安全系數(shù)。
[0035]如圖3所示，主板的單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路構(gòu)成。單片機(jī)最小系統(tǒng)中單片機(jī)為STC89C52ATC89C52單片機(jī)的工作電壓范圍為4V-5.5V，所以通常給單片機(jī)外界5V直流電源。連接方式為單片機(jī)中的40腳VCC接正極5V，而20腳VSS接電源地端。XTALl和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出，18腳、19腳接有振蕩電路，其中晶振頻率為
11.0592MHz。當(dāng)給單片機(jī)加上工作所需直流電源時(shí)，振蕩器就開始振蕩起來(lái)。振蕩電路的目的是為單片機(jī)工作提供所需的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。其中18腳和19腳分別對(duì)地接了一個(gè)1yF的電容，目的是防止單片機(jī)自激。同時(shí)在9腳也就是RST端外接了一個(gè)復(fù)位電路，目的是使單片機(jī)上電開始工作時(shí)，內(nèi)部電路從初始狀態(tài)開始工作。本系統(tǒng)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路，需要連接上拉電阻來(lái)提高輸出高電平的值。
[0036]如圖4所示，MQ-2煙霧傳感器是以清潔空氣中電導(dǎo)率較低的金屬氧化物二氧化錫為主體的N型半導(dǎo)體氣敏元件。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在煙霧氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中煙霧氣體濃度的增加而增大。在設(shè)計(jì)報(bào)警器時(shí)只要使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。此模塊的MQ-2煙霧傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)的煙霧濃度值經(jīng)過(guò)通過(guò)4、6引腳送給ADC0832的2引腳進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的電壓值，其1、3腳直接連接電源，引腳5通過(guò)電阻接地。
[0037]如圖5所示，ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0-5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32ys，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是05、0^、00、01。但由于00端與01端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。本系統(tǒng)將ADC0832模塊通過(guò)5、6引腳連接單片機(jī)的P2.2端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送;其引腳I接單片機(jī)的P2.4端口，進(jìn)行片選，低電平時(shí)開通AD模塊;其引腳7接單片機(jī)的P2.3端口；引腳4直接接地；引腳8直接連接電源。
[0038]如圖6所示，DS18B20溫度傳感器的數(shù)字溫度輸出通過(guò)“Ι-Wire”總線(Ι-Wire是一種獨(dú)特的數(shù)字信號(hào)總線協(xié)議，它將獨(dú)特的電源線和信號(hào)線復(fù)合在一起，僅使用一條口線;每個(gè)芯片唯一編碼，支持聯(lián)網(wǎng)尋址、零功耗等待等，是所需硬件連線最少的一種總線)這種獨(dú)特的方式，可以使多個(gè)DS18B20方便地組建成傳感器網(wǎng)絡(luò)，為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的建立和組合提供了更大可能性。本系統(tǒng)中DS18B20芯片的引腳I直接接地，引腳3直接連接電源，2引腳接一個(gè)上拉電阻和單片機(jī)STC89C52的P2.3端口來(lái)完成對(duì)總線的上拉。
[0039]如圖7所示，智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)通過(guò)分別設(shè)定溫度和煙霧的上限值來(lái)啟動(dòng)報(bào)警裝置，即需要顯示模塊能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前的溫度值和煙霧值。LCD1602是指顯示的內(nèi)容為16X2，即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊(顯示字符和數(shù)字)正好滿足設(shè)計(jì)的需要。因此本系統(tǒng)中顯示模塊采用IXD1602液晶顯示模塊。IXD1602液晶顯示芯片的引腳I直接接地；引腳2直接連接電源；引腳3是灰度調(diào)節(jié)引腳，灰度正常時(shí)是0.5-1V左右，因此需接一個(gè)電阻接地，得到所需電壓；引腳4、5、6分別接單片機(jī)的P2.7、P2.6、P2.5端口；引腳7-引腳14依次接單片機(jī)的P0.0-P0.7端口；引腳15直接接電源；引腳16直接接地。
[0040]如圖8所示，蜂鳴器報(bào)警電路通過(guò)三極管基極串連一個(gè)電阻與單片機(jī)P3.2端口連接，通過(guò)單片機(jī)給P3.2高低電平來(lái)控制蜂鳴器是否報(bào)警。
[0041]如圖9所示，噴水電機(jī)電路通過(guò)一個(gè)三極管的基極串連一個(gè)2K的電阻接到單片機(jī)的P3.7端口，通過(guò)給P3.7端口高低電平來(lái)控制噴水電機(jī)的開啟與停止。
[0042]如圖1O所示，本系統(tǒng)采用Siemens最新推出的新一代GSM模塊——TC35模塊，使用232電平通信，可使用單片機(jī)板上的DB9C0M頭與模塊上的DB9 COM頭交叉相連成GND—GND方式。GSM模塊分別與單片機(jī)的P3.0端口和P3.1端口相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。TC35模塊的基帶處理器集成了一個(gè)與IS07816-3 IC Card標(biāo)準(zhǔn)兼容的SM接口。為了適合外部的SM接口，該接口連接到主接口((ZIF連接器)。冗35在ZIF連接器上為SM卡接口預(yù)留了6個(gè)引腳，所添加的CCIN引腳用來(lái)檢測(cè)SIM卡支架中是否插有SIM卡。當(dāng)插入SIM卡，該引腳置為高電平，系統(tǒng)方可進(jìn)入正常工作狀態(tài)。但是目前移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商所提供的SIM卡均無(wú)CCIN引腳，所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)將引腳CCIN與CCVCC相連。
[0043 ]如圖11所示，矩陣鍵盤由16個(gè)按鍵組成，4橫行分別接單片機(jī)的P14、P15、P16、P17端口，4豎行分別接單片機(jī)的？10、？11、？12、？13端口。其中32為手動(dòng)報(bào)警鍵;34為取消報(bào)警鍵;S5為設(shè)置鍵;S9為加鍵;S13為減鍵S17為退出設(shè)置鍵。在GSM設(shè)置手機(jī)號(hào)碼的界面下:S2、33、34、36、37、38、310、311、312、以及315分別對(duì)應(yīng)數(shù)字1-9和0;316為刪除號(hào)碼鍵。
[0044]如圖12所示，電源接口電路的主要功能是輸出5V直流電壓給整個(gè)系統(tǒng)供電，其中Pl為電源接口。
[0045]以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫猓绢I(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特征包括:其組成包括單片機(jī)控制系統(tǒng)、AD轉(zhuǎn)換模塊、煙霧采集模塊、溫度采集模塊、噴水電機(jī)模塊、LCD液晶顯示模塊、GSM模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、矩陣鍵盤模塊以及電源模塊； 1)所述單片機(jī)控制系統(tǒng)包括:單片機(jī)STC89C52引腳40的VCC連接正極5V，而引腳20的VSS連接電源地端； 2)所述AD轉(zhuǎn)換模塊包括:芯片ADC0832通過(guò)引腳5、6連接單片機(jī)的？2.2端口進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，引腳I接單片機(jī)的P2.4端口，進(jìn)行片選，低電平時(shí)開通AD模塊，引腳7接單片機(jī)的P2.3端口，引腳4直接接地，引腳8直接連接電源模塊； 3)所述煙霧采集模塊包括:MQ-2煙霧傳感器通過(guò)引腳4、6送給AD轉(zhuǎn)換模塊ADC0832的引腳2進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，引腳1、3直接連接電源，引腳5通過(guò)電阻接地； 4)所述溫度采集模塊包括:芯片DS18B20的引腳I直接接地，弓I腳3直接連接電源，引腳2接一個(gè)上拉電阻和單片機(jī)STC89C52的P2.3端口來(lái)完成對(duì)總線的上拉； 5)所述噴水電機(jī)模塊包括:噴水電機(jī)通過(guò)一個(gè)三極管的基極串連一個(gè)2K的電阻連接到單片機(jī)的P3.7端口； 6)所述LCD液晶顯示模塊包括:芯片LCD1602的引腳I直接接地，引腳2直接連接電源，弓丨腳3連接一個(gè)電阻后接地，引腳4、5、6分別接單片機(jī)的P2.7、P2.6、P2.5端口，引腳7到引腳14依次連接單片機(jī)的P0.0到P0.7端口，引腳15直接連接電源，引腳16直接接地； 7)所述GSM模塊包括:芯片TC35分別與單片機(jī)的P3.0端口和P3.1端口連接； 8)所述蜂鳴器報(bào)警模塊包括:通過(guò)三極管基極串連一個(gè)電阻與單片機(jī)的P3.2端口連接； 9)所述矩陣鍵盤模塊包括:由16個(gè)按鍵組成，其中4橫行分別接單片機(jī)的P14、P15、P16、P17端口，4豎行分別接單片機(jī)的P10、P11、P12、P13端口； 10)所述電源模塊包括:輸出5V直流電壓給整個(gè)系統(tǒng)供電。
【文檔編號(hào)】A62C37/00GK205608945SQ201620268714
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】陶洪峰, 王方, 董曉齊, 劉艷
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)