基于短信報(bào)警的煤氣檢測(cè)及通風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)

1、    基于短信報(bào)警的煤氣檢測(cè)及通風(fēng)裝置的設(shè)計(jì)    麥瑞彬+裴勝利摘要：本裝置是將煤氣泄漏等級(jí)分為輕度泄漏、嚴(yán)重泄漏兩個(gè)等級(jí)，根據(jù)煤氣泄漏的不同等級(jí)做出相應(yīng)的處理，本設(shè)計(jì)將gsm通信技術(shù)引入報(bào)警系統(tǒng)，采用芯片sim900a在發(fā)生事故時(shí)發(fā)送短信，使系統(tǒng)可通過(guò)gsm網(wǎng)絡(luò)的短信向外界報(bào)警，避免煤氣泄漏的事故發(fā)生。采取模塊化的設(shè)計(jì)思想，通過(guò)nrf905無(wú)線通信技術(shù)，將數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理分開成獨(dú)立模塊。本裝置主要分為兩大模塊：移動(dòng)采集終端與數(shù)據(jù)處理終端。針對(duì)以上兩個(gè)部分，本文將詳細(xì)闡述系統(tǒng)各部分的軟硬件設(shè)計(jì)，包括核心芯片的原理和外圍電路，芯片與芯片間的連接電路，

2、以及程序設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：煤氣泄漏檢測(cè)；avr單片機(jī)；gsm網(wǎng)絡(luò)通信；nrf905無(wú)線通信：tp273.2 ：a0 引言在現(xiàn)代智能家居中，氣體泄漏檢測(cè)報(bào)警及控制系統(tǒng)，對(duì)于提高燃?xì)馐褂迷O(shè)備的安全性和可靠性，具有非常重要的意義。本設(shè)計(jì)是個(gè)全新的家庭的氣體泄漏檢測(cè)報(bào)警和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能自動(dòng)判斷在有氣體泄漏濃度的級(jí)別，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)報(bào)警功能發(fā)送短信gsm，實(shí)現(xiàn)基于sim900a自動(dòng)發(fā)短信報(bào)警功能，并作出相應(yīng)的處理。利用avr單片機(jī)作為控制芯片，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、利用nrf905將移動(dòng)采集終端采集的數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)處理終端1。1 基于短信報(bào)警的煤氣泄漏檢測(cè)裝置的總體設(shè)計(jì)基于短信報(bào)警的煤氣泄漏檢測(cè)及通風(fēng)裝

3、置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該裝置為家庭用氣安全檢測(cè)使用的，移動(dòng)采集端可以安裝在廚房、浴室等使用煤氣的地方，數(shù)據(jù)處理終端可以安裝在大廳，這樣避免安裝在角落里無(wú)法搜索到gsm網(wǎng)絡(luò)，也便于人機(jī)交互。移動(dòng)采集終端通過(guò)煤氣傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集檢測(cè)，當(dāng)有煤氣泄漏時(shí)，煤氣傳感器的數(shù)字量輸出低電平激活atmega16單片機(jī)進(jìn)行聲光報(bào)警，將煤氣傳感器的模擬量輸出進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并通過(guò)nrf905無(wú)線傳輸裝置傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理終端。數(shù)據(jù)處理終端接收到信號(hào)后，根據(jù)煤氣泄漏的濃度分為兩個(gè)等級(jí)。當(dāng)輕度泄漏，數(shù)據(jù)處理終端，打開換氣扇，并發(fā)送一條警告短信給用戶。當(dāng)煤氣泄漏報(bào)警等級(jí)為嚴(yán)重泄漏的時(shí)候，再關(guān)閉電磁閥，以及短信

4、告知用戶發(fā)生嚴(yán)重泄漏了2。2 移動(dòng)采集模塊與數(shù)據(jù)處理模塊硬件設(shè)計(jì)移動(dòng)采集終端，主要的有氣體傳感器，atmega16控制芯片，nrf905的無(wú)線傳感器模塊和模塊lm7805三端穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器模塊asm1117。采用atmega16作為移動(dòng)采集終端的控制芯片，具有spi（serial peripheral interface-串行外設(shè)接口）通信功能，能夠與無(wú)線通訊模塊nrf905采取同步串口通信。并且具有八位adc功能，在接收到煤氣傳感器aout信號(hào)后進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)字信號(hào)通過(guò)無(wú)線通信模塊傳輸給數(shù)據(jù)處理終端。數(shù)據(jù)處理終端由于需要更強(qiáng)大的處理能力與更多的io端口，所以這里處理芯片采用atmeg

5、a128單片機(jī)，具體還有采用lcd12864模塊，sim900a模塊，聲光報(bào)警模塊，繼電器控制模塊等。3 移動(dòng)采集終端與數(shù)據(jù)處理終端的軟件設(shè)計(jì)裝置上電后，分別對(duì)i/o口、ad口、nrf905、spi進(jìn)行初始化。啟動(dòng)ad轉(zhuǎn)化對(duì)煤氣傳感器的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)。將轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量數(shù)據(jù)通過(guò)nrf905發(fā)送給數(shù)字處理終端。當(dāng)煤氣傳感器的數(shù)字量輸出為低電平時(shí)，蜂鳴器響。移動(dòng)采集終端軟件流程圖如圖1所示。裝置上電后，先對(duì)usart，spi單片機(jī)通信參數(shù)初始化；然后通過(guò)spi對(duì)nrf905進(jìn)行初始化；通過(guò)usart對(duì)sim900a進(jìn)行初始化。開機(jī)完畢，給預(yù)設(shè)置的手機(jī)號(hào)碼發(fā)送一條開機(jī)短信“gas dete

6、ction device to work”3。對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理，判斷當(dāng)前煤氣濃度泄漏的情況，并劃分為輕度泄漏與嚴(yán)重泄漏。輕度泄漏的時(shí)候，開啟通風(fēng)扇，聲光報(bào)警，并且通過(guò)短信“warning： mild gas leak”告知用戶，在安全的范圍內(nèi)，用戶可以選擇繼續(xù)作業(yè)，關(guān)閉聲光報(bào)警。當(dāng)有煤氣泄漏為嚴(yán)重等級(jí)的時(shí)候，處理終端立刻關(guān)閉電磁閥，開啟通風(fēng)扇，聲光報(bào)警，并且發(fā)送短信“danger： severe gas leak”告知用戶，立刻離開現(xiàn)場(chǎng)4。數(shù)據(jù)處理終端軟件流程圖、實(shí)物圖如圖2、圖3所示所示。4 總結(jié)與展望將本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)加入gsm短信報(bào)警裝置，能夠及時(shí)通知用戶，避免事故惡化，加入無(wú)線通信模塊

7、，可實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)據(jù)處理終端，多個(gè)數(shù)據(jù)采集終端。移動(dòng)采集終端可加入多種傳感器，可同時(shí)多地采集物理信息5。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)保留很多拓展功能，（1）移植cos嵌入式系統(tǒng)，可以多任務(wù)運(yùn)行，系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高。（2）增加更多的人機(jī)交互模式，如鍵盤輸入控制，短信輸入控制系統(tǒng)等。（3）gprs功能，利用sim900a模塊將采集的信息上傳到服務(wù)器。（4）采用多個(gè)移動(dòng)采集終端，多個(gè)傳感器的方式去分布式采集各樣的數(shù)據(jù)信息。對(duì)現(xiàn)代智能防災(zāi)滅火系統(tǒng)也具有現(xiàn)實(shí)重要的意義。系統(tǒng)也可以采用多個(gè)移動(dòng)采集終端，多個(gè)傳感器的方式去分布式采集多種數(shù)據(jù)信息。例如在大棚農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用，采集大棚濕度溫度二氧化碳濃度等信息，可實(shí)施自動(dòng)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管

8、理等。參考文獻(xiàn)1 王利興. 基于短信平臺(tái)的nms網(wǎng)管系統(tǒng)短信報(bào)警功能應(yīng)用與研究j. 金融科技時(shí)代，2014（06）：64652 王猛，陳浩，張耀. 燃?xì)鈭?bào)警器的分類與選擇. 沈陽(yáng)：企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，2007（09）：533 周未. 基于gsm網(wǎng)絡(luò)的防竊電實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案探討，南寧：廣西電業(yè)，2008，23（2）：23234 曹陽(yáng)，錢斌，程行. 可燃?xì)怏w報(bào)警器的現(xiàn)狀及原理. 上海：城市公用事業(yè)，1999，（5）：28305 李冬梅，黃元慶等. 幾種常見氣體傳感器的研究進(jìn)展. 北京：傳感器世界，2006，611作者簡(jiǎn)介麥瑞彬，2015年于天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院獲得學(xué)士學(xué)位。 科學(xué)與財(cái)富2017年