基于STC89C52單片機的宿舍智能防火報警系統設計

圖4 SHT10和單片機連接電路圖

可燃氣體探測器的設計

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

其電路設計如圖5所示，當QM-N10氣敏半導體傳感器在潔凈空氣中時，A、K兩點間的電阻很大，阻值大約有幾十KΩ，流過RP4的電流很小，K點為低電位，三級管不導通輸出為低電平。當接觸到含有有毒氣體的空氣時，A、K兩點間的電阻迅速下降，K點電位升高，三級管導通輸出為高電平。

圖5 QM-N10氣敏傳感器電路圖

時鐘電路設計

實時時鐘為系統提供時鐘和日歷的功能。本系統中采用Dallas公司生產的DS1302，該芯片是一種高性能、低功耗、附加31字節(jié)靜態(tài)RAM的時鐘芯片，可通過簡單的串行總線與單片機進行通訊。采用雙電源供電，可設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進行同步通信，與單片機的接口電路如圖6所示。

圖6 DS1302與單片機接口電路圖

人機交互電路設計

液晶顯示電路設計

在本設計中液晶模塊主要顯示報警系統的工作狀況，如室內溫濕度狀況、實時時鐘顯示等。顯示電路使用帶中文字庫的LCD12864，它可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。

鍵盤電路設計

鍵盤電路是人機對話的重要組成部分，它主要實現向單片機輸入數據、傳輸命令等功能。鍵盤是利用機械金屬點的結合和斷開來實現信息的輸入。一個鍵盤實際上就是一個開關，單片機根據I/O線的高低電平來判斷一個按鍵的開關狀態(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。本設計中采用非編碼鍵盤控制。鍵盤常用的模式有矩陣鍵盤和獨立鍵盤兩種方式，本設計采用獨立鍵盤形式，獨立按鍵的各鍵相互對立，互不影響，軟件識別簡單。

單片機與短信模塊串口通信設計

本設計的重點部分是單片機與JB35G短信模塊的通信，它承擔著向外報警通信功能。通常有串行通信和并行通信兩種方法。串行通信是指數據字節(jié)是一位一位串行的傳送，通過串行接口實現。根據信息的傳送方向，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移動通信模塊的通信方式為異步通訊，所以本設計也要采用異步通訊方式，異步串行通訊規(guī)定了字符數據的傳遞格式，即每個數據以相同的幀格式傳遞，每一幀信息由起始位，數據位，奇偶校驗位和停止位組成。

STC89C52單片機有一個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單片機的串口僅占用了單片機的P3.0(10腳)和P3.1(11腳)，分別為接收端RXD和發(fā)送端TXD。當非串口方式工作時，這兩根口線還可以作為一般的I/O口線使用。STC89C52的串口內部結構如圖7所示。

圖7 STC89C52單片機的串口內部結構圖

系統軟件設計

作為智能防火系統核心的主控單片機主要完成接收各監(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)送相應的短信息到用戶的手機。

當系統上電或者復位時，單片機開始運行主程序，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、定時器、時鐘、開放外部中斷及串口中斷等初始化設置，然后執(zhí)行讀溫濕度、讀時鐘和鍵盤掃描子程序并在液晶屏上顯示。之后系統開始等待中斷，在單片機相應中斷后進入各自的中斷服務子程序。各個防火監(jiān)控模塊通過外部中斷0申請中斷，發(fā)送接收短消息通過串口中斷進行。

圖8 系統主程序流程圖

結束語

宿舍智能防火報警系統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，本設計基于STC89C52單片機，采用成熟可靠的GSM移動網絡，同時利用多傳感器檢測，設計了智能報警系統。本文介紹了系統的總體構成，關鍵模塊的連接方式以及軟件實現的流程圖。該系統具有智能化、自動化特點，對于大學生宿舍的安全建設具有重要意義。