近年来，跟着各高校规划的扩展，在校生的人数不断增加，学生宿舍的不安定要素也越来越多，怎么有用地对宿舍进行监控现已成为一个亟待解决的问题。本体系正是在此基础上规划的一种智能防火报警装置。该体系是一种长途智能短信报警体系，可对学生宿舍内的火灾等不安全要素进行监控，如有警情可及时短信报警。体系自动化程度高、适用性强、电路规划牢靠，有利于高校的安全学校建造。
体系的整体规划
宿舍智能防火体系以STC89C52单片机和GSM短信模块为中心，如图1所示，体系整体构成包含主控STC89C52单片机、GSM移动通讯模块、实时时钟电路、防火信息收集与处理模块、温度湿度检测模块和键盘显现模块等。该体系的规划是将单片机操控、电子勘探和通讯技能相结合，然后构成一个牢靠的智能防火报警体系。
图1 体系整体构成框图
GSM短信息模块首要供给无线短信和数据传输功用。STC89C52单片机依照GSM短信通讯模块的通讯协议与之进行通讯，进行短信息的收发。STC89C52单片机电路接纳并解说短信息指令，操控衔接在体系上的各功用子模块。经过STC89C52单片机，可监测室内温度、湿度以及室内有毒气体和烟雾，在反常时依照预设的号码进行短消息报警。
在学生宿舍需求防备的部位装置前端警情收集和操控模块。此防火报警体系在一般情况下处于撤防情况，而当学生脱离宿舍时，把体系置于设防作业办法，装置在不同方位的温湿度传感器、无线气体传感器等不断地进行收集，并对从各个勘探器收集来的数据进行处理。一旦宿舍发生火灾等紧急情况时，与之相对应的防火报警勘探器无线发射电路发动发射，无线接纳模块在接纳到无线信号后向主控单片机发中止请求。主控单片机呼应中止后，读出发来报警信号的传感器编码并确定是哪个传感器发现了反常，并由GSM短信模块向预先设置好的报警号码进行短信报警，报警号码可所以宿舍管理员，也可所以公安或武警消防部分，短信内容能够显现出报警的内容、具体地址及联系人等信息。
体系硬件规划
GSM短信模块的简介与挑选
GSM(Global System for Mobile Communication)体系是现在依据时分多址技能的移动通讯体系中比较老练、完善、运用最广泛的一种体系，GSM的短信息体系具有便利便利、廉价的特色，为长途监控供给了一种新的技能手段。运用GSM短消息功用能够做成传输各种检测、监控数据信号和操控指令的数据通讯体系，能广泛用于长途监控、个人通讯终端等。手机GSM网络现在现已十分老练，运用手机短信来完结报警、传输数据是一个十分不错的挑选。
经过归纳比较，体系选用内嵌TCP/IP协议栈的GPRS模块SIM300，该模块能够完结数据传输的透明性，在运用时用户只需求经过AT指令来完结相应参数的设置，然后完结网络的互联互通。SIM300是SIMCOM公司出产的GSM/GPRS模块。该模块体积相对比较细巧，可广泛运用于长途抄表、遥控遥测、安全监控等以及其他移动数据通讯体系。移动通讯模块实际上是将手机的基频、中频、射频整合到一块，然后用铝合金封装，模块里边包含物理层软件和2、3层的通讯协议软件。模块有必要合作相应的外围电路才可作业，如SIM卡衔接电路、供电电路、RS232串口衔接电路等。在SIM300的接口电路规划中选用浙江晶控电子有限公司开发的JB35G开发板，它可为SIM300移动通讯模块供给一套比较完好的电路。
STC89C52单片机
本体系选用台湾宏晶公司出产的STC89C52单片机。STC89C52单片机是与INTEL MCS-51系列单片机彻底兼容的一种高性能低功耗的8位微操控器，它选用CMOS工艺制作，具有40个引脚，片内带8KB的可编程的闪存作程序存储器;片内带256字节RAM;供给32条I/O引脚，大部分引脚都可作数字和脉冲输入或输出;3个16位守时计数器，6个中止源，其间直接供给外部中止处理可运用P3.2(INT0)或P3.3(INT1);1个全双工可编程规范串行口，其引脚为P3.0(RXD)和P3.1(TXD);时钟频率可达0~24MHz;具有睡觉情况，指令体系与8031指令体系彻底兼容。用STC供给的STC-ISP.exe东西能够将程序代码下载入单片机，程序烧写十分便利，故本体系选用STC89C52单片机作为主控中心。
图2 315MHz无线发射模块原理图
无线传输模块规划
传统的安全防备工程是选用有线的办法衔接报警探头和防火报警主机，这种办法牢靠性高，但受传输间隔、布线、可变性等多种要素的限制，局限性很强，工程装置困难，因而，本规划选用一种作业频率为315MHz的无线传输模块，它选用声表谐振器稳频，频率稳定度极高。它与台湾普城公司出产的通用编解码芯片PT2262/PT2272配套运用，很便利完结无线收发的功用。该无线模块具有较宽的作业电压规模3V~12V，当发射电压为3V时，空旷地传输间隔约20米~50米，发射功率较小;当电压5V时约100米~200米;当电压9V时约300米~500米;当发射电压为12V时，为最佳作业电压，具有较好的发射作用，发射电流约60毫安，空旷地传输间隔700米~800米，发射功率约500毫瓦。
PT2226/PT2272是一种CMOS工艺制作的低功耗低价位通用编解码芯片。PT2262用于无线发射电路。PT2262输出的编码信号经过发射模块发射出去，并由主机这边的接纳模块接纳后传送给PT2272。当两者地址匹配后，PT2272履行解码，置Vt脚为高电平，数据位输出相应的数据。图2所示为无线发射模块，图中R315A为声外表谐振器，谐振频率为315MHz，发射模块所发射的射频信号的频率为315MHz。把传感器的输出衔接到编码发动端上，当传感器检测到反常时，输出低电平，编码发动端有用，编码集成PT2262开端作业，它依据数据输入端D0~D3的电平进行编码，编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完好的码字。该编码信号经无线数据发射模块进行调制后经天线发射到周围的空间。
无线接纳模块如图3所示，模块为超再生接纳电路。平常无线接纳模块没有接纳到315MHz信号时，输出的仅仅凌乱的信号，解码集成芯片PT2272-M4输出端D0~D3均为低电平。当无线接纳模块接纳到空间的315MHz信号时，经扩大、变频、滤波等处理后输出操控信号，送到解码芯片PT2272-M4的第十四脚进行解码，发射部分PT2262的地址与PT2272-M4的地址端的电平情况共一起，PT2272-M4的数据端管脚D0~D3输出与PT2262数据端对应的电平，解码有用端口Vt也输出高电平经过一个非门转化送给单片机的外部中止0接口。单片机在接到外部中止请求后，履行外部中止服务子程序，读出数据码，确定是那个传感器发来的报警信号，发送对应的报警短信给用户。
图3 315MHz无线接纳模块原理图
温湿度丈量电路规划
在本规划中，温湿度的检测选用瑞士SENSIRION公司出产的SHT10。SHT1x系列产品是一款高度集成的温湿度传感器芯片，供给全标定的数字输出。传感器包含一个%&&&&&%性聚合体测湿灵敏元件、一个用能隙资料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转化器以及串行接口电路完结无缝衔接。每个传感器芯片都在极为准确的湿度腔室中进行标定，以镜面冷凝式湿度计为参照。校准系数以程序办法存储在内存中，在校对的进程中运用。两线制的串行接口，使外围体系集成变得快速而简略，细小的体积、极低的功耗、较强的抗干扰才能、免外围电路及全交换等特色，不只节省了单片机的I/O口资源，简化了单片机的程序规划，还提高了丈量精度，减少了体系规划本钱。SHT10湿度丈量规模为0~100%RH，湿度丈量精度为±4.5%RH，温度丈量规模为-40~123.8℃，温度丈量精度为±0.4℃。
SHT10传感器选用二总线进行通讯，串行时钟输入线SCK用于微处理器与SHT10之间的通讯同步。图4所示为SHT10和单片机衔接电路，串行数据DATA三态引脚用于外部数据的输入和内部数据的输出，这儿的数据包含温湿度数字值及操控指令。DATA在SCK时钟下降沿之后改动情况，并仅在SCK时钟上升沿有用。在SCK时钟高电平常，微操控器能够和SHT10进行数据传输，在数据传输期间，数据线有必要保持稳定。为了防止信号抵触，微操控器仅将数据线拉低，在需求输出高电平的时分，微操控器将引脚置为高阻态，由外部的上拉电阻将信号拉至高电平。其根本作业原理是单片机对SHT10发动传输后，单片机向SHT10宣布指令。SHT10运用两只传感器别离发生相对湿度、温度的信号然后经过扩大，别离送至A/D转化器进行模/数转化、校准和纠错，最终经过二线串行接口将相对湿度及温度的数据送至单片机处理，单片机对处理数据后进行数字显现并作相应的操控。
图4 SHT10和单片机衔接电路图
可燃气体勘探器的规划
本体系选用具有高灵敏度、高稳定性的QM-N10半导体气敏传感器勘探可燃气体，它是一种选用陶瓷半导体工艺的烧结型器材。半导体气敏传感器是运用气体在半导体外表的氧化—复原反响导致灵敏元件阻值发生改变而制成的，气敏电阻器的阻值跟着吸附气体的数量和品种而改动，也便是说非电量气体的氧化—复原反响进程导致电阻值发生改变。据此特性，人们能够从阻值的改变情况得知吸附气体的情况。
其电路规划如图5所示，当QM-N10气敏半导体传感器在洁净空气中时，A、K两点间的电阻很大，阻值大约有几十KΩ，流过RP4的电流很小，K点为低电位，三级管不导通输出为低电平。当接触到含有有毒气体的空气时，A、K两点间的电阻敏捷下降，K点电位升高，三级管导通输出为高电平。
图5 QM-N10气敏传感器电路图
时钟电路规划
实时时钟为体系供给时钟和日历的功用。本体系中选用Dallas公司出产的DS1302，该芯片是一种高性能、低功耗、附加31字节静态RAM的时钟芯片，可经过简略的串行总线与单片机进行通讯。选用双电源供电，可设置备用电源充电办法，芯片为8引脚小型DIP封装。DS1302选用三线接口与单片机进行同步通讯，与单片机的接口电路如图6所示。
图6 DS1302与单片机接口电路图
人机交互电路规划
液晶显现电路规划
在本规划中液晶模块首要显现报警体系的作业情况，如室内温湿度情况、实时时钟显现等。显现电路运用带中文字库的LCD12864，它能够显现8×4行16×16点阵的汉字，也可完结图形显现。
键盘电路规划
键盘电路是人机对话的重要组成部分，它首要完结向单片机输入数据、传输指令等功用。键盘是运用机械金属点的结合和断开来完结信息的输入。一个键盘实际上便是一个开关，单片机依据I/O线的凹凸电平来判别一个按键的开关情况。微处理器所选用的键盘有两种：全编码键盘和非编码键盘。本规划中选用非编码键盘操控。键盘常用的办法有矩阵键盘和独立键盘两种办法，本规划选用独立键盘办法，独立按键的各键彼此敌对，互不影响，软件辨认简略。
单片机与短信模块串口通讯规划
本规划的要点部分是单片机与JB35G短信模块的通讯，它承担着向外报警通讯功用。一般有串行通讯和并行通讯两种办法。串行通讯是指数据字节是一位一位串行的传送，经过串行接口完结。依据信息的传送方向，串行通讯能够分为单工、半双工和全双工三种。串行通讯按通讯办法可分为同步通讯和异步通讯。JB35G移动通讯模块的通讯办法为异步通讯，所以本规划也要选用异步通讯办法，异步串行通讯规则了字符数据的传递格局，即每个数据以相同的帧格局传递，每一帧信息由开端位，数据位，奇偶校验位和中止位组成。
STC89C52单片机有一个作业在异步通讯办法下的全双工串行口。全双工的串行通讯只需求一根输出线和一根输入线。STC89C52单片机的串口仅占用了单片机的P3.0(10脚)和P3.1(11脚)，别离为接纳端RXD和发送端TXD。当非串口办法作业时，这两根口线还能够作为一般的I/O口线运用。STC89C52的串口内部结构如图7所示。
图7 STC89C52单片机的串口内部结构图
体系软件规划
作为智能防火体系中心的主控单片机首要完结接纳各监控子功用模块发送来的信息，并经过串口与GSM通讯模块发送相应的短信息到用户的手机。
当体系上电或许复位时，单片机开端运转主程序，其流程图如图8所示。主程序首要完结I/O口、液晶显现、串口、守时器、时钟、敞开外部中止及串口中止等初始化设置，然后履行读温湿度、读时钟和键盘扫描子程序并在液晶屏上显现。之后体系开端等候中止，在单片机相应中止后进入各自的中止服务子程序。各个防火监控模块经过外部中止0请求中止，发送接纳短消息经过串口中止进行。
图8 体系主程序流程图
结束语
宿舍智能防火报警体系为宿舍安防供给了一条可行途径。鉴于宿舍防火的根本需求，本规划依据STC89C52单片机，选用老练牢靠的GSM移动网络，一起运用多传感器检测，规划了智能报警体系。本文介绍了体系的整体构成，要害模块的衔接办法以及软件完结的流程图。该体系具有智能化、自动化特色，关于大学生宿舍的安全建造具有重要意义。
