【正文】 ons[J].2020:189. 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 26 頁 共 43 頁 附錄 A The Design and Implementation of A Wireless Data Transceiver Abstract—We designed a wireless data transceiver which is based on ATMEGA128 controller and SIM900A. By using the SIM900A chip, it can send data wirelessly through GSM/ GPRS, and by using the ATMEGA128 controller, it can process the data, order and control SIM900A, and then we can transfer data to the remote terminal wirelessly. According to a large number of experiments, we know that: this system is stable, at low cost, easy to take the secondary development, and it will be applied widely in the further. Keywords—SIM900A。這除了自 身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的 。 軟件程序設(shè)計(jì)部分遇到了很多問題，也暴露了自 己 C 語言編程缺乏實(shí)際練習(xí)，自己在實(shí)際程序修改過程中，也意識到雖然 C 語言較匯編語言簡單明了，但對于單片機(jī)的編程，學(xué)好匯編語言同樣重要，有助于理解和利用好 C 語言編寫程序。 基于 SIM900A的天然氣報(bào)警遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，將現(xiàn)在人們最常用的通信工具手機(jī)與天然氣報(bào)警控制系統(tǒng)結(jié)合起來，使用戶更加方便快捷的掌握相關(guān)信息，以便在無人的情況下實(shí)時監(jiān)測環(huán)境。一直進(jìn)行 A/D 采集，當(dāng)采集的傳感器的數(shù)據(jù)超過所設(shè)定的預(yù)置數(shù)據(jù)時，繼電器打開，排氣扇通電旋轉(zhuǎn)；蜂鳴器響， LED燈交替閃爍； SIM900A模塊發(fā)送短信給特定用戶。 系統(tǒng)時鐘的選擇，外部時鐘為 12Mhz,因?yàn)橄到y(tǒng)對速度要求不高，為了避免高速系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定，我通過系統(tǒng)初始化函數(shù)軟件的方法，進(jìn)行時鐘分頻，最后穩(wěn)定為 1MHz。測試能否正常工作。 SIM900A的流程圖如圖 。此系統(tǒng)的原理圖如圖 所示。即將單個的字符轉(zhuǎn)換為由四位的‘ 0’ ‘ 9’、‘ A’ ‘ F’的數(shù)字和字母組成的字符串。 Block模式需要手機(jī)生產(chǎn)廠家提供驅(qū)動支持，已經(jīng)逐 漸被 PDU模式取代。 SIM900A 模塊中與 SMS 有關(guān)的 GSM AT 指令介紹。 AT 命令是一套用于對 GSM 模塊控制的命令，通常以“ AT”開頭。這些產(chǎn)品可以很容易向 GPRS領(lǐng)域過度，您將會發(fā)現(xiàn)花費(fèi)較少的成本就能享受到 GPRS技術(shù)帶給您的方便快捷 [10]。 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。銜鐵在彈簧的拉力作用下回到原來的位置，動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)分開，工作電路被切斷，小燈泡 L 不發(fā)光。 電磁繼電器的構(gòu)造：如圖所示， A是電磁鐵， B 是銜鐵， C 是彈簧， D 是動觸點(diǎn)， E是靜觸點(diǎn)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁 共 43 頁 圖 74HC164 圖 數(shù)碼管 表 74HC164 芯片說明 符號 引腳 說明 DSA 1 數(shù)據(jù)輸入 DSB 2 數(shù)據(jù)輸入 Q0~Q3 3~6 輸出 GND 7 地 (0 V) CP 8 時鐘輸入（低電平到高電平邊沿觸發(fā)） /M/R 9 中央復(fù)位輸入（低電平有效） Q4~Q7 10~13 輸出 VCC 14 正電源 顯示電路設(shè)計(jì) 74HC164 時鐘 (CP) 每次由低變高時，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數(shù)據(jù)輸入端（ DSA 和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。 ADC的相關(guān)寄存器如下圖： 圖 ADC 的相關(guān)寄存器 本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)內(nèi)部 A/D模塊，直接采樣輸出的模擬電壓。 圖 STC15 系列單片機(jī) ADC 結(jié)構(gòu) 從上圖可以看出，通過模擬多路開關(guān)，將通過 ADC0~7的模擬量輸入送給比較器。增加手動復(fù)位按鍵是為了避免死機(jī)時無法可靠復(fù)位。通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口 。 STC12C5A60S2/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812倍。 ICL7660 是 Maxim 公司生產(chǎn)的小功 率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器。 15678432O f f s e t N u l l 1I n v e r t i n g I n p u tN o n i n v e r t i n g I n p u tV c c O f f s e t N u l l 2V c c +O u t p u tN . C ._+ 圖 OP07 芯片 信號處理電路 傳感器的輸出是是一個很小的電壓信號。 性能指標(biāo)： 超低偏移： 150μ V最大。當(dāng)傳感器輸出的信號經(jīng)過前置放大電路對其進(jìn)行的放大、濾波、電平調(diào)整后，輸出的信號才能滿足單片機(jī)對輸入信號的要求。（當(dāng)輸出為低電平時信號燈亮，可直接單片機(jī)） (4)模擬量輸出 0~5V電壓，濃度越高電壓值越高。該傳感器常用于家庭和工廠的氣體泄漏裝置，適宜于天然氣和甲烷的探測。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器 [2]。短消息傳輸具有實(shí)現(xiàn)簡單，通信成本低的優(yōu)點(diǎn)。 圖 基于 SIM900A 的報(bào)警系統(tǒng)圖 SIMCom推出新款緊湊型產(chǎn)品 — SIM900A. 它屬于雙頻 GSM/GPRS模塊，完全采用 SMT封裝形式，SIM900A僅適用于中國市場，其性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價(jià)比高，能滿足您的多種需求。首先由單片機(jī)通過藍(lán)牙模塊接收數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)導(dǎo)入 LCD屏進(jìn)行顯示， 同時單片機(jī)對天然氣值進(jìn)行分析處理，將天然氣值與設(shè)定值進(jìn)行比較，若天然氣值大于設(shè)定的值即刻啟動報(bào)警。最后對全文進(jìn)行概括的總結(jié)，并提出相關(guān)擴(kuò)展功能，有待進(jìn)一步完善。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)：美國在 1996年 — 2020 年就天然氣報(bào)警器的年均增長率為 27%30%。為了預(yù)防天然氣的泄漏切實(shí)保障人民安全，人們采取了各種措施。 Gas detection 。陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） I 可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [摘要 ]近年來，由于可燃?xì)怏w泄漏所引起的安全事故時有發(fā)生，為了有效避免此類事故的發(fā)生，本文設(shè)計(jì)了一款家用的可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)。 MCU。各天然氣使用單位尤其是居民用戶選擇一種適當(dāng)?shù)奶烊粴鈾z測報(bào)警器十分重要 , 因此本設(shè) 計(jì)對室內(nèi)天然氣檢測報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了研究。因此，國外燃?xì)鈭?bào)警器技術(shù)得到了較快發(fā) 展。最后的制作與調(diào)試主要是進(jìn)行硬件仿真與制作，并對硬件進(jìn)行相關(guān)功能的測試，檢測是否能達(dá)到設(shè)計(jì)所要實(shí)現(xiàn)的功能。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 2 頁 共 43 頁 方案論證及選擇 方案論證 方案一：基于藍(lán)牙設(shè)計(jì)的天然氣報(bào)警系統(tǒng) 藍(lán)牙技術(shù)是一種短距無線通信技術(shù)，用于替代數(shù)字設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)間的電纜連線以及實(shí)現(xiàn)數(shù)字設(shè)備間的無線組網(wǎng)。 基 于 SIM900A的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 原理框圖如圖 所示。短消息容量有限（每條短信內(nèi)容最多 140個字節(jié)），適于傳輸小流量的數(shù)據(jù)；由于建立時間較長，傳送過程要受短消息服務(wù)中心服務(wù)器繁忙程度的影響，因而適于非連續(xù)性和實(shí)時性要求不太高的傳輸場合。 （ 3）氣敏式傳感器：該傳感器是一種檢測特定 氣體的傳感器。 此次使用的氣敏式傳感器選擇的具體型號為 MQ5。 (2)雙路信號輸出（模擬量輸出及 TTL電平輸出） (3)TTL輸出有效信號為低電平。一般情況下， 傳感器輸出的信號會比較弱，而且其中還包括了 一些避免不了的干擾，對這種信號的放大就需要有很好的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗的放大電路。 2nA）和開環(huán)增益高（對于 OP07A為 300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得 OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放 大傳感器的微弱信號等方面。 22V。 小功率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器 ICL7660 。 STC15系列增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)集成了上電復(fù)位電路與高精準(zhǔn) R/C 振蕩器，給單片機(jī)芯片加上電源就可跑程序；集成了大容量的程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器以及 EEPRM，集成了 PWM、 SPI 等高功能接口部件，可大大地簡化單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的外圍電路，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加簡捷，系統(tǒng)性能更加高效、可靠。共 4 個 16 位定時器 ，兩個與傳統(tǒng) 8051兼容的定時器 /計(jì)數(shù)器 ,16 位定時器 T0和 T1，沒有定時器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器 ,再加上 2 路 PCA模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個 16 位定時器。 根據(jù)實(shí)際情況選擇如圖 ，該電路在最簡單的復(fù)位電路下增加了手動復(fù)位按鍵，按鍵按下，復(fù)位下拉電阻 R上的電壓接近電源電壓，即 RST為高電平，可以保證 RST高電平有效時間大于 10ms， CPU能夠可靠復(fù)位。 STC15系列單片機(jī) ADC（ A/D轉(zhuǎn)換器）的結(jié)構(gòu)如圖 。 計(jì)算公式如下： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 10 頁 共 43 頁 當(dāng) ADRJ=0時，如果取 8位結(jié)果，按下面公式計(jì)算： 8bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0])=256xVcVin 當(dāng) ADRJ=1時，如果取 10 位結(jié)果，則按下面公式計(jì)算： 10bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[1:0],ADC_RESL[7:0])=1024xVcVin 本次設(shè)計(jì)采用 10位結(jié)果。兩個輸 入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空 [9]。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。斷開開關(guān) S，電磁鐵失去磁性，對銜鐵無吸引力。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線公話以及無線 POS終端等領(lǐng)域您都能看到無線模塊在發(fā)揮作用，使用它是產(chǎn)品質(zhì)量和性能的保 證。 然而， SIM900A是通過 AT 指令進(jìn)行通信的。 集提供的 AT 命令主要實(shí)現(xiàn)短消息的發(fā)送、刪除、存儲等操作，下面對某些 AT 命令進(jìn)行具體的介紹。1文本 AT+CMGR 讀短消息 AT+CMGS 發(fā)送短消息 AT+CMGW 向 SIM內(nèi)存中寫入待發(fā)的短消息 AT+CMSS 從 SIN|M內(nèi)存中發(fā)送短消息 AT+CSCA 短消息中心地址 AT+CSMS 選擇短消息服務(wù) SIM900A 的 PUD 短信息編碼方式 目前通過 GSM無線模塊收發(fā)短信息主要分為 Block模式、基于 AT指令的 Text模式和基于 AT指令的 PDU模式三種模式。 所謂 UCSII 編碼，是將單個的字符 (12 個字節(jié) )按 ISO/IEC10646 的規(guī)定，轉(zhuǎn)變?yōu)?16 位的Unicode 寬字符。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 18 頁 共 43 頁 3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 此系統(tǒng)主要由燃?xì)鈧鞲衅?MQ5，單片機(jī)最小 系統(tǒng)，聲光報(bào)警模塊，遠(yuǎn)程報(bào)警模塊以及換氣模塊組成。這些產(chǎn)品可以很容易向 GPRS領(lǐng)域過度，您將會發(fā)現(xiàn)花費(fèi)較少的成本就能享受到 GPRS技術(shù)帶給您的方便快捷。 步驟四 將煙霧傳感器 MQ5接入到信號處理部分單片機(jī)小系統(tǒng)中。剛開始我沒加延時函數(shù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示跳動比較大，不穩(wěn)定，后來加上了，就解決了。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 22 頁 共 43 頁 正常工作模式：紅燈滅，綠燈亮。在查找課題所需的準(zhǔn)備知識資料的過程中也了解了許多課外知識，此次畢設(shè)課題用到了 51 單片機(jī)的增強(qiáng)型單片機(jī) STC15F2K60S2.,傳感器使用了 MQ5 傳感器，開拓了視野，豐富了知識，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了很大的提高。遇到了一些問題，自己就查找資料和請教別人，最終畫出了完整的電路圖。 在這四年的時間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益 匪 淺。懇請閱讀此篇論文的老師、同學(xué)， 給予指點(diǎn)，不勝感激。 The serial port circuit is used to realize the munication between MCU and puter. Through the JTAG interface and ISP interface, we can configure the fuse of MC