【正文】 測到這一信號變化，就會控制聲光 報警 器 報警 ，并向用戶發(fā)送報警信息 。當傳感器所處環(huán)境存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨著空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。 單片機能夠?qū)Σ杉臄?shù)字信號進行處理和判斷，當檢測氣體濃度超出設定報警閥值時給出聲光報警 ，并向用戶發(fā)送報警信息。單片機采集到警情后 ， 一方面通過聲光報警器報警，另一方面將警情通過 GSM模塊以 電話或者 短消息 的方式告知用戶。 研究內(nèi)容的結(jié)構 第一章緒論分別講解了系統(tǒng)的開發(fā)背景，國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀，又介紹了本文主要研究內(nèi)容與結(jié)構。 第三章系統(tǒng)硬件設計， 分別對單片機最小系統(tǒng)， GSM 模塊 ， 主動式紅外線檢測 模塊， MQ5 可燃氣 泄漏 檢測模塊 ， 聲光報警模塊 做了詳細的介紹，包括其主要功能芯片的 講解 ，硬件電路圖及工作原理。 第五章主要描述了系統(tǒng)的實現(xiàn)和 調(diào) 試，并對 PCB 的制作進行了講述。洛陽理工學院畢業(yè)設計 5 第 2 章 系統(tǒng)總體方案 設計要求 對于本 課題 設計，需要滿足 以 下幾則要求： （ 1） 能夠?qū)?竊賊的的入侵進行檢測報警，并具有一定的隱蔽性。 （ 3） 系統(tǒng)能夠進行聲光報警，并能將警情信息以電話或者短消息的形式發(fā)送到用戶手機上。 （ 6） 系統(tǒng)盡量采用性價比高 的元器件，并使設計電路盡量簡單。 （ 2） 采用 SIM900A 型號的 GSM 短信模塊 ， 單片機采集到警情后，通過 AT 指令與 GSM 模塊進行串口通信，向用戶以電話或者短消息的形式 發(fā)送警情信息 。 （ 4） 使用了蜂鳴器 和 LED 指示燈作為聲光報警器 ， 當單片機采集到警情后 ， 點亮 LED 指示燈 ， 并 驅(qū)動蜂鳴器報警。 （ 6） 采用紅外對管，當接收管接收到紅外線時，輸出高電平，接收管接收不到紅外線時，輸出低電平，這個電平是模擬量。 （ 8） 設計使用的元器件要追求價格低廉，并且在選擇的時候，本著性價比最優(yōu)化的選擇方案，選擇器件。 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示。 可燃氣檢測傳感器能將空氣 中可燃氣濃度轉(zhuǎn)化成對應的模擬量電平信號，通過 AD 轉(zhuǎn)換后送入單片機，與設定的警戒值進行比較，當實際值大于警戒值時，便進行報警。 S T C 8 9 C 5 2單 片 機主 動 式 紅 外 檢 測 傳 感 器可 燃 氣 泄 漏 檢 測 傳 感 器G S M 模 塊用 戶聲 光 報 警 器A D 轉(zhuǎn) 換A D 轉(zhuǎn) 換圖 21 系統(tǒng)框圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計 7 第 3 章 硬件 系統(tǒng) 設計 單片機最小系統(tǒng) STC89C52 單片機 STC89C52RC 單片機是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機， 12 時鐘 /機器周期和 6時鐘 /機器周期可以任意選擇。 圖 31 STC89C52 封裝圖 1. 其 主要特性如下： （ 1） 增強型 8051 單片機， 6 時鐘 /機器周期和 12 時鐘 /機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 （ 3） 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz，實際工作頻率可達 48MHz。 （ 5） 片上集成 512 字節(jié) RAM 。 （ 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應用可 編程） ， 無需專用編程器，洛陽理工學院畢業(yè)設計 8 無需專用仿真器，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù) 秒即可完成 下載。 （ 9） 具有看門狗功能 。即定時器 T0、 T T2。 （ 12） 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業(yè)級） /0～ 75℃ （商業(yè)級） 。 2. STC89C52RC 單片機的工作模式 ： 掉電模式：典型功耗 ,可由外部中斷喚醒 ， 中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序 。 正常工作模式：典型功耗 4Ma～ 7mA 典型功耗 。 3. STC89C52RC 引腳功能說明 VCC（ 40 引腳）：電源電壓 。 P0 端口（ ～ ， 39～ 32 引腳）： P0 口是一個漏極開路的 8 位雙向 I/O 口 。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復用總線位數(shù)據(jù)的復用總線。在 Flash ROM 編程時， P0 端口接收指令字節(jié)端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié) 則輸出指令字節(jié)。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳）： P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這洛陽理工學院畢業(yè)設計 9 是可用作輸入口。 P2 端口（ ～ ， 21～ 28 引腳）： P2 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時可用作輸入口。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。對端口寫入 1 時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可用作輸入口。 RST（ 9 引腳） ： 復位輸入。看門狗計時完成后， RST 引腳輸出 96 個 晶振周期的高電平。 DISRTO 默認狀態(tài)下，復位高電平有效。在 Flash 編程時，此引腳（ ROG）也用作編程輸入脈沖。當 STC89C51RC 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而訪問外部 數(shù)據(jù)存儲器時， PSEN 將不被激活。 為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， A 必須接 GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， A 應該接VCC。 XTAL1（ 19 引腳）：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 洛陽理工學院畢業(yè)設計 10 單片機最小系統(tǒng) 要使單片機工作起來最基本的電路 構成為單片機最小系統(tǒng) ， 如圖 32所示。 STC89C52 單片機的工作電壓范圍： ,所以通常給單片機外界5V 直流電源。 復位電路就是確定單片機的工作起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。 當單片機系統(tǒng)在運行中，受到 外界 環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕 ， 內(nèi)部的程序自動從頭 開始執(zhí)行。本設計采用的是外部手動按洛陽理工學院畢業(yè)設計 11 鍵復位電路，需要接上上拉電阻來 提高輸出高電平的值 。時鐘電路就是振蕩電路，是向單片機提供一個正弦波信號作為基準，決定單片機的執(zhí)行速度。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應不接。 GSM 短信模塊 SIM900A 模塊 SIM900A 是一個雙頻的 GSM/GPRS 模塊，工作頻段為： EGSM 900MHZ和 DCS1800MHZ。 SIM900A 采用省電技術設計，在 SLEEP 模式下最低耗流只有 1mA。 SIM900A 尺寸較小，幾乎可以滿足所有用戶應用中的對空間尺寸的要求。 SIM900A 的功能框圖和引腳圖如圖 33 和圖 34 所示。 SIM900A 是單電源供電，電壓范圍 VBAT= 到 洛陽理工學院畢業(yè)設計 13 猝發(fā)模式時高達 2A 的電流。 PWRKEY： 通過拉低 PWRKEY 來開啟和關閉模塊。 PWRKEY_OUT： 通過連接 PWRKEY_OUT 和 PWRKEY 一段時間然后釋放掉，同樣可以開啟和關閉模塊。 SPK_P、 SPK_N： 音頻輸出正端和負端。 NETLIGHT： 指示網(wǎng)絡狀態(tài)。 TXD：數(shù)據(jù)發(fā)送。 CTS：發(fā)送清除。 SIM_DATA： SIM 卡數(shù)據(jù)信號。 SIM_RST： SIM 卡復位信號。 SIM900 硬件系統(tǒng)設計 SIM900A 在與 ，此時，將 MCU的 TXD 連接到 SIM900A 的 SIMR,將 MCU的 RXD連接到 SIM900A的 SIMT 上， GND 連接到 GND 上。正確連接電路后即可對SIM900A 模塊進行調(diào)試了。當網(wǎng)絡信號指示燈快閃時，說明 SIM900A 正在搜尋網(wǎng)絡，正常情況下在 10S 內(nèi)會 慢閃（ 3S 滅， 1S 亮），此時就可以對模塊進行操作，實現(xiàn)收發(fā)短信， GPRS 傳輸數(shù)據(jù)功能。 洛陽理工學院畢業(yè)設計 14 C2D1LEDR61KR810KR31KR7 1KC1100UFC10PWRKEY1PWRKEYOUT2DTR3RI4DCD5DSR6CTS7RTS8TXD_O9RXD_I10DISP_CLK11DISP_DATA12DISP_D/C13DISP_CS14VDD EXT15NRESET16GND17GND18MICP19MICN20SPP21SPN22LINE_R23LINE_L24ADC25VRTC26DBG_TXD27DBG_RXD28GND29SIM_VDD30SIM_DATA31SIM_CLK32SIM_RST33SIM_PRES34PWM135PWM236SDA37SCL38GND39GPIO1/KBR440GPIO2/KBR341GPIO3/KBR242GPIO4/KBR143GPIO5/KBR044GND45GND46GPIO6/KBC447GPIO7/KBC348GPIO8/KBC249GPIO9/KBC250GPIO10/KBC151LED52GND53GND54VBAT55VBAT56VBAT57GND58GND59RF60GND61GND62GND63GND64GND65STATUS66GPIO1167GPIO1268C4SIM 900AC6VCC_4VCC_4VCC_4SYNCSIM_TXDSIM_RXDRFSIMVCC SIMDATA SIMCLK SIMRST1J2CON1C522pFR222RR422RR122RSIMVCCSIMDATASIMCLKSIMRSTC3100nF163452R5SMF05CVCC1RST2CLK3I/O7VPP6GND5J1SIMFD2LEDQ1NPNR91KR10VCC_4SYNCV+2C1+1C13C2+4C25V6T1OUT14T2OUT7R1OUT12R2OUT9R2IN8R1IN13T1IN11T2IN10VCC16GND15U1MAX232CPEC8C11C7VCC_4C9+5VMCU_RXD SIM_TXDSIM_RXDMCU_TXD 圖 35 SIM900A 硬件連接圖 紅外傳感器模塊 發(fā)射部分 本設計部分采用的是紅外 發(fā)射 管，紅外發(fā)射管是一種能夠發(fā)射紅外線的二極管， 其紅外線的發(fā)射強度與流過管子的電流強度有關， 電流越小，紅外線強度就越小， 電流越大，紅外線強度就越大。為了使設計能夠達到理想的效果，流過管子的電 流在 15mA 比較合適。經(jīng)過 分析 計算， 分壓 電阻 R2 的阻值為 220，三極管的柵極 通過一個 的限流電阻 連接到單片機的 口，單片機通過控制 口電平的高低來控制紅外線的發(fā)射與否 。 洛陽理工學院畢業(yè)設計 15 +5VD3220R1P10Q1S8050R6 圖 37 紅外發(fā)射電路 接收部分 紅外 接收 電路如圖 38 所示 ， 紅外接收部分主要由一個 2M 的電阻和一個紅外接收管組成。 紅外接收管 能夠接收外界的紅外線，并且隨著外界的紅外線強度增強而導通能力變大，當其感應到的紅外線強度足夠大時，其完全導通，相當于一 個阻值很小的可變電阻，此時按照圖中的分壓原理將會輸出低電平，同理，當紅外接收管接受不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外線時，其被阻斷，此時電路輸出高電平。 當接受管接收到紅外線時導通，輸出端輸出低電平 0V，此時，三極管S8050 截止，單片機 口接收到高電平，當有人遮擋住紅外的收發(fā)過程，洛陽理工學院畢業(yè)設計 16 紅外接收管接收不到紅外線，開路，此時輸出端為高電平，三極管 S8050導通， P32 端為低電平。 然后進行聲光報警，并通過 GSM 模塊向用戶發(fā)送報警信息。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的