基于STC89C52单片机的宿舍智能防火报警系统设计

图4 SHT10和单片机连接电路图

可燃气体探测器的设计

本系统采用具有高灵敏度、高稳定性的QM-N10半导体气敏传感器探测可燃气体，它是一种采用陶瓷半导体工艺的烧结型器件。半导体气敏传感器是利用气体在半导体表面的氧化—还原反应导致敏感元件阻值发生变化而制成的，气敏电阻器的阻值随着吸附气体的数量和种类而改变，也就是说非电量气体的氧化—还原反应过程导致电阻值发生变化。据此特性，人们可以从阻值的变化情况得知吸附气体的情况。

其电路设计如图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两点间的电阻迅速下降，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

时钟电路设计

实时时钟为系统提供时钟和日历的功能。本系统中采用Dallas公司生产的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，可通过简单的串行总线与单片机进行通讯。采用双电源供电，可设置备用电源充电方式，芯片为8引脚小型DIP封装。DS1302采用三线接口与单片机进行同步通信，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

人机交互电路设计

液晶显示电路设计

在本设计中液晶模块主要显示报警系统的工作状况，如室内温湿度状况、实时时钟显示等。显示电路使用带中文字库的LCD12864，它可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可完成图形显示。

键盘电路设计

键盘电路是人机对话的重要组成部分，它主要实现向单片机输入数据、传输命令等功能。键盘是利用机械金属点的结合和断开来实现信息的输入。一个键盘实际上就是一个开关，单片机根据I/O线的高低电平来判断一个按键的开关状态。微处理器所采用的键盘有两种：全编码键盘和非编码键盘。本设计中采用非编码键盘控制。键盘常用的模式有矩阵键盘和独立键盘两种方式，本设计采用独立键盘形式，独立按键的各键相互对立，互不影响，软件识别简单。

单片机与短信模块串口通信设计

本设计的重点部分是单片机与JB35G短信模块的通信，它承担着向外报警通信功能。通常有串行通信和并行通信两种方法。串行通信是指数据字节是一位一位串行的传送，通过串行接口实现。根据信息的传送方向，串行通信可以分为单工、半双工和全双工三种。串行通信按通讯方式可分为同步通讯和异步通讯。JB35G移动通信模块的通信方式为异步通讯，所以本设计也要采用异步通讯方式，异步串行通讯规定了字符数据的传递格式，即每个数据以相同的帧格式传递，每一帧信息由起始位，数据位，奇偶校验位和停止位组成。

STC89C52单片机有一个工作在异步通讯方式下的全双工串行口。全双工的串行通讯只需要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)，分别为接收端RXD和发送端TXD。当非串口方式工作时，这两根口线还可以作为一般的I/O口线使用。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

系统软件设计

作为智能防火系统核心的主控单片机主要完成接收各监控子功能模块发送来的信息，并通过串口与GSM通信模块发送相应的短信息到用户的手机。

当系统上电或者复位时，单片机开始运行主程序，其流程图如图8所示。主程序首先完成I/O口、液晶显示、串口、定时器、时钟、开放外部中断及串口中断等初始化设置，然后执行读温湿度、读时钟和键盘扫描子程序并在液晶屏上显示。之后系统开始等待中断，在单片机相应中断后进入各自的中断服务子程序。各个防火监控模块通过外部中断0申请中断，发送接收短消息通过串口中断进行。

图8 系统主程序流程图

结束语

宿舍智能防火报警系统为宿舍安防提供了一条可行途径。鉴于宿舍防火的基本需求，本设计基于STC89C52单片机，采用成熟可靠的GSM移动网络，同时利用多传感器检测，设计了智能报警系统。本文介绍了系统的总体构成，关键模块的连接方式以及软件实现的流程图。该系统具有智能化、自动化特点，对于大学生宿舍的安全建设具有重要意义。