远程报警系统

  一次又一次的火灾给人们╳不断的警示，要最小限度地降低火灾的发生，一方面要树立火灾安全意识，防患于未然；另一方面，要最大限度∩地利用科技的进步，开发出更加可靠、更加及时的♂火灾报警装置。市面上通用的烟雾传感器器可以实现适时报警，价格低廉，但往往不
具备远程报警功能，大型的报警系统虽然具有远程报警功能，但系统大，成本高，不★适合小型场合。对于小型家庭或仓库等环境，设计一种低成本的火灾自动报警系统，能够实现无人值守，通过GPRS模块实现远程报警功能◣，具有一定的应用价值。

1 系统结构
    本〓系统总体结构如图1所示。烟火报警①器采用市面上通用的报警器，如监测到火灾，报警器会发出报警声，同时其电源线的电流←会突然增大。报警器报警时的电流只有10 mA左右，故选用型▅号为TDC10LTA直流型微小电流传感器，可检测电流范围为0～20 mA，输出电压△范围为0～5V。系统控╲制核心采用STC89C51单片机，通过A／D模块TLC1549，采集电流传感器的←输出电压，当电压突然增大并持续，MCU判断发生了火灾会控制GSM模块TC35，向预存的屋主手机号码发送火灾报警信息。

2 系统硬●件结构设计
    基于TC35的GSM无线烟火报警器主要由STC89C51单片机、GSM模块TC35、A／D采集TLC1549、电流传感器和普通烟火报警器组成，如图2所示，系统可分为两部分：烟火检测部分和控制部分。烟火检测部分是普通的烟火报警器，和9 V电池连接，其中一根电源线穿过电流传感◣器；控制部分是由单片机通过A／D采集电流传感器的输出，控制GSM无线通信模块发送短信。[page]

2．1 STC89C51单片机电路
    STC89C51单片机是MCS-51系列单片机的派生产ξ　品，它在指令系统、硬件结构和片内资源上与标准8051单片饥完伞兼容。STC89C51单片机功◥耗低，速率高，最高可达90MHz，带有4 KB的内存和程序保护系统，便于程序的调试修改和◆保密。单片机引脚在本系统中的功能如下：P1.0口输出用于启动GSM模块正常上作；RXD，TXD引脚用↘于和GSM通信，设置GSM模块工作模式和发送短信；P1．1，P3．5和P3.6引脚用于控制A／D模块的工作状态，读取电》流传感器的输出电压。
2．2 GSM模块电路设计
    TC35足一款↓支持中文短信息的工业级GSM模块，工作在EGSM900和GSM1800双频段，电源范围是3．3～4．8 V，电流消耗如下：休眠状态为3．5 mA，空闲状态为25 mA，发射▃状态平均为：300mA，峰值为2．5 A；可传输语音和数据信号，功耗在EGSM900和GSM1800分别为2 W和1 W，通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。TC35的数据接口通╱过AT命令可双向传输指令和数据，使用串口通∞信，支持Text和PDU格式的短信息。
    TC35的电路设计包括电源电路、启动电路、串口电路和SIM卡电路。GSM的发射电◇流峰值可达2．5 A，对电源要求比较高，故采用开关电源芯片LM2576进行电源转换，提供4．2 V电源给TC35。TC35上电后，要进入工作状态，必须给IGT加一∑　延时大于100ms的低脉冲，电平下降持〖续时间不可超过1 ms。启动后，IGT应保持3．3 V高电平，因此，通过STC89C51单片机的P1．0口输出所需电平，控制TC35工作状态。由于单片机输出电平为TTL，故需要通过7407电平转换芯片转换成符合TC35的COMS电平。串口︽通信电路也是如此，需通过7407进行电平转换，TC35的COMS电平在3．3 V左右，因此还要选择合适的上拉电阻。TC35使用外接式SIM卡，SIM卡的CCRST，CCIO，CCCLK，CCVCC和CCGND引脚通过SIM卡座与TC35的同名端直接相连〓，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡☆是否插好，如果连接正确，则CCIN输出高电平，否则为低电平。
2．3 烟火报警器
    市面上烟火报警器的种类多种多样，如果在烟火报警器电路上进行改进，加入状态监测电路，虽然也能实现本系统的功能，但如果报警╲器换了，所有电路都得换；对于已经安装♀厂烟火报警器的地方，还要更换等等，都会使得系统不具有广泛的适用性。因此本系统的创新思路是：烟火报警器→电路不需进行任何改动，当报警器监测到火灾时会发出高分贝报警声，电源电流变化明显，因此可以采用电流感应的方式检测报警器的状态↙。这样对于市面上几乎所有的烟火卐报警器，都可以使用本系统，即使屋主已经安装了普通烟火报警器，只要加入本系统电路，就可以实现无线监控火灾情况，发生火灾，能够第一时间收到报警短¤信。
2．4 电流传感器电路↙
    为了不破坏普通烟火报警器的电路，以感应电流的方式检测烟火报警器的工作状态，选用了直流型◤电流传感器。经测试得知，普通烟火报警器的静态电流小于10μA，报警时的工作电流只有10～30 mA，这么微弱的电流一般的电流传感器根本检测不出。本系ω统选用的TDC-LTA系列直流漏电流传感◤器是应用磁调制原理研制而成的一种新型电流传感器，其小电流的稳定性好，初级①与次级之间高度绝缘，额定↓输出电压为0～5 V，非常□　适合本系统。电路连接比较简单，将烟火报警器的一根电源线穿过电流传感器，上电后，电流传感器的输出电压就代表感应电流的大小。

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3 软件设计
    系统软件的功能是实时检测报◆警器工作状态，发生火灾时，控制GSM模块发送报警短信息到屋主手机。程序设计可分为三个部分：启动部分、监控部分和发送部分，主程序流程图如☉图3所示。

3．1 启动部分
    启动部分的程序主要负责初始化单片机，配置A／D模块和启动GSM模块。系统上电后，必须对微控制器的定时器、端口、中断和串口等进行初始化。A／D模块TLC1549是10位模／数转换器，输出为串行方∴式，以中断的方式读取采集到的数据。GSM模块上电后，要进入工作状态，必须给IGT加一延『时大于100 ms的低脉冲，电平下降持续时间不可超过1 ms。启动后，IGT应保持3．3 V高电平，因此，通过STC89C51单片机的P1．0口输出所需电平，控制TC35工作。
3．2 监控部分
    监控部分的程序主要实现的功能是通过A／D采样，检测电流传感器的输出电压有没有发生变化，进而决定是否触发发送程序。
    首先是调用A／D采样程序，通过控制A／D芯片TLC1549的CLK，DATA和CS的时序，读取10位A／D转换∑　的数据。通过试验发现，正常情况下，电流传感器输出的电压ㄨ几乎为零；而☆在烟火报警器工作时，输出电压为4 V以上。因此在程序中，设置了一个A／D采样值的ζ阈值，当A／D采样值超过这个阈值，则判定发生〗火灾。为了防止出现假报警的情况，程序中设置了一个计数器，只有当检查到超过阈值的次数大于1 0次时，才最终判定发生♀了火灾。
3．3 短信息发送部分
    监控程序检测出有火灾发生时，即调用发送程序发送短信到目标手机。本系统所用到的短消息规范为GSM07．05，发送模式有Text模式和PDU模式，Text模式的编码规范比较简单，只能发ぷ送英文，为了发送中文，这里选择PDU模式。PDU串是一串ASCII码，由数字0～9和字母A～F组成，它们是8位字节的十六进制数。PDU信息不仅包含需要发送的消息本身，还包含很多其他的信息【。PDU模式信息编码有一定的规则，需要编码三个部分：短信息中心号码、目标手机号码和短信息内」容，最后要将这三部分进行组合，并加入特定的字符串即可◤。发送中文短信息使用的AT命令。主要有：AT+CMGF=0，AT+CMGS=短信字节数，和待发送的PDU编码。
    为了判断短信是否发送成功，程序中在短信█发送后，检测TC35模块同传的㊣信息，如果接收到“OK”，则表示短信发送成功，如果ω未接收到，则再次发送短信。同时，为了防止在一次火灾︻中多次发送短信息的情况，程序中在成功发送短信息后，将延时一段时间再启动监控程序。

4 结语
    本报警□　系统充分利用了51单片机价格优廉、控制性强的特点，采用直流电流传感器检测烟火报警器的工作状态，不需改动市面上所有普通报警◣器电路和结构，只需外加GSM模块即可实现远程报警功能。
    通过●实际反复测试，结果表明该系统具有准确可靠、性能良好等优点，本报警系统适用于家庭或公共场合的火灾监测和适时远程¤报警，能在很大程度上减少和避免因无法及时了解火灾发生而带来的损失，具有较强的应用价值。