基于单片机的智能火灾报警系统-毕业论文.doc

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1、基于单片机的智能火灾报警系统摘 要当前时代，随着电子产品在人们生活中使用的增多，致使我们生活的四周到处潜伏着火灾隐患，由此而引发的火灾也越来越多，为了避免以及减少火灾的发生，设计出一个比较完善的智能火灾报警系统就显得尤为重要，实现火灾发生时起到自动报警的作用，最大限度的减少因火灾而带来的损失。本系统按照需求设计了一个能应用于室内、办公室等场所的智能火灾报警系统，此系统硬件部分以单片机为核心，包含传感器模块、A/D转换模块、显示模块、火灾报警模块、温度门限值手动设置模块和短信通知模块。通过软硬件的结合，将各个模块联合起来实现目标。本系统通过温度传感器和烟雾传感器时时检测所监视周围的温度、烟雾浓度

2、，并经过模数转换将所检测到的信息及时的送入控制器中，控制器将接收到的信号与设定的门限值相比，自动判断火灾发生情况，当温度值或浓度值超过门限值时，自动实现声光报警，并显示当前温度和浓度，并把此时的报警情况短信通知户主。此系统是一种结构相对简单、性能比较稳定的智能化的火灾自动报警器，有一定的实用价值。关键词：单片机，温度传感器，烟雾传感器，液晶显示，GSM模块 Based on single chip microcomputer intelligent fire alarmABSTRACTThe current era, along with the increase in electronic

3、products used in peoples life, cause were living lurk everywhere around the fire hazards, fire arising from the more and more, in order to avoid and reduce the occurrence of fire, design a more perfect intelligent fire alarm system is particularly important, have the effect of automatic alarm when t

4、he fire broke out, minimize losses due to fire.This system according to the demand to design A can be applied to indoor, offices and other places of intelligent fire alarm system, this system with single-chip microcomputer as the core, the hardware part includes sensor module, A/D conversion module,

5、 display module, fire alarm module, temperature threshold manually module module and SMS. Through the combination of software and hardware, the various modules combined to achieve the goal.This system by temperature sensor and smoke sensor detection constantly monitor the surrounding temperature, sm

6、oke concentration, and after the information detected by the analog-to-digital conversion will be timely sent to the controller, the controller will receive signals compared with the setting threshold, automatically judge the fire, when the temperature or density more than threshold, automatically r

7、ealize sound and light alarm, and display the current temperature and concentration, and put the alarm message notify the head of the household. This system is a relatively simple structure, stable performance of the intelligent automatic fire alarm system, has the certain practical value.KEY WORDS:

8、 Single chip computer, temperature sensor, smoke sensor, LCD display, GSM module12目录前言1第1章 智能火灾报警系统的方案设计21.1 系统总功能概述21.2 系统器件的选择31.2.1 传感器的选择31.2.2 A/D转换61.2.3 单片机选择81.2.4 液晶显示10第2章 系统硬件设计132.1 数据收集模块132.1.1 温度传感器模块132.1.2 烟雾传感器模块142.2 控制模块162.3 显示模块172.4 报警模块182.4.1 声光报警模块182.4.2 故障自检测模块182.4.3 无线短

9、信收发模块192.5 按键模块22第3章 系统软件设计243.1软件简介243.1.1 Keil Vision4软件简介243.1.2 ISIS 7 Professional软件简介253.2 主程序流程图253.2 数据采集程序流程图273.3 火灾判断子程序流程图283.4 按键子程序流程图293.5 报警子程序流程图30第4章 系统实物调试314.1 声光报警与显示模块调试314.2 短信收发模块调试324.3 调试中的问题与解决方法32结论34谢 辞35参考文献36前言近年来，随着科学技术的不断发展，人们生活水平的不断提高，电子产品的使用量也越来越多，致使火灾发生的频率越来越高。根据统

10、计所知，我国在70年代由火灾所造成的损失不足2.5亿，而在80年代由火灾造成的损失达到3.2亿，但是自进入90年代开始，尤其从1993年以来，由火灾而造成的直接损失就达到十几亿，每年平均死亡人数高达2000多人。而一个减少火灾发生的报警器，及时监测火灾情况的系统就显得尤为重要。众所周知，火灾已经成为国内外普遍关注的问题，它是发生频率相对较高的一种灾害，特别是随着社会经济的快速发展，建筑物应用材料的多样性和各类工业的发展，易燃物的增多，在任何时间、任何地区都可能会发生火灾，火灾的危险性日益增加。这让人们逐渐认识到监控预警的重要性，良好的监控系统与及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡，减少不必要的

11、损失。而随着科技的突飞猛进，火灾报警系统也由最初的简单报警逐渐复杂化，融入自动控制技术、电子技术及传感器模块应用等知识，功能由最初的单一越来越完善，火情地点自动检测，随时将检测到的数据送入控制器中，自动完成火灾判断、报警等智能化的火灾报警器需求逐渐增加，以实现尽量避免火灾发生时无人知晓的情况。伴随着科学技术的不断发展，智能火灾报警必将得到更快的发展。火灾报警控制器的结构比较复杂，对技术的要求比较高，涉及很多的领域及学科。本系统以51单片机为控制器，通过对所收集的数据的分析，控制报警器报警，无线短信发送。由数据采集模块、控制模块、显示模块、报警模块、按键模块和短信通知模块组成。所用器件包括温度传

12、感器DS18B20、烟雾传感器MQ-2、AT89C51单片机、LCD1602液晶显示、LED状态指示灯及GSM短信通知等。可实现声光报警、温度和浓度显示、报警门限值手动设置、紧急报警、故障自检测及与上位机的串口通信等功能。是一个智能化的火灾自动报警器，具有一定的使用价值。 第1章 智能火灾报警系统的方案设计1.1 系统总功能概述智能火灾报警系统主要由火灾探测模块、报警模块、显示模块和按键模块组成。火灾探测模块主要是对火灾发生时所发出的物理、化学现象燃烧气体、烟雾粒子、温度的探测，并将所探测到的火情信号传递给报警控制器，即将检测到的数据送入单片机中。报警模块由单片机控制，通过软件编程由控制器自动

13、对所接受的数据进行分析比较，判断是否达到火灾报警的条件，当温度和浓度值超过门限值时，自动控制报警器报警，LED指示灯亮，并短信通知户主。显示模块主要有LCD1602显示器实时显示当前室内的温度及浓度。按键模块可实现对温度门限值的手动设置，火灾发生时紧急报警的功能。整体的电路框图如下图1-1所示：51单片机温度传感器A/D转换烟雾传感器LCD显示模块声光报警模块按键模块无线通信模块图1-1 整体电路框图各个模块的功能如下：（1）传感器模块：时时检测所监视周围的温度和烟雾浓度，经模数转换将数据传送给单片机；（2）显示模块：显示当前所测的温度、浓度转换成的电压值、门限值；（3）报警模块：火灾发生时蜂

14、鸣器报警、指示灯发光；（4）按键模块：实现紧急报警和手动门限值设置。1.2 系统器件的选择1.2.1 传感器的选择每当火灾发生时，一定会伴随着烟雾、高温和火光的发生，然而火灾探测器对这些都很敏感，会随着监视周围的温度和浓度的变化而变化。每当有烟雾、高温产生的时候，火灾探测器就会改变平时的正常状态，引起电流、电压或机械部分等发生变化或位移，再经过调整电路，信息传输等过程发送给单片机，控制报警模块发出警报声，并同时发出光报警信号及显示火灾发生时的温度和浓度。1. 温度传感器温度传感器的一种是运用金属的热胀冷缩的特性。在一般正常的情况下，温度探测器的电路是断开的，当所监测周围的温度上升到一定值的时候

15、，因为金属膨胀而延伸，使得导体接通，于是就发出了信号。另一种是根据某些金属易熔的这一特殊性质，在感温探测器里固定一块低熔点合金，当周围温度上升到它的熔点（7090）时，金属就会熔化，借助于弹簧的作用力而使得触头相碰，这样电路就会接通，从而发出信号。以上这两种感温式探测器，每当外界的温度超过某一设定的门限值时就会报警；另外还有一类是差温型探测器，根据升温的速度是否超过门限值，判断是否会感应报警。但当两者结合起来时，就成为了差定温组合式。本次系统用的是DS18B20数字温度传感器，实物图如下图1-2所示：图1-2 数字温度传感器DS18B20DS18B20数字温度传感器提供9位温度读数，指示器件的

16、温度。信息经过单片机接口送入DS18B20或者从DS18B20中送出，因此从单片机到DS18B20数字温度传感器只需要连接一条数据线，简单又方便；而且它对所监视的周围的温度特别敏感，伴随着周围温度的变化而变化。DS18B20数字温度传感器的主要特性如下：（1）独特的单线接口，只需要1个接口引脚就可以通信；（2）测量温度的范围从-55C+125C，增量值是0.5C；（3）以9位数字值的方式读出温度值；（4）不需要备份电源；（5）可以在1秒（典型值）内把温度变换成数字。下表1-1为数字温度传感器DS18B20的详细的引脚说明：表1-1 DS18B20温度传感器引脚说明引 脚符 号说 明1GND接地

17、2DQ单线运用的数据输入/输出引脚3VCC接电源2. 烟雾传感器感烟探测器中一种是离子感烟探测器，它在内外电离室里面有放射源镅241，利用电离时产生的正负离子，在电场的作用下分别向两边移动。一般在正常的情况下时，内外电离室的电流和电压都是稳定的。但是一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动时，内外电离室的电流和电压就会有所改变，从而破坏内外电离室之间的平衡，于是就发出了信号。一种叫光电感应探测器，它由一个发光元件和一个光敏元件组成，平常情况下光源发出的光，通过透镜射到光敏元件上，这时电路正常工作，但是当有烟雾从中阻隔时，到达光敏元件上的光就会减弱，而光敏元件会把光强的变化转换成电的变化

18、，再通过放大电路向人们报警。还有一种叫管道抽吸式感烟探测器，他的工作原理与光电感应探测器中另一种散射型相似，它通过烟雾的反射或散射产生光敏电流，主要应用于船舶上。最近这几年以来还出现了激光感烟探测器，它也是利用光电感应的工作原理，有所不同的是光源改成了激光束。这种探测器采用的是半导体器件。而在本次系统中所采用的是MQ-2半导体烟雾传感器，实物图如下图1-3所示：图1-3 MQ-2烟雾传感器MQ-2烟雾传感器的主要特性如下：（1）广泛的探测范围；（2）对液化气、丙烷、氢气的灵敏度较高；（3）优异的稳定性/寿命长；（4）简单的驱动电路。 MQ-2半导体烟雾传感器的输出信号一般都比较微弱，需要经过前

19、置电路对其进行放大处理，满足单片机对输入信号的要求。本次系统中烟雾传感器模块中采用的是LM356单运算放大器，后将放大的信号送入A/D模数转换中。MQ-2烟雾传感器有着较高的灵敏度，在烟囱处放入烟雾，过一会就会使得此浓度电压值变化。在本次设计中通过检测此烟雾浓度电压值得变化来确定烟雾的量是否过度，是否达到火灾报警的门限值。1.2.2 A/D转换1. A/D转换器介绍A/D转换器是一种能把模拟量转换成数字量的电子器件。A/D转换器的种类有很多种，从原理上可以分为四种：计数器式A/D转换器，双积分式A/D转换器，并行A/D转换器和逐渐逼近式转换器。计数器式A/D转换器结构很简单，但转换速度也很慢，

20、所以很少采用；双积分式A/D转换器抗干扰能力强，转换精度也很高，但速度不够理想，常用于数字式测量仪表中；并行A/D转换器的转换速度最快，但因结构复杂而造价较高，故只用于那些转换速度极高的场合；计算机中广泛采用逐次逼近式A/D转换器作为接口电路，它的结构不太复杂，转换速度也高；在本次系统中所采用的ADC0832就属于此类型的转换器。而且，A/D转换器按其位数来算时，它可以分为4位、8位、10位、12位和14位、16位并行输出及BCD码输出的3位半、4位半、5位半等多种。位数越高转换器的分辨率就越高，相应的价格也就越贵。A/D转换的主要技术指标：（1）转换时间和转换速率A/D完成一次转换所需要的时

21、间。转换速率是转换时间的倒数。是一个很重要的指标。ADC型号不同，转换速率差别很大。反映采样系统的实时性能。而在本次系统中所用的模数转换ADC0832的转换时间为32us。转换速度比较快。（2）分辨率在A/D转换器中，分辨率是衡量A/D转换器能够分辨出输入模拟量最小变化程度的技术指标。分辨率取决于A/D转换器的位数，所以习惯上用输出的二进制位数或BCD码位数表示。（3）转换精度A/D转换器的转换精度定义为一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器在量化值上的差值，可用绝对误差或相对误差表示。2. ADC0832介绍本次系统中使用的是ADC0832模数转换器，用于将烟雾传感器收集到的模拟数据转换

22、成数字量，传送到单片机中。ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片，具有以下特点：（1）8位分辨率；（2）双通道A/D转换；（3）输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；（4）5V电源供电时输入电压在05V之间；（5）工作频率为250KHZ，转换时间为32us；（6）一般功耗仅为15mW；（7）8P、14PDIP（双列直插）、PICC多种封装。下图1-4为ADC0832芯片的顶视图：图1-4 ADC0832芯片下表1-2为ADC0832芯片的接口说明：表1-2 ADC0832芯片引脚说明芯片接口说 明CS片选使能，低电平芯片使能CH0模拟输入通道0，或者作为I

23、N+/-使用CHI模拟输入通道1，或者作为IN+/-使用GND芯片参考0电位（地）DI数据信号输入，选择通道控制DO数据信号输出，转换数据输出CLK芯片时钟输入VCC/REF电源输入及参考电压输入（复用）1.2.3 单片机选择1.单片机介绍单片机(Single-Chip-Microcomputer)，又称为单片微型计算机，是一片集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术，把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入接口、输出接口(I/O)和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路PWM、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片

24、上构成的一个小而“完善”的计算机系统。本次系统设计选用的是AT89C51单片机，其芯片原理图如下图1-5所示：图1-5 89C51芯片89C51单片机的内部资源主要包括：(1) CPU为8位；(2)片内带振荡器，频率范围为1.212MHz（晶体器元件需外接）；(3)128字节的数据存储器（RAM）；(4)4KB的Flash程序存储器（ROM）；(5)片外程序存储器的寻址空间为64KB（需要扩展ROM）；(6)片外数据存储器的寻址空间为64KB（需要扩展RAM）；(7)128位（16字节）用户位寻址空间（包含在128个字节RAM中）；(8)18个字节特殊功能寄存器SFR（包含在128个字节RAM

25、中）；(9)4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3；(10)2个16位定时器/计数器：T0、T1；(11)2个优先级别的5个中断源（高、低2个级别）；(12)1个全双工的串行I/O接口，可进行多机通信；(13)片内采用单总线结构；(14)有较强的位处理能力；2. 单片机在本次设计中的应用在本次系统设计中单片机主要用作控制器，将接收来的信号进行判断，控制火灾发生时报警模块，温度和浓度显示模块以及短信通知模块的实现。在电路上主要将收集模块和报警显示模块通过连接线连接到单片机的引脚上，通过软件编程控制实现目标。其中，单片机的各个端口的第二功能完全是自动的，不需要用特殊的指令来转换它。P0口

26、、P2口和P3口都有第二功能。例如，在本次设计中所用的P3.0、P3.1分别是RXD、TXD信号，就被用于第二功能串行通信的发送与接收口，将数据传送到GSM模块中，从而控制火灾发生时，GSM发短信通知户主，但是当它们被用作第二功能时，就不能作为通用I/O口使用，只要微处理机一执行到MOVX指令，就会有相应的信号从P3.0或P3.1送出，不需要事先用指令说明。事实上“不能作为通用I/O口使用”也并不是“不能”而是（使用者）“不会”将其作为通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一条SETB P3.1的指令，并且当单片机执行到这条指令时，也会使P3.1变为高电平，但使用者不会这么去做，因为这通常会

27、导致系统的崩溃。1.2.4 液晶显示在本次系统中用于显示温度、浓度和门限值的显示模块，选用的是LCD1602液晶显示，它的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，只要上电就会有显示，就可以显示出图形。1602的显示容量：16个2排字符；工作电流2.0mA(5.0V)；字符尺寸：2.954.35mm。其实物图如下图1-6所示：图1-6 LCD1602液晶显示此液晶显示模块共有16个引脚，各个引脚的连接情况如下所示：（1）第1脚：VSS为电源地；（2）第2脚：VDD为+5V电源；（3）第3脚：VEE为液晶显示对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时，会产生

28、“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。在本次设计中所用的此1602液晶显示器中第3脚所接的是地，并加上了10K的电位器调整。在实际使用时，我通过调节此电位器让显示器显示的更加清楚。（4）第4脚：RS为数据/命令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择命令寄存器（类似于单片机的/EA）；（5）第5脚：，读写操作选择；（6）第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时（负跳变），液晶模块执行命令；（7）第714脚：D0D7，为8位双向数据总线，与单片机的数据总线相连；（8）第15脚：BLA，背光电源，通常为5V，并联一个电位器，调节背光亮度。（9）第16脚：BLK，背光电

29、源地。总之，此液晶显示有着以下等特点，显示质量高：由于液晶显示器的每一个点抽到信以后就一直保持着那种色彩和亮度，恒定发光，不会像阴极射线管显示器那样不断的刷新新亮点，因此，显示器的画质比较高且不会闪烁；数字式的液晶显示器：与单片机系统接口简单可靠，操作起来更加方便；体积小、重量轻：此显示器通过显示屏上点击控制液晶分子的状态来达到显示的目的，因此在重量上比相同的显示面积的传统的显示器要轻的多；功耗低：此显示器的功耗主要在内部的电极和驱动IC上，所以耗电量要比其他的显示器少。第2章 系统硬件设计2.1 数据收集模块数据收集模块包括温度和烟雾浓度的收集，通过温度传感器和烟雾传感器将所测得的数据送入单

30、片机控制器中，与设定的门限值比较，判断是否报警，其中包括温度传感器模块、烟雾传感器模块。2.1.1 温度传感器模块本次系统中用DS18B20模块用于收集所监视周围温度值，并将所得到的数据传送给单片机控制器，它与单片机的连接如下图2-1所示：图2-1 温度检测如上图连接所示温度传感器与单片机控制器的连接图，温度传感器用于时时检测周围温度值的变化，并由控制器控制同时在LCD上显示出当前的温度及温度门限值。在具体的实物连接电路中关于温度采集模块的图如下图2-2所示：图2-2 温度传感器模块实物图由上图2-2可以看出此温度传感器模块与外界相连的有3个引脚，其中VCC处引脚连接到单片机模块的电源引脚；D

31、Q处引脚连接到单片机的P1.3引脚，将收集到的数据从此处送入单片机中；GND处引脚连接到单片机电源模块的地端。2.1.2 烟雾传感器模块本次系统用MQ-2烟雾传感器收集模拟数据，并通过ADC0832模数转换模块将模拟数据转换成数字送入到单片机控制器中，与温度值一起经控制器控制判断，是否火灾发生。因为在仿真中没有MQ-2的器件，用一个变压器代替，其图如下2-3所示：图2-3 烟雾检测烟雾传感器与单片机控制器的连接如上图2-3所示，将数据送入单片机中，通过控制器将当前数据显示在LCD上，便于火灾发生时观看当前温度和烟雾浓度的电压值。具体的在实物中的连接图如下图2-4所示：图2-4 烟雾模块实物图由

32、上图2-4可知此烟雾传感器模块有4处引脚输出地方，但是此烟雾传感器输出的是模拟数据，不能直接送入到单片机中，必须经过模数转换，因此与烟雾传感器模块相连的是模数转换的ADC0832模块。其中GND引脚与ADC0832模数转换模块的地端相连；AO引脚输出的模拟数据，将它连接到模数转换模块的CH0通道进行模数转换；DO引脚输出的是数字数据，在这里不连接此引脚；VCC引脚连接到单片机模块的电源模块。而与单片机直接相连的ADC0832模块有5个输出引脚，其中VCC和GND自然分别连接单片机模块的电源和地端，ACK引脚连接单片机的P1.4引脚，控制此芯片的时钟信号的产生，ADO引脚连接单片机的P1.6引脚

33、，是数字数据输出引脚，用于将转换来的数据送入单片机中，ACS引脚连接单片机的P1.7引脚，属于片选端，低电平有效。2.2 控制模块本次系统用单片机AT89C51作为控制器，将接收来的温度值和浓度值数据与设定好的门限值做对比，控制报警器报警，温度值浓度值显示，下图2-5为单片机外围接口电路，其中包括晶振电路：内部时钟电路的晶振频率一般选择在4MHZ12MHZ之间，在本次设计中所选用的是11.0592MHZ，另外接两个谐振电容，一般这种电容的典型值为30pF,该设计选用22pF。另一个是复位电路：本次设计中采用的是上电和按键两种复位。图2-5 单片机外围接口电路单片机控制器是整个系统的核心，通过软

34、件编程将程序加载到此单片机控制器中，用于控制其他的电路。在本次设计中硬件电路里所用的是单片机最小系统模块，有本次设计所需要的液晶显示模块，蜂鸣器报警模块，LED指示灯显示模块和按键控制模块。其它的靠与单片机引脚外接来满足硬件部分的需求。2.3 显示模块本次系统用LCD1602显示温度和浓度电压值，不但方便，而且显示的清楚，内部具有多个寄存器，通过RS和引脚上的电平来决定对（命令和数据）寄存器的选择和读/写，DB7DB0决定命令的功能。其选择情况如下表2-1所示： 表2-1 寄存器选择RS寄存器及操作00指令寄存器写入01忙信号和地址计数器读出10数据寄存器写入11数据寄存器读出具体的连接图如下

35、图2-6所示：图2-6 显示模块如上图2-6所示，液晶显示的数据传送引脚与单片机的P0口引脚相连，其它的3个控制端RS、和E分别于单片机的P10、P11、P12三引脚相连。通过给以相应的指令控制数据的显示。2.4 报警模块2.4.1 声光报警模块本次系统实现当单片机控制器判断火灾发生时，及可燃气体的浓度或者外界的温度超过设定的门限值的时候，P1.5引脚将为低电平（实际的硬件连接中，在仿真电路中此引脚为高电平），此时三极管将导通，蜂鸣器发出鸣叫报警，与此同时红灯一直亮，直到此条件不满足时停止，否则将一直报警，通知人们此地的危险情况。具体的仿真电路图如下图2-7所示：图2-7 声光报警电路2.4.

36、2 故障自检测模块本次系统故障自诊断模块用于检测传感器的连接情况，当传感器连接正常时，电路正常，但是当传感器断开，连接不恰当时，蜂鸣器间隔发出鸣叫声并且黄灯闪烁，故障发生时蜂鸣器的鸣叫声与灯光的闪亮和火灾发生时的不同，便于人们分别开这两种情况，以免造成不必要的损失。具体电路仿真图如下图2-8所示：图2-8 故障检测电路2.4.3 无线短信收发模块1. TC35i模块简介在本次系统中当火灾发生时不但实现声光报警，还有短信通知户主，保证火灾发生时有人知晓，避免财产的损失。在这里采用的是TC35i模块，通过编程，将程序加载到单片机中，通过串口连接，将信息发送到GSM模块中，实现短信通知。TC35模块

37、是西门子公司为了迎合各个领域对无线数据传输方面的需求而开发的GSM模块，它是继GSM手机外又一种非常重要的GSM移动通信系统的终端设备；它以GSM网络作为无线传输网络，不受地区、线路等的影响；它的设计小巧，运行成本低，功耗比较低；它主要由GSM基带处理器、GSM射频部分、电源、闪存4部分组成。其中的GSM基带处理器是整个模块的核心，控制着模块内部的各种信号的传输、转换、放大等处理过程；GSM射频部分是一个单片的收发器，主要完成对射频信号的发送与接收；GSM电源模块把外部输入的电源电压进行稳压处理后为GSM基带处理器和GSM射频模块使用；存储模块主要用来存储一些用户配置的信息、电话本和其它的信息

38、。TC35模块的数据输入/输出模块实际上是一个串行异步收发器，符合RS232接口标准，有固定的参数：8位数据位和1位停止位，没有校验位，波特率一般在300bps115kbps之间，硬件部分握手信号用RTS0/CTS0，软件部分控制用XON/XOFF,CMOS电平，支持标准的AT指令，通过这一接口可以用AT命令切换操作模式，使它处于语音、数据、短消息或者传真模式。2. 短信收发过程要使用TC35模块实现短信的发送与接收，就必须用到串口通信、AT指令与短信的编码、解码。（1）短信编码：短信的收发控制模式共有三种模式:Block Mode、基于AT指令的Text Mode、基于AT指令的PDU Mo

39、de。Block Mode在使用时需要生产厂家提供驱动支持；Text Mode收发短信代码简单，实现容易，但是只能发送英文短信；PDU Mode编码的短信内容可以时中文、英文、声音或者图像，其中本次设计中使用的是PDU Mode。在PDU模式中可以采用三种编码方式来编码所要发送的短信，分别是7bit编码、8bit编码和16bit编码。其中7bit编码用于发送普通的Ascill字符，例如英文和数字；8bit编码用于发送数据信息，例如图片和铃声；16bit编码用于发送Unicode(UCS2)字符，例如中文和英文。本次系统中使用的是PDU模式的Unicode(UCS2)编码方式。但是需要形成标准的

40、发送包。其实PDU模式是把短信正文经过十六进制编码后传送。发送短信的编码格式：服务中心地址、PDU类型、接收方的地址、协议识别码、数据译码方案、有效周期、用户数据长度、用户数据；接收短信的编码格式：服务中心地址、PDU类型、发送方的地址、协议识别码、数据译码方案、服务中心收到消息时间、用户数据长度、用户数据。例如现在要向手机15236265938发送短信“火灾报警器报警！”。具体操作如下：接收的手机号码：15236265938短信中心号码：8613800379500短信内容：火灾报警器报警！ 则发送短信的十六进制的编码为： 0891683108309705F011000D91685132265

41、639F80008AA10706B707E62A58B66566862A58B66FF01以下是对该编码的详解：08：短信中心号码的长度，即91683108309705F0的长度；91：短信中心号码的类型，91是TON/NPI遵守International/E.164标准，指的是在号码前面需要加上“+”号；683108309705F0：短信中心号码（若不是偶数需要补F），再将这偶数个号码两两相互交换。如原号码为8613800379500，一共13位，不是偶数，加上F成8613800379500F，两两交换后成：683108309705F0。接收号码变换时与之相同；11：文件头字节；00：信息的

42、类型TP-MR；0D：被叫号码长度；91：被叫号码的类型；00：协议标识；08：数据编码方TP-DCS；AA：短信的有效期；10：用户数据长度；706B707E62A58B66566862A58B66FF01：用户的数据，即短信内容。（2）AT指令AT指令集是MODEM自身通信的一套规则和标准。采用AT指令实现单片机与GSM之间的通信：单片机发出AT指令来建立通信链路，下表2-2为短信业务常用的AT指令：表2-2 短信业务常用AT指令命令AT指令说明短信息格式AT+CMGF选择短消息的格式（0-PDU;1-TEXT）新消息显示AT+CNMI选择当新短信来时系统提示方式读短消息AT+CMGR读取

43、短信发送短信AT+CMGS发送短信写短消息AT+CMGW写短信并保存在存储器中删除短消息AT+CMGD删除保存的短信服务中心地址AT+CSCA 设置短信服务中心号码3. 串口通讯GSM模块或手机是通过串口与计算机相连的，短信收发的AT指令都是通过串口发送到终端的。实现串口通讯主要有三种方法：第一是采用VB5.0/6.0中提供的MSComm控件，这种方法编程简单，但是MSComm控件在使用前需要在系统中注册；第二是采用微软在NET2.0及其以后版本提供的内置的串口操作类-System.IO.Ports.SerialPort,使用简单，但不灵活；第三是采用Windows的API函数，编程有些复杂，

44、但是可清楚掌握串口通信的机制，并且高效、自由、灵活。在本次系统中主要是单片机与GSM模块的串口连接，这里的通信是RS232异步串行通信，只需要连接3线就可以，将两端的收发线连在一起，即一端的RXD接口线与另一端的TXD接口线相连，两端的底线连在一起。便于数据传送。2.5 按键模块控制按键模块仿真图如下图2-9所示：图2-9 按键模块控制按键模块电路采用独立按键设计，4个按键分别连接P3.4、P3.6、P3.7和RST复位引脚，对这种按键可以采用中断的方法，按键执行中断程序，但是本次系统中采用的是按键扫描查询的方式，通过不断的查询按键的电平变化，一旦与单片机相连的按键引脚发生变化，延迟后同样处于

45、变化中，判断此时按键被按下，同时执行相应程序中的功能，各按键功能如下所示：P3.4：紧急报警键，当人们发现火灾苗头而温度或浓度没有达到门限值及火灾条件不满足时，可以按此键，紧急报警；P3.6：加键，用于温度门限值的调节，加大温度门限值；P3.7：减键，用于温度门限值的调节，减小温度门限值；RST:复位键，使系统复位。23洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 系统软件设计3.1软件简介在本次系统设计中是以Keil Vision4和ISIS 7 Professional仿真软件为基础进行模拟仿真的，通过Keil软件编写C语言程序编译、连接，调试直到正确生成HEX文件，在ISIS 7 Professi

46、onal仿真软件中画出电路图，模拟真实的场景，然后再将在keil软件中编写生成的hex文件加载到电路图仿真软件的单片机中模拟现实仿真，看是否达到自己所要的效果，这种方法即方便又省时间。 3.1.1 Keil Vision4软件简介Keil Software公司推出的Keil Vision3 是一款基于Windows的软件平台，它是一种用于51单片机的集成开发环境。Vision3提供了对基于8051内核的各种型号单片机的支持，而Vision4是Vision3的升级。Keil软件内包含了功能强大的编辑器和调试器。编辑器可以像一般的文本编辑器一样对源代码进行编辑，并允许用户在编辑时设置程序断点（可在源代码未经编译和汇编之前）。用户启动Keil的调试器之后，断点即被激活。其中断点可被设为条件表达式、变量或存储器访问，断点被触发后，调试器的命令或调试功能即可执行，因此用户可以在编辑器内调试程序，使用户快速地检查和修改程序。不但如此，用户还可以在编辑器中选中变量和存储器来观察其值。并可在双层窗口中显示，还可对其进行适当的调整。此外，Keil调试器具有符号调试特性以及历史跟踪，代码覆盖，复杂断点等功能。而且Keil C51的库函数含有100多种功能，其中大多数是可