基于TC35GSM模塊燃氣報警器設計

李校紅

（西安歐亞學院，西安，710065）

基于TC35GSM模塊燃氣報警器設計

李校紅

（西安歐亞學院，西安，710065）

介紹了一種利用單片機技術與西門子TC35GSM構成的燃氣報警系統。通過氣體傳感器對一氧化碳、甲烷等氣體的探測，將其收集到的信號傳遞給單片機，并通過單片機的鑒別發出報名信號，并通過GSM將報警信息傳遞給用戶，從而實現對燃氣的報警。

可燃氣體傳感器;智能家居；GSM模塊

1 燃氣報警系統工作原理

家用燃氣主要為天然氣，其主要的成分為甲烷。因此，在對系統進行設計中選擇甲烷氣體傳感器。這類傳感器其所使用的氣敏材料在清潔空氣中其電導率都比較低的金屬氧化物。當在空氣當中存在可燃氣體的時候，其電導率會隨著空氣當中可燃氣體濃度的增大，其電阻也在不斷的增大。通過構建簡單的電路即可將其電導率的變化轉換成電阻的變化，從而其轉換成相對應的電壓信號。同時通過A/D數模轉換，將電壓信號轉換成可燃氣體濃度的大小，在傳遞給主控芯片，在達到設定值之后，則會自動啟動聲光報警的裝置，并同時開啟可用于通風換氣的通風機裝置，從而將室內的氣體排到戶外，而如果燃氣在泄漏的時候，用戶不在室內的情況下，系統則會通過通信模塊，將相關信息傳遞給用戶，用戶則根據情況進行報警處理。其整體的架構設計如圖1所示。

2 系統硬件設計

2.1 傳感器信號發射模塊

從成本控制的角度出發，對可燃氣體信號的處理采用電壓比較器來替代A/D數模轉換模塊，并采用了LM 358芯片對可燃氣體的信號變化進行比較和診別。從而由MQ-4甲烷可燃氣體檢測傳感器和電壓比較器以及負載電路組成。當MQ-4在探測到移動濃度的可燃性氣體之后，環境中其組織會升高，從而可引起LM358第2管腳的電壓出現升高，而當該管腳的電壓大于第3管腳的電壓的時候，第1管腳則會輸出高電平。而第1管腳與LM358相連接，則在此時從D0端將信號傳輸到AT89C52單片機芯片，并接收到電壓比較器的高電平。

圖1 報警器整體設計

2.2 GSM模塊的設計

TC35則是西門子公司所生產的新的GSM模塊，其支持中文短消息的發送，并且，其性價比也非常的高，工作的頻率通常為GSM 900和GSM 1800，電源范圍則為直流電3.3V～4.8V;電流的休眠狀態則為3.5mA，空閑狀態對電流的消耗為25mA，發射狀態下其電流的平均消耗為300mA,峰值為2.5A;該模塊還可傳輸語音和相關的數據信號，并分別在GSM 900和GSM 1800的時候，其消耗的功率為2W和1W，并通過其中的接口和天線連接器分別連接SIM卡與天線。SIM的電壓則為3V /1. 8V，數據接口則采用AT的命令實現雙向的傳輸，其可選的波特特率則為300 b / s～115 kb /s,自動波特率為1.2 kb /s～115 kb /s。它支持Text和PDU格式的SMS,可通過AT命令或關斷信號實現重啟和故障恢復。其整體的結構則如圖2所示。

圖2 TC35模塊結構

TC35則采用AT的指令進行相關的命令操作，單片機則可通過AT指令對信息的收發進行控制。其短消息的控制的方式則為Block、PDU、Text。其中Block主要需手機商進行解鎖，而 Text則不支持中文的短信，而PDU模式則可將中文編碼進行轉化，為Unicode編碼。

另外，TC35模塊的數據串口管腳工作電平為CMOS電平，而單片機則為TTL電平，所以需要用MAX232作電平的轉換。

2.3 主控芯片的選擇

在該系統當中采用AT89C52芯片，該芯片其具有低功耗、存量大的特點，同時包括8K的Flash存儲器，256字節RAM，32位I/O口線，3個16位定時器/計數器，一個響亮2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。

2.4 電源設計

結合系統的需要，為更好的滿足T35模塊短信通信的需要，該模塊在通信時需要瞬間產生比較大的電流，因此，對無線通信模塊的電源設計采用9V的電源進行供電。而單片機和傳感器的電流則在3.3V、3.5V。而為了保證三者的利用，采用三端穩壓電源和低壓差線性調壓器將其中的9V電壓進行變換，從而將其轉換為3V和5V。

3 系統軟件設計

3.1 主程序設計

對整體主程序的設計則如圖3所示。在對AT89C52芯片進行上電之后，其先將TC35GSM通信模塊進行初始化的操作，并將其中的串口打開，從而使得單片機和通信模塊之間進行通信，然后在查詢其報警的信息接收狀態。

3.2 通信模塊軟件設計

主控芯片與通信模塊TC35則通過AT指令來完成對其短信服務的控制。如在向燃氣用戶發送相關的報警消息、接受短消息和燃氣實施濃度數據的恢復。接受用戶對短消息的識別功能，如是否開啟空氣排風裝置等。以發送短消息作為操作的實例，單片機首先向通信模塊發送“AT+CMGF=1”,該指令則表示短信發送的格式為英語，在單片機受到“OK”的回復之后，用戶再通過發送“AT+CMGF=+8613*********”，從而為系統需要發送的手機號碼進行系統的設置，待受到回復之后，即可實現對短消息的內容。

而針對遠程控制排風裝置軟件的實現則稍微顯得復雜。其基本的程序則是首先接受到來自用戶的短消息指令，在通過對指令有效部分的提取，實現對不同指令的控制實現。

4 總結

本文通過研究設計出了基于西門子公司的TC35通信模塊的燃氣系統報警裝置，利用電壓比較器實現將濃度大小轉換成電壓信號變化，再通過AT89C52主控芯片的控制和GSM短信實現對燃氣報警裝置的遠程操控，并給出了系統硬件和軟件的詳細的介紹。通過該報警器的設計，實現了將智能化與現代家居理念緊密結合的新型的電子安防系統具有燃氣檢漏靈敏可靠、聯動裝置啟動迅速、無線報警方便快捷、具備用戶遠程短消息查詢和控制等優點，以此更好的保障用戶的使用安全。

[1] 彭宇平,林喜榮,李建榮.基于GSM模塊TC35I的遠程報警和控制裝置的研制[J].安防科技, 2008(4): 8-10.

Design of gas alarm based on TC35GSM module

Li Xiaohong
(Xi'an Eurasia University，Xi'an，710065)

This paper introduces a kind of single chip technology and gas using SIEMENS TC35GSM to form the alarm system.Through the detection of gas sensor for carbon monoxide,methane and other gase s,will transfer the collected signal to the microcontroller,and through single identification issued a registration signal,and through the GSM alarm information is transmitted to the user,so as to achieve the alarm for gas.

combustible gas sensor;intelligent Home Furnishing;GSM module

陜西省教育廳科學研究計劃資助項目（2013JK1069）

李校紅，女，1976，湖南省，講師，研究方向：網絡通信、嵌入式