基于單片機GSM智能煤氣泄漏報警器的硬件模塊設計

趙永濤 高英俠 滕雪漪

摘 要：隨著天然氣在人們生活中的廣泛使用，天然氣安全也得到越來越多人的重視。以單片機GSM為核心空間設計的一套智能煤氣泄漏報警器通過氣數傳感器MQ5系統對煤氣泄漏進行檢測，監測數據經處理后有液晶1602進行實時顯示，一旦檢測信息超過報警值就會發出警報，并對煤氣閥門實行自動關閉，有效保證居民的人身安全。本文對這類報警器的硬件模塊設計進行簡單說明。

關鍵詞：單片機GSM；煤氣泄漏報警器；硬件設計

基于單片機GSM智能煤氣泄漏報警器能對室內煤氣進行實時檢測，同時進行自動報警和關閉閥門等處理，能幫助很多家庭最大程度規避煤氣泄漏險情。

一、設計原理

Mq7氣體傳感器對液化氣、煤氣和天然氣等城市所用氣體具有較強的靈敏度，同時具有優良的抗乙醇和煙霧干擾功能，通過檢測室內煤氣濃度，發出不同的電壓信號。利用AD模數轉換，把模擬信號轉換為數字信號，由AT89S52對數字信號進行處理和數據比對。而在報警器程序內部設定報警值，一旦檢測數據等于或者大于報警值，那么就會觸發自動報警裝置，發出警報聲，同時會將相關短信發給物業公司和業主，并且自動關系氣體閥門。[1]

氣體報警器圖

二、硬件設計

（一）單片機微控制器

本報警裝置以單片機AT89S52為核心控件，具有低功耗和高性能的優點，其主要性能包括能與MCS51單片機產品兼容，使用8K字節在系統可編程Flash存儲器，全靜態操作（0Hz33MHz），8個中斷源，三級加密程序存儲器以及三個16位定時器等。

（二）GSM無線傳輸

GSM（全球移動通信系統）是一種廣泛應用于歐洲及世界其他地方的數字移動電話系統。

該智能報警裝置采用的是西門子公司的TC35，其是一款雙頻900/1800MHZ高度集成的GSM模塊。其信息傳送的主要內容是語音和數據，適用電源是單電源 3.3V ～ 5.5V。頻段在雙頻GSM900MHz 和 DCS1800 MHz（Phase 2+），以外接的方式連接SIM卡，由天線由天線連接器連接外部天線，發射功率為2W （GSM900MHz Class 4） 1W （DCS1800MHz Class 1）。[2]

該模塊工作溫度范圍廣，可在20°C 至55°C之間正常工作，

半速 （ETS 06.20） 全速（ETS 06.10） 增強型全速 （ETS 06.50/06.60/06.80）是其語音解碼的三種速率。發送短信息主要有MT，MO，CB 和 PDU 模式。

（三）Mq7氣體傳感器

Mq7氣體傳感器使用的氣敏材料是二氧化錫（SNO2），其在清潔空氣中電導率較低。通過高低溫循環的方式在低溫（1.5v加熱）檢測一氧化碳，當空氣中的一氧化碳濃度增大時，電導率也隨之增大。高溫（5.0v）能對低溫時吸附的雜散氣體進行清洗。對煤氣、天然氣和液化氣等具有較好的靈敏度，同時有優良的抗乙醇和煙霧干擾能力。其具體模塊設計是采用優質的雙面板設計，有電源指示和TTL信號輸出指示，同時有DO開關信號輸出和AO模擬信號輸出；TTL輸出有效信號為低電平，當輸出低電平時信號燈亮，可直接接單片機，另外在外觀設計上有四個螺絲孔便于定位，使用壽命較長，具有可靠的穩定性。

Mq7氣體傳感器的核心控件為氣敏元件，由微型AL2O3陶瓷管和SNO2敏感層、測量電極和加熱器構成，固定在塑料或不銹鋼腔體內。

（四）電磁閥

本報警器中筆者采用電磁閥作為切斷氣源的執行器，元件是3v106型AC220V電磁閥。電磁閥是用電磁控制的工業設備，主要是依靠電磁線圈產生的電磁力來驅動閥門的開關，可以配合不同的電路實現預期控制，而且能保證控制的精準度和靈活性，當通電時，電磁線圈產生電磁力，關閉件將會從閥座上被提起，因此閥門打開。斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。

通過MQ7氣體檢測器檢測氣體濃度，發送報警短信，由電磁閥控制氣體閥門開關，可以靈活便捷地檢測室內氣體是否達到預警值，很大程度上減少煤氣泄漏造成的人身和財產隱患。

參考文獻：

[1]張小英.基于單片機的燃氣泄漏報警器的設計[J].信息記錄材料，2017，18（10）：150151.

[2]張遠鵬，楊年法，張福，等.基于GSM的遠程煤氣報警器[J].現代科學儀器，2014，（2）：5253.

作者簡介：趙永濤（1988），男，漢族，甘肅金昌人，本科，電子科技大學，助教，單片機應用開發，自動化；高英俠（1989），女，漢族，甘肅永昌人，本科，東北大學，講師，自動化；滕雪漪（1993），男，漢族，甘肅金昌人，本科，沈陽理工大學，助教，車輛工程。