探析基于GSM 的手機短信火災報警

王 寧，徐月娜，范文兵

（1.黃河科技學院，河南 鄭州 450000；2.鄭州大學，河南 鄭州 450000；3.鄭州聯睿電子科技有限公司，河南 鄭州 450000）

1 信息采集與電路轉換

1.1 傳感設備

基于GSM的手機短信火災報警系統，依靠傳感設備進行環境監測與信息采集。當前，最常見的檢測方案包括煙霧檢測、光線檢測和溫度檢測。不同的檢測方案，檢測對象不同，檢測效果也不同。其中，應用最廣泛的為煙霧檢測方案。目前，MQ-2煙霧傳感器具備較高的精準率，設備應用成本較低，可以有效檢測可燃氣體含量，并將檢測信息轉換為電壓或電流信號。該設備需通過信號調理電路對電信號進行預處理，包括濾波處理和放大處理等，進而通過轉換電路轉換信號形式。MQ-2煙霧傳感器的應用機理在于，通過P型半導體或N型半導體氰化物的氣敏性能，檢測空氣成分和可燃氣體的濃度。檢測氣體類型包括煤氣、丁烷、煙霧等。檢測效果受到MQ-2煙霧傳感器靈敏度與線性度的影響。

1.2 溫度檢測

除了氣體檢測，該系統還需搭配相應的溫度檢測單元。可采用DS18B20數字溫度檢測傳感設備，基于該溫度檢測設備的單總線接口，實現傳感裝置與數據信號處理單元之間的數據傳輸。在進行數據傳輸時，數據信號處理單元可直接對數據量進行處理。數字溫度傳感設備具備雙向數據傳輸功能，并可發送時鐘信號。出于保證溫度傳感器運行穩定的考量，向數字溫度傳感設備進行外部電源供應。

1.3 調理電路

基于GSM的手機短信火災報警系統，傳感器在采集信息后，會將信息轉化為數字信號輸出。考慮到環境因素的干擾，且設備本身的特性也會對信號產生干擾，可通過調理電路實現信號的處理。利用濾波器電路進行濾波，減少干擾性因素，并通過放大電路對信號加以放大，以確保信號的精準性，提高煙霧檢測的精度。信號調理電路是輔助性電路的一種。系統設計時，可基于信號調理電路來保證系統運行的穩定性與安全性。圖1是當前火災報警系統的框圖。

圖1 災報警系統

1.4 轉換電路

數據信號處理單元可直接處理數字量，但無法處理模擬信號，需要A/D轉換電路將模擬信號轉換為數字信號。信號轉換時，A/D轉換的精準性受到轉換芯片位數的影響，高位數轉換芯片的應用會實現高精度轉換效果。GSM手機短信火災報警系統采用8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片ADC0832，模擬電壓低于5 V，芯片的分辨性能達到256級，可適用于一般環境。轉換芯片的數據輸出采用雙輸出模式，確保數據輸出的精準性，可有效規避數據輸出和數據轉換的誤差。

2 控制電路

A/D轉化電路可利用數據信號處理單元的數據運算及信號判斷功能判斷信號類型，根據信號確定火災發生作出報警決策，并進行聲光報警。同時，可通過GSM功能以手機短信的方式進行報警。基于系統指示，通過繼電器進行操作與處理。本次設計采用美國Texas Instruments公司生產的數據信號處理單元。該數據信號處理單元要求輸入信號在3.75～5.25 V，采用C語言進行編程，以保障系統的可讀性和可遷移性。在控制電路中，設置相應的I/O端口，以檢測濃度閾值。

不同于單片機，數據信號處理單元通過超長指令進行信號的處理與控制。采用的數據信號處理單元的功能單元共計8個，具備不同的功能，可滿足64組32位通用寄存器單元的應用，并實現海量數據的高效處理，具備大規模運算效果。該數據信號處理單元可同時執行多條指令，并通過其乘法器保障控制器性能。數據信號處理單元具備超過1.1GHz的主頻。

編寫控制程序時，可采用結構化編程方法，結合系統工作的實際情況與真實環境，調用大量子函數，提升程序的抗干擾能力。信號處理單元程序編寫時，通過匯編指令或高級編程語言進行編程，可通過C語言編寫高級程序保證程序的可讀性，并預留系統升級空間。

3 輸出電路

3.1 GSM發送

GSM模塊包含射頻模塊、基帶處理模塊、存儲模塊和功放模塊等，具備獨立的操作系統。GSM模塊可應用于無線終端、工業檢測及智能家居領域，應用范疇較為廣泛。在信息輸出模塊，可選用西門子公司生產的TC35雙頻900/1800 MHz高度集成GSM模塊，可在3.3～5.5 V的電壓環境下運行。文本模式只能發送英文字符，因而將系統運行模式調整為協議數據單元（Protocol Data Unit，PDU）。PDU模式下可實現號碼接收、回復等相應信息的收發，可進行十六進制編碼。基于PDU模式，可以用任何字符向手機發送短信。該模式是時下最通用的移動網絡終端編碼模式之一，可兼容于不同系統的手機，一旦火災發生，會基于GSM模塊向指定手機發送報警信息。

3.2 報警電路

基于GSM的手機短信火災報警系統，一旦檢測到超過閾值的煙霧濃度，將以聲光的形式進行報警。設計采用無緣蜂鳴器作為聲音報警器。系統檢測過程中，一旦確定火災發生，則數據信號處理單元會產生高電平，通過三極管驅動無緣蜂鳴器進行聲音報警，并通過發光二極管的閃爍實現光的報警。聲光報警電路可同時實現聲光兩種信號的報警，用戶在接收到報警信息后，可取消報警狀態。圖2為聲光報警電路。

4 系統調試

4.1 硬件調試

基于GSM的手機短信火災報警系統設計完成后，需對系統進行調試，包括硬件調試和軟件調試。硬件調試主要指電路調試，在完成電路焊接的同時，檢測電路板芯片焊接引腳的牢固性，確保充分焊接，避免由于虛焊或短焊導致電路引腳接觸不良，保障系統電源的良好運行，確保電源的使用能夠有效驅動系統部件。對電路進行調試時，需按照先靜態調試、后動態調試，先局部調試、后整體調試的順序進行操作。

圖2 聲光報警電路

實際調試過程中，可通過萬用表檢測系統電源，確保系統電源能夠支持電路的長期穩定運行，確保電源波紋系數能夠滿足數據信號處理單元和傳感電路的需求，確保在非短路情況下電源的正常運行，保證系統運行的安全性與穩定性。通常，需通過檢測外圍電容，對電源穩定性進行驗證。電路調試要確保芯片可以支撐程序下載及運行的要求，系統開關量要滿足系統測試需要[1]。

4.2 軟件調試

開發數據信號處理單元時，可采用集成開發環境Code Composer Studio3.0 IDE。它能滿足系統項目建立的要求，并且能夠對代碼編寫、系統調試及下載器件提供支持。目前，Texas Instruments公司旗下的微控制器與嵌入式產品、系統開發及調試工具均可以在Code Composer Studio環境下運行，包括C/C++、運行環境、調試器等功能。Code Composer Studio集成開發環境具備直觀化的用戶操作界面，以便全面了解系統開發的步驟與環節，保障產品開發效率與質量。

軟件調試過程中，為保證程序編碼能夠正常運行，可采用C語言保證程序編寫的可擴展性。C語言的應用可保證系統開發效率，并為后期維護與升級預留空間，保證系統應用的便利性。軟件調試時，可首先采用Code Composer Studio3.0驗證程序編碼語法，進而運用仿真軟件驗證系統運行效果。若通過仿真驗證，則下載程序目標，完成調試。

5 結 論

本次設計充分運用數字信號處理單元，以GSM作為信號傳輸路徑，擴大溫度監控范圍，并采用數字信號處理單元實現系統開發，可提升系統的實時性與智能化效果。在實際的手機短信火災報警系統設計與開發時，需基于實際需要靈活選用相應技術和措施，以解決生活實踐中的安全問題。