摘 要： 針對家居燃氣泄漏監控及報警問題，基于STC89C52RC單片機及SIM900A模塊設計了一種報警器。該報警器可監控燃氣的泄漏情況，同時利用AT指令將報警提醒信息發送到指定手機號碼。使用結果表明，在燃氣泄漏時該報警器能夠有效地運行，達到了預期的設計目標。
關鍵詞： 單片機；SIM900A；AT指令；燃氣報警
燃氣是人們家庭必備的燃料，由于某些原因，燃氣可能會發生泄漏，其中的有毒氣體會使人中毒甚至窒息而亡，若不能及時發現并處理，當燃氣在空氣中的含量達到2%~10%時，若遇到明火或火花還會引起爆炸，因此，實現燃氣泄漏的自動監控、報警與處理便成為物聯網時代智能家居發展的重要目標[1]。圍繞上述問題，本文設計了一種基于GSM的燃氣報警器，它采用MQ-2傳感器模塊采集氣體濃度信號，當濃度大于設置的報警濃度時，輸出低電平給STC89C52RC單片機，控制電磁閥關閉，同時利用SIM900A模塊發送報警短信至指定的手機號碼，從而實時、可靠、自動地實現了燃氣監控及報警[2]。
1 系統組成
燃氣監測報警系統的硬件主要有濃度檢測、主控模塊、應急處理模塊、電源模塊和GSM報警模塊5大部分，如圖1所示。濃度檢測模塊主要由半導體氣體傳感器組成，它是整個系統中關鍵的元件；主控模塊由單片機及其相關軟件組成，由程序對單片機進行控制以及信息的處理；應急處理模塊主要是發生泄露后及時關閉閥門和打開排風扇；GSM報警模塊將報警信息以短信的方式發送到手機上。
2 硬件設計
2.1 燃氣檢測模塊
本文選用電阻式半導體氣體傳感器MQ-2來檢測泄漏燃氣。MQ-2經過敏感元件把氣體濃度的變化轉換成電阻的變化，并與電阻R3組成分壓電路，從傳感器4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號，加到比較器的2腳?？烧{電阻R1構成比較器的門檻電壓，當煙霧濃度較高輸出電壓高于門檻電壓時，比較器LM393輸出高電平；反之，轉輸出低電平。圖2給出了燃氣檢測電路圖。
2.2 主控模塊
主控模塊采用STC89C52RC單片機，該單片機是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超強抗干擾的單片機，指令代碼完全兼容傳統8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。依據單片機的引腳特性，在實際設計中，燃氣傳感器信號從P3.2輸入，作為單片機的中斷觸發信號，下降沿方式，應急處理模塊驅動信號從P1.0輸出，GSM報警模塊采用串行通信方式。
2.3 GSM模塊
GSM模塊采用SIMCOM公司的SIM900A，該模塊是該公司推出的一款緊湊型產品，完全采用SMT封裝形式，其性能穩定，外觀精巧，性價比高。SIM900A采用工業標準接口，工作頻率為900 MHz/1 800 MHz，內嵌TCP/IP協議，可以低功耗實現語音、短信（SMS）、數據和傳真信息的傳輸。SIM900A模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、電源模塊、存儲器、天線接口和其他接口6部分組成，如圖3所示。
2.4 SIM卡接口
圖4給出了SIM接口電路。圖4中串在I/O口線中的20 ?贅電阻用于匹配SIM900A模塊和SIM卡之間的阻抗。SMF05C用于保護SIM卡免受靜電放電或閉鎖等其他電壓引起的瞬態事件造成的損害。
2.5 應急模塊
應急模塊由電磁閥和光耦等組成，電路如圖5所示。當輸入為高電平時光耦導通，后一級CE導通，從而使三極管導通。由于繼電器就是一個線圈加上一個開關，當線圈有電流流過的時候，產生磁性，然后將開關吸和，同時對應的狀態指示燈點亮。反之，當輸入為低電平時，光耦未導通，后一級CE截止，這時三級管基極被下拉電阻拉為低電平，為“截止”狀態，繼電器不動作。因此，當采集到的實際燃氣濃度大于系統設定值時，單片機的P1.0口發出的高電平信號使線圈得電，開關關閉，切斷電磁閥中的氣體輸出。
3 軟件設計
3.1 主程序設計
主程序流程圖如圖6所示。系統先進行初始化，然后MQ-2傳感器模塊采集氣體濃度信號，信號經放大電路，當濃度大于設置的報警濃度時，經過LM393雙電壓比較器輸出低電平給STC89C52RC單片機，最后，當單片機檢測到有報警信號時，進行延時確認，排除干擾，當確定是真正的報警信號時，關閉電磁閥的同時通過數據的發送驅動GSM模塊對指定的手機號碼發送報警短信。
3.2 GSM報警程序
假定13511658875為指定號碼，利用AT+CMGS指令實現英文報警短信的發送。首先設置為“GSM”字符集（AT+CSCS=“GSM”）或文本模式（AT+CMGF=1）；再發送接收的手機號碼AT+CMGS=“13511658875”，等待模塊應答返回>；然后輸入需要發送的內容GSM TEST；最后以十六進制（HEX）格式單獨發送1A（即0X1A）。
本文以STC89C52RC單片機作為燃氣報警器的控制器，當探測到燃氣濃度超標時，關閉電磁閥，并通過SIM900A模塊報警，從而實現了遠程通信報警，打破了報警地域的限制[4]。該系統作為物聯網在智能家居方面的一個典型應用，在實際運行中得到了比較滿意的效果。
參考文獻
[1] 王湘云，董大波，吳南健，等.基于短距離無線/有線通信的燃氣監測報警系統[J].電子技術應用，2013，39（7）：83-85.
[2] 翟順，王衛紅，張珩，等.基于SIM900A的物聯網短信報警系統[J].現代電子技術，2012（5）：86-89.
[3] 浦敏，李云飛，王宜懷．基于物聯網的無線照明控制系統[Ｊ]．照明工程學報，2011，21（2）：86-89.
[4] 禹璽，董蘊華.基于電話網絡的智能遠程控制系統的實現[J].現代電子技術，2009，32（9）：3-5.