2.2 主机
1)GSM手机模块:西门子TC35是目前市场上广泛使用的低成本、高性能手机模块,工作在EGSM900/GSM1800双频段,工作电压为直流3.8~5 V。模块提供ZIF接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。采用AT指令传输指令和数据(AT+XXXX=XXXX),数据口设置为可选波特率300 bps~115 kbps,或自动波特率1.2~115 kbps。本方案采用自动波特率设置,单片机串口工作于方式1,波特率9.6 kbps,数据格式为1起始位,8数据位,1停止位,无校验位。TC35与单片机及SIM卡连接电路如图4所示。TC35数据接口(CMOS 3.3V)经电平转换后可与单片机进行数据传输,单片机RXD接口可识别3.3VCMOS电平,可直接连接;而在单片机TXD接口和TC35的RXD接口间采用74HC系列逻辑门芯片转换电平;IGT接口用于上电配置后由单片机加脉冲启动模块;SYNC接口为状态指示接口,接LED指示灯,启动后等间隔(600 ms间隔亮灭)闪烁表示无SIM卡或者未接入网络,不等间隔闪烁(75 ms亮,3s灭)表示接入网络。
2)通讯模块:同从机。
3)电源部分:由于TC35模块对电源要求严格,其短信发送峰值电流可达1.5 A,且若电源部分有超过400 mV压降会自动关闭,本方案采用LM2576(5 V,3 A)作为稳压芯片,并在VCC和GND之间并入1 000μF电解电容以维持电压稳定,可使模块及外围器件正常工作。无线通讯模块及起电平转换作用的74HC系列逻辑芯片采用ASM1117(3.3 V,1 A)供电。
4)EEPROM存储器多层电感器:AT24C02为采用IIC串行总线的电可擦写存一体电感储器,容量256B,主要用以存储用户号码配置。
5)矩阵键盘及液晶模块:本方案采用1602液晶用以显示工作状态或辅助键盘输入设置,4x4矩阵键盘用来输入用户号码等配置信息。
3 系统软件设计
软件采用模块化设计方法,主要由主程序、键盘扫描、液晶驱动、SPI总线读写、IIC总线读写、短消息发送、数据采集及处理等模块组成。采用C语言编写,编译环境为Keilμvision3,使用部分环境库函数。系统程序流程如图5所示。
1)启动与配置
主机上电后会有10秒的等待设置时间,用户此时可按SET键设置或Q键退出设置。按SET键后,会出现用户列表(User0-User3),最多支持4用户发送,此时可使用数字键选择相应用户设置号码。若10秒无按键按下,主机自动进入初始化。先检查用户状态,若所有用户号码为空,则提示用户配置,重复以上过程。用户设置完毕后,单片机启动TC35并配置无线通讯模块,开始接入GSM网络,用户可通过液晶显示或状态指示灯了解是否接入网络。此后,主机给从机发送握手信号,检测从机是已经正常工作,若一切正常,主机进人工作状态;若从机未开启或不在主机无线信号范围内,则提示用户检查从机后再开始。
从机上电后将无线通讯模块配置为接收状态,待收到主机握手信号后启动检测程序,其中对于人体的检测程序两分钟(可设电感厂家定)后启动,以免对用户自身误报。
2)工作状态
主机进入工作状态后,将TC35置于低功耗模式,无线通插件电感器讯模块配置为接收状态。从机不断地采样检测,采样频率50 Hz,以定时器中断方式进行。对红外传感器的检测仅需对其高低电平进行检测;对A/D采样数据以每采样10次取平均值的方法进行运算后,与阈值比较,单片机内部设置三个阈值,分别对应燃气或烟雾浓度的低、中、高水平。当判断有火灾、燃气泄漏或人员进入时,从机即刻将相应报警代码经工字电感器无线通讯模块发送给主机(程序都设置为仅一次触发),主机此后唤醒TC35读取EEPROM中号码将报警短信发送给用户。
4 结论
实际应用时可根据需要放置主机和从机的位置。实验调试时,将主机和从机分别置于两间相邻的室内,分别开启并设置报警号码,进入工作状态后,当人进入房间时,用户手机可在短时间内收到短信;采用向从机附近释放少许烟雾及可燃气体(为安全起见,此处以打火机丁烷实验),也可以及时收到报警短信。系统实物和部分实验结果如图6所示。实验结果表明本套方案具有报警及时准确、操作简单、方便实用等特点。
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