摘要：開發(fā)了一款具有短信發(fā)送功能的CO監(jiān)測與報警系統(tǒng)。系統(tǒng)利用STC89C52單片機與MQ-2傳感器相結合的方式對多路CO信號進行監(jiān)測，濃度可實時顯示，當濃度超過閾值時本地聲光報警，利用GSM模塊TC35i向指定的手機發(fā)送報警短信。報警閾值、手機號碼可通過按鍵進行設定。系統(tǒng)操作簡便、精度高、靈敏度強，并且很好的控制了成本有利于推廣，達到了設計要求

據(jù)世界衛(wèi)生組織公布，世界上每年有超過250萬人死于CO中毒，我國每年也發(fā)生10萬多宗煤氣中毒事故。尤其在我國廣大的農村地區(qū)，由于采用燃煤取暖的方式，一氧化碳中毒事件常有發(fā)生。目前我國針對農村市場的CO監(jiān)測系統(tǒng)或儀器還較少，CO監(jiān)測裝置大多應用于煤礦等生產部門，人民的生命安全受到極大威脅。因此我們急需設計出一款針對農村市場的CO監(jiān)測裝置。此裝置應該具有穩(wěn)定性高，價格合理，安裝方便等特點以利于在農村地區(qū)推廣。

1 系統(tǒng)總體方案

本系統(tǒng)采用單片機為微控核心。首先，通過CO傳感器收集環(huán)境中的CO數(shù)據(jù)信息。CO傳感器將采集到的模擬信號通過AD轉換器轉化為數(shù)字信號后傳送給單片機，單片機經邏輯處理判斷是否越限，越限本地聲光報警并由LCD液晶顯示報警線路、實時濃度，通過GSM模塊向指定電話發(fā)送報警短信，系統(tǒng)的報警閾值，電話號碼可通過按鍵進行設定。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)主控芯片選用宏晶公司生產的STC89C52單片機，其具有使用普遍、價格合理等優(yōu)點，是目前同類技術中性價比較高的產品。STC 89C52的P0口用于與LCD1602數(shù)據(jù)傳輸，P1口用于接收AD轉換器的數(shù)據(jù)以及對液晶1602的控制，串口RXD、TXD與TC35i通信，其余管腳用在按鍵和聲光報警等。下面對各部分器件及其電路設計作簡要闡述：

2.1 CO傳感器模塊

CO傳感器是系統(tǒng)中的重要部件，傳感器的性能直接決定了監(jiān)測結果的好壞。市場上的CO傳感器分為兩種，半導體式與電化學式。電化學傳感器的靈敏度比半導體傳感器要高，并且功耗低更穩(wěn)定。因此本系統(tǒng)選用了電化學CO傳感器MQ-2，其使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。當傳感器所處環(huán)境中存在CO氣體時，傳感器的電導率隨空氣中CO濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與CO濃度相對應的輸出信號。MQ-2應用電路如圖2，其中S1為MQ-2。

MQ-2采集的模擬信號要經過AD轉換器處理后發(fā)送給單片機，將MQ-2的輸出端OUT與AD轉換器的輸入通道ADO連接。

2.2 AD轉換器模塊

系統(tǒng)選用美國TI公司生產的10位AD轉換器TLC1543。它具有多通道、低價格的特點。TLC1543為20腳DIP封裝的CMOS 10位開關電容逐次A/D逼近模數(shù)轉換器。TLC1543的CS(15腳)為片選端，CS端的一個下降沿將復位內部計數(shù)器并控制和使能芯片。ADDRESS(17腳)為串行數(shù)據(jù)輸入端，用來選擇下一個即將被轉換的模擬輸入或測試電壓。DATA OUT(16腳)為A/D串行輸出端，它與單片機通信，可對數(shù)據(jù)長度和格式靈活編程。I/O CLOCK(18腳)時鐘輸入/輸出提供同步時鐘，系統(tǒng)時鐘由片內產生。我們將TLC1543的15～18引腳分別與單片機的P1.0～P1.3連接。TLC1543將MO-2采集的模擬信號處理后傳送給單片機。

2.3 GSM模塊

系統(tǒng)選用西門子工業(yè)級GSM模塊TC35i來發(fā)送短信，它工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，電源范圍為直流3.3～4.8 V。TC35i利用串口與單片機通信，所以我們將TC35i的RXD、TXD分別與單片機的TXD、RXD相連。我們用單片機的P3.4引腳控制TC35i的點火信號IGT。與單片機連接如圖3所示。

2.4 液晶LCD1602模塊

1602為工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16*2即32個字符。將單片機的P0口通過上拉電阻與LCD1602的D0～D7連接并行傳輸數(shù)據(jù)，將LCD的R/S(數(shù)據(jù)/命令選擇H/L)、R/W(讀/寫選擇)、E(使能端)分別與單片機的P2.0、P2.1、P2.2連接實現(xiàn)對LCD的控制。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的軟件部分采用C語言編程，具有很好的模塊化和移植性。我們對其中重要的模數(shù)轉換，以及短信發(fā)送模塊進行介紹。

氣敏傳感器MQ-2采集到的模擬信號以電壓的形式表現(xiàn)出來我們要經過AD轉化后才能輸入單片機處理，AD轉換部分的軟件流程如圖4所示。

選用的短信模塊TC35i支持多種通信波特率，這里使用9600bps的波特率，單片機通過串口與其通信。單片機串口初始化如下：

在使用TC35i之前單片機要給IGT一個大于200μs的上升沿，以啟動模塊，之后單片機通過串口發(fā)送AT指令來控制TC35i工作，以本系統(tǒng)中發(fā)送報警短信為例，具體實現(xiàn)如下：

1)啟動后單片機通過串口發(fā)送指令“AT”，若TC35i與單片機通信正常，TC35i向單片機返回“OK”

2)單片機發(fā)送“AT+CMGF=0n”，設置TC35i為PDU中文短信模式。設置成功返回“OK”。

3)單片機發(fā)送“AT+CMGS=31”，設置短信長度。設置成功返回“OK”。

4)寫入短信內容“11000D916881082

25397F4000800104E006C27531678

B362A58866901A9053”。內容為經過Unicode編碼后的形式.其中包括運營商短信中心號碼、接收端手機號碼、中文短信內容。此處即為向188XXXX5794手機號發(fā)送“一氧化碳報警”。手機號碼可通過外部按鍵進行修改。