基于GSM的遠(yuǎn)程瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)任

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1、基于GSM模塊遠(yuǎn)程瓦斯?jié)舛葓?bào)警器（裝置）設(shè)計(jì)DesignofMonoxideConcentrationWaringDeviceBasedonGSM摘要：本文以單片機(jī)MSP430F149和西門子TC35模塊為核心設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡單、性能較高的遠(yuǎn)程礦井瓦斯?jié)舛葓?bào)警裝置。從硬件和軟件兩個(gè)方面，實(shí)現(xiàn)了瓦斯?jié)舛葓?bào)警器的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)具有瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)采集顯示、瓦斯?jié)舛认薜脑O(shè)置、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸以及聲光報(bào)警功能。關(guān)鍵字：MSP430F149；GSM；瓦斯?jié)舛?；TC35；AT指令A(yù)bstract:basedonsinglechipMSP430F149andSiemens

2、TC35moduleasthecoretodesignasimplestructureandhighperformanceremoteminegasconcentrationalarmdevice.Fromtwoaspectsofhardwareandsoftware,implementsthedesignofthegasconcentrationalarmsystemhasreal-timecollectionanddisplay,thegasconcentrationofthegasconcentrationlimitsetting,datar

3、emotetransmissionandsoundandlightalarmfunction.Keywords:MSP430F149;GSM;Gasconcentration;TC35;ATcommand0.引言我國大部分煤礦屬于瓦斯礦井，且絕大多數(shù)需要井下開采，使得瓦斯爆炸成為煤礦重大事故之一，給企業(yè)和個(gè)人帶來災(zāi)難性的破壞和傷亡。因此，要有效預(yù)防和減少煤礦安全事故的發(fā)生，就必須要嚴(yán)格管理，及時(shí)完善礦井瓦斯?jié)舛群蜏囟鹊谋O(jiān)測系統(tǒng)。由于短消息具有內(nèi)容直觀，傳輸距離遠(yuǎn)，用戶無需建立信號(hào)中轉(zhuǎn)站等優(yōu)勢，如今在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用，本文設(shè)計(jì)了一種用單片機(jī)M

4、SP430F149和GSM相結(jié)合的甲烷實(shí)時(shí)監(jiān)測報(bào)警儀器，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測報(bào)警功能。1.系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)與工作原理本系統(tǒng)以MSP430F149單片機(jī)為核心，與瓦斯傳感器TGS2610以及LED數(shù)碼顯示管完成瓦斯?jié)舛葘?shí)時(shí)檢測顯示，并與蜂鳴器、LED發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成聲光報(bào)警模塊。通信模塊采用西門子公司TC35芯片為核心，配以外圍電路構(gòu)成GSM模塊。通過電平轉(zhuǎn)換模塊MAX232與MSP430F149進(jìn)行串口通信。該模塊可以進(jìn)行短信的編輯和發(fā)送，它的串口通信遵循RS232標(biāo)準(zhǔn)。單片機(jī)控制器瓦斯?jié)舛炔杉K鍵盤模塊數(shù)據(jù)顯示模塊聲光報(bào)警電路通信模塊GSM

5、用戶手機(jī)系統(tǒng)的控制過程如下：用瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱐GS2610采集井下瓦斯?jié)舛戎?，通過A/D轉(zhuǎn)換將此模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)中，單片機(jī)對輸入的16位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并循環(huán)掃描實(shí)時(shí)顯示。同時(shí)通過中斷循環(huán)將被測濃度值與設(shè)定閾值進(jìn)行比較，當(dāng)超限時(shí)啟動(dòng)發(fā)送短信的程序。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1基于GSM遠(yuǎn)程濃度監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體框圖2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1微控制器的選擇微控制器選用TI公司的MSP430F149單片機(jī)。MSP430系列的單片機(jī)具有超低功耗、處理能力強(qiáng)大、穩(wěn)定性好等眾多51單片機(jī)不具備的優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在便

6、攜式設(shè)備當(dāng)中。MSP430F149中含有硬件乘法器，12bitA/D轉(zhuǎn)換器，支持串行通信、模擬IIC總線，同時(shí)便于與GSM、液晶顯示等模塊的擴(kuò)展連接。2.2信號(hào)采集部分信號(hào)采集模塊主要用來采集井下瓦斯氣體濃度，本設(shè)計(jì)中采用MJC4/2.8J催化燃燒式氣敏原件。MJC4/2.8J具有工作穩(wěn)定可靠、線性度好、響應(yīng)速度快、抗中毒等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理：MJC4/2.8J型催化元件根據(jù)催化燃燒效應(yīng)的原理工作，由檢測元件和補(bǔ)償元件配對組成電橋的兩個(gè)臂，遇可燃性氣體時(shí)檢測元件電阻升高，橋路輸出電壓變化，該電壓變量隨氣體濃度增大而成正比例增大，補(bǔ)償元件起參比及溫濕度

7、補(bǔ)償作用。采集信號(hào)Vout送入單片機(jī)ADC12的輸入通道進(jìn)行處理，并保存到ADC12MEM中。此時(shí)單片機(jī)就可以采用對應(yīng)的算法得到瓦斯的濃度值，并判斷是否超限若超限則啟動(dòng)報(bào)警，否則不報(bào)警；同時(shí)送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。2.3通訊模塊設(shè)計(jì)利用GSM模塊來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊與實(shí)時(shí)監(jiān)測，GSM無線通訊模塊選用TC35。其主要特點(diǎn)：可傳輸語音和數(shù)據(jù)信號(hào)；提供標(biāo)準(zhǔn)UART串行接口；采用AT指令編程。因此，MCU能很方便的通過UART接口與GSM模塊連接，并直接通過AT指令方便的實(shí)現(xiàn)短消息的收發(fā)。3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)GSM遠(yuǎn)程溫度監(jiān)控系統(tǒng)軟件主要完成對煤礦井下瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)采樣

8、、數(shù)據(jù)處理以及信息發(fā)送等功能,同時(shí)能夠?qū)⒔Y(jié)果與給定的瓦斯?jié)舛葓?bào)警值進(jìn)行比較,若超過報(bào)警值,則啟動(dòng)報(bào)警電路報(bào)警。為便于編程和