端并联一个按键作为手动复位按键。晶振电路中采用了外部 11. 0592MHz的高速石英晶体振荡器，能保证ATmegal6单片机串口通信准确无误。ATmegal6 单片机的最小系统电路如图3所示。
[0023] IXD12864液晶显示器有串行和并行两种工作方式，通过第15脚PSB引脚来选择。 当PSB为高时，IXD12864工作在并行接口模式；当PSB为低时，IXD12864工作在串行接口模 式。在串行接口模式下，单片机驱动LCD12864只需要3根线，串行片选信号线CS，串行时钟 线SCLK和串行数据线SID。为了节省单片机的I/O端口，简化硬件电路，设计采用LCD12864 的串行接口模式。电路中将PSB引脚与地相连接，选择串行工作方式。串行工作方式下片 选端CS为高电平时使能串行通信，电路设计将CS引脚直接与VCC先连接，使能串行通讯， 再将串行时钟端口 SCLK与串行数据端口 SID分别与单片机I/O端口相连接，进行串行通 信。IXD12864液晶显示器接口电路如图4所示。
[0024] 矩阵键盘电路如图5所示，由4行3列的轻触按键组成，在行与列的交叉点通过一 个轻触按键相连接。BTN_L为左软键，BTN_R为右软键，BTN_2为菜单键，BTMK BTN5、BTNl 和BTN3分别为上、下、左、右四个方向键，其余的为系统预留按键。
[0025] 声光报警电路由有源蜂鸣器与LED组成，如图6所示。由于蜂鸣器的工作电流比较 大，以至于单片机的I/O端口无法直接驱动蜂鸣器发出声音，所以要利用放大电路来驱动。 通过一个PNP型三极管来驱动有源蜂鸣器，有源蜂鸣器BEEP的一端接地，另一端与PNP型 三极管S8550的集电极相连，S8550的发射极连接VCC，基极通过一个IK的电阻连接到单片 机的P2. 3引脚。当单片机引脚输出低电平时，S8550导通，蜂鸣器发出声音；当单片机引脚 输出高电平时，S8550截止，蜂鸣器不发声。由于蜂鸣器本质上是一个感性元件，其电流不 能瞬变，因此必须有一个续流二极管D8提供续流，否则在蜂鸣器两端会产生几十伏的尖峰 电压，可能损坏驱动三极管，并干扰整个电路系统的其它部分。
[0026] 短信报警电路由TC35i型GSM短信报警电路组成，TC35i的RXD和TXD引脚分别 与单片机的TXD和RXD引脚连接进行串口通信。单片机通过向TC35i模块电路发送AT指 令操作TC35i模块电路。上电后，等待TC35i模块电路联网成功，单片机发送"AT\n"，若与 TC35i通讯正常，则返回"0Κ";单片机发送"AT+CMGF = 0\η"设置TC35i为PDU中文短信模 式，然后发送经过Unicode编码后的短信内容，其中包括短信长度，运营商短信中心号码， 接收端短信中文号码和中文短信内容。
[0027] 监测模块电路通过主控单片机STC12C5A16S2AD自带的模数转换功能实现对气体 传感器输出的模拟信号的采集。模块电路中的半导体气敏元件主要由MQ-2型和MQ-7型 半导体气敏元件组成。MQ-2型气敏元件对烟雾等气体具有较高的灵敏度和响应度，MQ-7 型气敏元件对一氧化碳具有较高的灵敏度和良好的选择性，如图6所示。MQ-2型半导体 气敏元件在不同浓度的烟雾环境中具有不同的电阻值，通过串接一个分压电阻将变化的电 阻转换为变化的电压，转换后的电压值是一个模拟信号，不能直接进行计算，所以必须经过 ADC(模/数转换），转换为数字信号。转换为数字信号的目的有两个：1.控制七段数码管 的显示；2.显示可燃气体浓度级别，并且可以判断浓度值是否超出了阈值，是否需要报警 和进行进一步处理。根据经ADC采样后的值获取气体浓度信息，对应关系如下表所示。
[0028] 电压值和可燃气体浓度a#
【主权项】
1. 一种家庭煤气中毒及火灾报警安全系统，包括一个主模块电路和多个监测模块电 路，其中主模块电路分两层焊接，顶层包括液晶显示器，矩阵键盘和声光报警电路；底层包 括第一单片机，第一无线射频电路和GSM短信报警电路，顶层电路和底层电路通过双排20 针FC排线连接；监测模块电路包括半导体气敏元件，具有采样功能的第二单片机，能与第 一无线射频电路配合工作的第二无线射频电路，第二单片机根据采集到的信息分析现场事 故状态，控制继电器的通断实现事故自动处理；主模块电路通过第一无线射频电路以一定 的频率轮循各监测模块电路的采样信息，并实时显示与分析，判定有事故发生时，控制声光 报警电路发出声光报警，或通过GSM短信报警电路对用户进行远程短信报警，其中需要监 测的监测模块电路地址和报警目标用户手机号码可以通过键盘设置。
2. 根据权利要求1所述的家庭煤气中毒及火灾报警安全系统，其特征是主模块电路中 的显示器为IXD12864液晶显示器，第一单片机型号为ATmegal6,第一、第二无线射频电路 采用433MHz频段通信模块，第二单片机型号为STC12C5A16S2AD，半导体气敏元件由对烟雾 敏感的MQ-2型和对一氧化碳敏感的MQ-7型半导体气敏元件组成。
3. 根据权利要求1所述的家庭煤气中毒及火灾报警安全系统，其特征是声光报警电路 由有源蜂鸣器与LED组成，通过一个PNP型三极管驱动有源蜂鸣器，有源蜂鸣器BEEP的一 端接地，另一端与PNP型三极管S8550的集电极相连，S8550的发射极连接直流电源正极 VCC，基极通过一个IK的电阻连接到单片机引脚，有源蜂鸣器还有一个提供续流的续流二 极管以避免损坏驱动三极管。
4. 根据权利要求1所述的家庭煤气中毒及火灾报警安全系统，其特征是气敏元件采 集烟雾和一氧化碳等气体浓度信息，第二单片机将获取的浓度信息分别与预设阀值进行比 较，若采样浓度值大于预设阀值，则控制继电器的闭合与断开状态，实现事故自动处理。
【专利摘要】本新型涉及一种家庭煤气中毒及火灾报警安全系统，包括一个主模块电路和多个监测模块电路，其中主模块电路分两层焊接，顶层包括液晶显示器，矩阵键盘和声光报警电路；底层包括第一单片机，第一无线射频电路和GSM短信报警电路；监测模块电路包括半导体气敏元件，具有采样功能的第二单片机，能与第一无线射频电路配合工作的第二无线射频电路，第二单片机根据采集到的信息控制继电器的通断实现事故自动处理；主模块电路通过控制继电器以一定的频率轮循各监测模块电路的采样信息，并实时显示与分析，判定有事故发生时，控制声光报警电路发出声光报警，或通过GSM短信报警电路对用户进行远程短信报警。
【IPC分类】G08B19-00
【公开号】CN204576734
【申请号】CN201520194096
【发明人】王路露, 陈英, 肖利军
【申请人】长沙学院
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月2日