《基于GSM的远程瓦斯浓度监控系统设计任.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于GSM的远程瓦斯浓度监控系统设计任.doc（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于GSM模块远程瓦斯浓度报警器（装置）设计Design of Monoxide Concentration Waring Device Based on GSM 摘要：本文以单片机MSP430F149和西门子TC35模块为核心设计了一种结构简单、性能较高的远程矿井瓦斯浓度报警装置。从硬件和软件两个方面，实现了瓦斯浓度报警器的设计，系统具有瓦斯浓度的实时采集显示、瓦斯浓度限的设置、数据远程传输以及声光报警功能。关键字：MSP430F149；GSM；瓦斯浓度；TC35；AT指令Abstract: based on single chip MSP430F149 and Siemens TC35 m
2、odule as the core to design a simple structure and high performance remote mine gas concentration alarm device. From two aspects of hardware and software, implements the design of the gas concentration alarm system has real-time collection and display, the gas concentration of the gas concentration
3、limit setting, data remote transmission and sound and light alarm function. Key words: MSP430F149; GSM; Gas concentration; TC35; AT command 0. 引言我国大部分煤矿属于瓦斯矿井，且绝大多数需要井下开采，使得瓦斯爆炸成为煤矿重大事故之一，给企业和个人带来灾难性的破坏和伤亡。因此，要有效预防和减少煤矿安全事故的发生，就必须要严格管理，及时完善矿井瓦斯浓度和温度的监测系统。 由于短消息具有内容直观，传输距离远，用户无需建立信号中转站等优势，如今在各个领域得到了广
4、泛地应用，本文设计了一种用单片机MSP430F149和GSM相结合的甲烷实时监测报警仪器，可实现现场和远程实时数据的监测报警功能。1. 系统整体结构与工作原理本系统以MSP430F149单片机为核心，与瓦斯传感器TGS2610以及LED数码显示管完成瓦斯浓度实时检测显示，并与蜂鸣器、LED发光二级管构成声光报警模块。通信模块采用西门子公司TC35芯片为核心，配以外围电路构成GSM模块。通过电平转换模块MAX232与MSP430F149进行串口通信。该模块可以进行短信的编辑和发送，它的串口通信遵循RS232标准。单片机控制器瓦斯浓度采集模块键盘模块数据显示模块声光报警电路通信模块GSM用户手机系
5、统的控制过程如下：用瓦斯浓度传感器TGS2610采集井下瓦斯浓度值，通过A/D转换将此模拟信号转换为数字信号传入单片机中，单片机对输入的16位二进制数字信号进行处理，并循环扫描实时显示。同时通过中断循环将被测浓度值与设定阈值进行比较，当超限时启动发送短信的程序。系统总体结构如图1-1所示。图1-1 基于GSM远程浓度监测系统结构总体框图2. 系统硬件设计2.1微控制器的选择微控制器选用TI公司的MSP430F149单片机。MSP430系列的单片机具有超低功耗、处理能力强大、稳定性好等众多51单片机不具备的优点，因此得到了广泛的应用，尤其是在便携式设备当中。MSP430F149中含有硬件乘法器，
6、12bit A/D转换器，支持串行通信、模拟IIC总线，同时便于与GSM、液晶显示等模块的扩展连接。2.2 信号采集部分信号采集模块主要用来采集井下瓦斯气体浓度，本设计中采用MJC4/2.8J催化燃烧式气敏原件。MJC4/2.8J具有工作稳定可靠、线性度好、响应速度快、抗中毒等优点。其工作原理：MJC4/2.8J型催化元件根据催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用。 采集信号Vout送入单片机ADC12的输入通道进行处理，并保存到ADC12MEM中
7、。此时单片机就可以采用对应的算法得到瓦斯的浓度值，并判断是否超限若超限则启动报警，否则不报警；同时送到数码管进行显示。2.3 通讯模块设计 利用GSM模块来实现远程通讯与实时监测，GSM无线通讯模块选用TC35。其主要特点：可传输语音和数据信号；提供标准UART串行接口；采用AT指令编程。因此，MCU能很方便的通过UART接口与GSM模块连接，并直接通过AT指令方便的实现短消息的收发。3. 系统软件设计GSM远程温度监控系统软件主要完成对煤矿井下瓦斯浓度的实时采样、数据处理以及信息发送等功能, 同时能够将结果与给定的瓦斯浓度报警值进行比较, 若超过报警值, 则启动报警电路报警。为便于编程和程序
8、的易读性，采集终端软件采用了模块化设计，主要包括以下模块：单片机初始化，数据采集及处理，通信，显示等模块。软件总流程图如图3-1所示。短信发送初始化开始初始化、设置常量读取转换浓度值调数据处理子程序生成显示码显示浓度值浓度值是否超限发送AT指令正确回复？装载目的号码装载短信内容发送成功？YNYNYN图3-1 总流程图3.1通信模块TC35接受与发送程序单片机通过AT指令对TC35模块进行初始化和短消息的接受和发送，对短消息的控制有两种模式：TEXT模式和PDU模式。由于本设计仅利用短消息发送报警信息，且PDU模式变成复杂，占用空间大，容易引起运行缓慢，故采用了TEXT模式，发送内容设定为“ga
9、s consistency is normal ! ”。AT命令是一套用于GSM模块控制的命令，通常以字母AT开头，以ASCII码为13的字符结尾。单片机通过不同的AT命令控制GSM模块的不同动作。以下为几种常用的AT指令：（1）选择消息格式命令： AT+CMGF=如果操作成功，则响应为+OK。当mode的值为“0”时，代表PDU格式；mode的值为“1”时，代表TEXT格式。（2）短消息发送命令：AT+CMGS=,，若发送成功，则响应为：+CMGS:,;反之失败则响应为：+CMSERROR:。在该命令中，为字符串形式的目的地址，指接受短消息的手机号码，它的类型由来确定。为地址类型识别号，当的
10、第一个是“+”时，的值为整数值“145”，否则的整数值为“129”.该条令在输入完前面的参数后，以回车符号结束，接下来输入短消息的内容，并以字符“Ctrl-Z”结束，该字符的ASCII码值为“26”。若取消发送，则以字符“ESC”结束。若发送成功，则返回服务中心的时间戳。若发送不成功，则返回错误信息。单片机控制TC35发送短消息流程图如图4-4所示。开始串口初始化TC35复位AT测试正确返回？装载目的号码装载短信内容发送成功？结束NYNY4. 结论本设计以矿井瓦斯浓度测量为基础，打破传统有线传输的模式，通过瓦斯传感器MJC4/2.8J实现井下CH4气体浓度采集，通过单片机的实时数据处理，当超过设定浓度阈值时，利用GSM网络给手机用户发送短信，起到远程实时监控效果。该系统不仅能够监测瓦斯浓度并发出报警信号，更重要的是能够实时地远程传递报警信息，有着广泛的应用前景。参考文献5 袁立，田 亮，阳质量，等.基于GSM 网络的远程温度监测系统设计J.仪器仪表用户，2010，4：70-71.7 车飞轮.TC35的研究及其应用D.九江学院，2009：9-13.2钱胜斌，唐祯安，张洪泉.燃气泄漏检测的CO-CH4气体变送器J.仪器技术与传感器，2006（12）：16-18 （注：论文素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注。）
