基于STC89C52单片机和蓝牙通信的无线煤烟报警系统的设计
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第５ 期
ＮＯ． ５
２ ０ １ ７ 年３ 月
无线 互 联科 技 ・ 技 术应 用
Ｍａｒｃｈ，２０ｌ ７
基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机和蓝 牙 通信的无线煤烟报警系统的设计
马小萍， 李进成 ， 丁鹏 举， 妥福刚， 杨 潇， 王彩霞
（ 西北民族 大学 电气工程 学院， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ １ ０ ０ ）
一
２ ２—
第５ 期
ＮＯ． ５
２ ０ １ ７ 年３ 月
无 线互 联科 技 ・ 无 线天 地
ＭａｒＣｈ，２０１ ７
Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 内部部分组成的电路产生单片机所需的时钟 牙模块恢复到正常工作状态， 然后读取蓝 牙设备地址、 设备
频率， 便于单片机以合适的振荡频率运行。 复位电路负责提供 复位信号， 直到系统电源稳定并且经过恰当时间的延时后撤销 复位信号， 以防电源开关或电源 插头分合过程 中出现抖动而 影响复位。 电源电路负责提供电源同时借助Ｒｉ ｓ ｙ ｍ Ｌ Ｍ２ ５ ９ ６ 电 源稳压模块便于稳定电源后通过开关控制通 断。 ３ 软件设计与实现 上位机软件主要采 用模块化设计编程来实现 ， 主要完成 数据 的接 收、 分析和处理。 其 中， 应用程序 提供串行通 信功 能， 在软件设计 中使用串行端口传 输和接收数据。 下位 机软 件用Ｃ 语言编程烧写在Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机中， 主要获取温度、 气体信号实现与上位机 的数据通信， 并当出现通信中断时可 以将数据 暂时保存 。 蓝牙数据通信主要完成蓝 牙模 块初始 化、 蓝牙模块编辑以及数据的打包和拆包功能。 软件流程如
基金项 目： 国家民委 高等教育教学改革研究项目； ２ ０ １ ６ 年 国家级大学生创新创业训练计划项目； 项目 编号： ２ ０ １ ６ １ ０ ７ ４ ２ ０ ８ ０ 。 作者简介： 马小萍 （ １ ９ ９ ５ 一 ） ， 女， 宁夏， 本科。 通讯作者 ： 王彩霞 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 女， 河南荥阳， 硕士， 教授 ； 研究方向： 控制理论与控制工程 。
１ ． ２ 实现 功 能
数据采集模块根据 采集参数采集气体信号及环境 的温 度， 并将采集到的数据通过蓝 牙模块再发送给上位机。 最后， 上 位机接收到数据后， 实时地 显示、 存储数据， 并通过数据分 析、 软件处理后， 及 时发出报警信号。 ２ 硬件设计与实现 本系统硬件电路主要采取模块化 的设计思想， 实现了整 个系统的各个功能模块 电路的参数设计以及接口的匹配。 基 于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 的外部传 感器和蓝牙通信 模块是整 个 煤烟报警系统的核心组成部分。 一方面实现基于主控芯片的 外部传感 器实时地检测 泄露煤 烟各项指标 的变化 ， 及时反 馈可靠信息， 另一方面借助蓝牙通信模 块和基于主控芯片的 外部ＧＳ Ｍ模块 接受控制指令和传输 实时数据， 以完成 相应 的报警指令。 报警硬件框 图如图１ 所示。
温 电
佐 传 感
器
度 传 感
器
源 电 路
Ｔ
Ｉ ｌ
Ｉ
Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 土 按 Fra bibliotekＧＳ Ｍ
模 块
牙 模
块
模
块
图１无线报警系统 硬件
基于主控 芯片的外 围电路 由晶振 电路 ， 复位电路和 电源
由上、 下位机组 成两级主从式微机测试系统利用蓝牙模 电路构成。 其 中晶振电路负责提供 时钟信号， 结合主控芯片
由于有线通信技 术在家庭 环境 中存在接 线太 多、 方 式 块实现 无线通信。 上位机 通过挂接 的蓝 牙模块将采集 参数
复杂， 同时线路综合度和智能化不高， 给人们 的生活带来舒 适的同时会带来诸 多不便。 相对而言， 无线通信方 式由于传 输媒介的特殊性 ， 在速度、 抗干扰 、 安全性和可靠性方面具 有 良好的选择 性。 本文基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ ￣ Ｉ 蓝 牙通信实现无线 煤烟报警系统的设计， 以解 决当前家庭有线设备普遍存在的 互连问题， 方便实现集中管理和控制。 提 出了基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 和蓝 牙通信 的报警系统 的设计思想 。 基于该 思想设计了一 套煤烟 报警 器系统 ， 其 中报警器 采用的气体传感 器为ＭＱ． ２ 烟雾 传感器 。 报警系 统 采用上 、 下位机 无线通信 的设 计方案 ， 利 用点到点无 线 通信 的蓝牙模块 ， 实现设备 间的无线 数据传 输 。 上位机 主 机 采用Ｐ Ｃ机通 过接 口电路与蓝 牙模块 相连 ， Ｐ Ｃ 机 软件 采
摘 要： 目 前， 传统的有线煤烟报警器 已经不足 以满足市场的需求了 ， 因而采用灵活、 安全的无线报警 方式来传输报警信号可以 克服有线报警系统的缺陷。 文章在基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 和蓝牙通信的基 础上设计了 无线煤 烟报警系统 ， 报警系统采用上、 下 位机无线通信的设计方案， 利 占 、 到点无线通信的蓝牙模 块。 采用手机通过蓝牙和Ｇ Ｓ Ｍ模 块远程控制煤烟报警设备 的运行 与关闭， 并可用手机发送短信指令使 系统通过ＧＳ Ｍ通信反馈 实时数据到用户手机。 关键词： 蓝牙通信； 无线通信 ； 报警系统
用 结 构化 设 计方 法 编 程 ， 通 过 串 口对 蓝 牙 模 块 进 行 通 信 控
发送给以Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 为核心的数据采集 模块。 其 中，
制， 下位机主机利用Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机进行温度和气体报警 信 号的采 集 ， 通 过蓝 牙模块与上位机 进行通 信， 温 度传感 器 采用ＤＳ １ ８ Ｂ ２ ０ 模 块。 对该 报警系统的测试 ， 证 明了基于 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机和蓝牙通信的报警系统的无线测试系统能 够 准确地采集信号， 满足用户的需要 ， 特别适用于有毒 、 有 害气体的环境 ， 有着广泛的市场前景和实用价值。 本文设计 的系统通过移动通信 网络， 利用手机进行监控 及控制， 实现 了便携性的同时， 对有害气体等可实现监控 。 １ 设计要求及实现功能 １ ． １设计要 求 无 线煤烟报警系统的基 本设计要求是能够实现 上位机 的蓝牙通 信数据 采集 、 远程实时控制 以及下位机的数据采 集。 由上、 下位机组成两级主从式微机测试系统利用蓝牙模 块实现无 线通信 。 采用上位机的无线通信技 术和远程实 时 控制可以有效解决有线设备 的互连 问题 ， 借助单片机和蓝 牙 通信技术可以使煤烟报警系统更好地适应 当前需要。
ＮＯ． ５
２ ０ １ ７ 年３ 月
无线 互 联科 技 ・ 技 术应 用
Ｍａｒｃｈ，２０ｌ ７
基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机和蓝 牙 通信的无线煤烟报警系统的设计
马小萍， 李进成 ， 丁鹏 举， 妥福刚， 杨 潇， 王彩霞
（ 西北民族 大学 电气工程 学院， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ １ ０ ０ ）
一
２ ２—
第５ 期
ＮＯ． ５
２ ０ １ ７ 年３ 月
无 线互 联科 技 ・ 无 线天 地
ＭａｒＣｈ，２０１ ７
Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 内部部分组成的电路产生单片机所需的时钟 牙模块恢复到正常工作状态， 然后读取蓝 牙设备地址、 设备
频率， 便于单片机以合适的振荡频率运行。 复位电路负责提供 复位信号， 直到系统电源稳定并且经过恰当时间的延时后撤销 复位信号， 以防电源开关或电源 插头分合过程 中出现抖动而 影响复位。 电源电路负责提供电源同时借助Ｒｉ ｓ ｙ ｍ Ｌ Ｍ２ ５ ９ ６ 电 源稳压模块便于稳定电源后通过开关控制通 断。 ３ 软件设计与实现 上位机软件主要采 用模块化设计编程来实现 ， 主要完成 数据 的接 收、 分析和处理。 其 中， 应用程序 提供串行通 信功 能， 在软件设计 中使用串行端口传 输和接收数据。 下位 机软 件用Ｃ 语言编程烧写在Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机中， 主要获取温度、 气体信号实现与上位机 的数据通信， 并当出现通信中断时可 以将数据 暂时保存 。 蓝牙数据通信主要完成蓝 牙模 块初始 化、 蓝牙模块编辑以及数据的打包和拆包功能。 软件流程如
基金项 目： 国家民委 高等教育教学改革研究项目； ２ ０ １ ６ 年 国家级大学生创新创业训练计划项目； 项目 编号： ２ ０ １ ６ １ ０ ７ ４ ２ ０ ８ ０ 。 作者简介： 马小萍 （ １ ９ ９ ５ 一 ） ， 女， 宁夏， 本科。 通讯作者 ： 王彩霞 （ １ ９ ７ ４ 一 ） ， 女， 河南荥阳， 硕士， 教授 ； 研究方向： 控制理论与控制工程 。
１ ． ２ 实现 功 能
数据采集模块根据 采集参数采集气体信号及环境 的温 度， 并将采集到的数据通过蓝 牙模块再发送给上位机。 最后， 上 位机接收到数据后， 实时地 显示、 存储数据， 并通过数据分 析、 软件处理后， 及 时发出报警信号。 ２ 硬件设计与实现 本系统硬件电路主要采取模块化 的设计思想， 实现了整 个系统的各个功能模块 电路的参数设计以及接口的匹配。 基 于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 的外部传 感器和蓝牙通信 模块是整 个 煤烟报警系统的核心组成部分。 一方面实现基于主控芯片的 外部传感 器实时地检测 泄露煤 烟各项指标 的变化 ， 及时反 馈可靠信息， 另一方面借助蓝牙通信模 块和基于主控芯片的 外部ＧＳ Ｍ模块 接受控制指令和传输 实时数据， 以完成 相应 的报警指令。 报警硬件框 图如图１ 所示。
温 电
佐 传 感
器
度 传 感
器
源 电 路
Ｔ
Ｉ ｌ
Ｉ
Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 土 按 Fra bibliotekＧＳ Ｍ
模 块
牙 模
块
模
块
图１无线报警系统 硬件
基于主控 芯片的外 围电路 由晶振 电路 ， 复位电路和 电源
由上、 下位机组 成两级主从式微机测试系统利用蓝牙模 电路构成。 其 中晶振电路负责提供 时钟信号， 结合主控芯片
由于有线通信技 术在家庭 环境 中存在接 线太 多、 方 式 块实现 无线通信。 上位机 通过挂接 的蓝 牙模块将采集 参数
复杂， 同时线路综合度和智能化不高， 给人们 的生活带来舒 适的同时会带来诸 多不便。 相对而言， 无线通信方 式由于传 输媒介的特殊性 ， 在速度、 抗干扰 、 安全性和可靠性方面具 有 良好的选择 性。 本文基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ ￣ Ｉ 蓝 牙通信实现无线 煤烟报警系统的设计， 以解 决当前家庭有线设备普遍存在的 互连问题， 方便实现集中管理和控制。 提 出了基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 和蓝 牙通信 的报警系统 的设计思想 。 基于该 思想设计了一 套煤烟 报警 器系统 ， 其 中报警器 采用的气体传感 器为ＭＱ． ２ 烟雾 传感器 。 报警系 统 采用上 、 下位机 无线通信 的设 计方案 ， 利 用点到点无 线 通信 的蓝牙模块 ， 实现设备 间的无线 数据传 输 。 上位机 主 机 采用Ｐ Ｃ机通 过接 口电路与蓝 牙模块 相连 ， Ｐ Ｃ 机 软件 采
摘 要： 目 前， 传统的有线煤烟报警器 已经不足 以满足市场的需求了 ， 因而采用灵活、 安全的无线报警 方式来传输报警信号可以 克服有线报警系统的缺陷。 文章在基于Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 和蓝牙通信的基 础上设计了 无线煤 烟报警系统 ， 报警系统采用上、 下 位机无线通信的设计方案， 利 占 、 到点无线通信的蓝牙模 块。 采用手机通过蓝牙和Ｇ Ｓ Ｍ模 块远程控制煤烟报警设备 的运行 与关闭， 并可用手机发送短信指令使 系统通过ＧＳ Ｍ通信反馈 实时数据到用户手机。 关键词： 蓝牙通信； 无线通信 ； 报警系统
用 结 构化 设 计方 法 编 程 ， 通 过 串 口对 蓝 牙 模 块 进 行 通 信 控
发送给以Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机 为核心的数据采集 模块。 其 中，
制， 下位机主机利用Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机进行温度和气体报警 信 号的采 集 ， 通 过蓝 牙模块与上位机 进行通 信， 温 度传感 器 采用ＤＳ １ ８ Ｂ ２ ０ 模 块。 对该 报警系统的测试 ， 证 明了基于 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２ 单片机和蓝牙通信的报警系统的无线测试系统能 够 准确地采集信号， 满足用户的需要 ， 特别适用于有毒 、 有 害气体的环境 ， 有着广泛的市场前景和实用价值。 本文设计 的系统通过移动通信 网络， 利用手机进行监控 及控制， 实现 了便携性的同时， 对有害气体等可实现监控 。 １ 设计要求及实现功能 １ ． １设计要 求 无 线煤烟报警系统的基 本设计要求是能够实现 上位机 的蓝牙通 信数据 采集 、 远程实时控制 以及下位机的数据采 集。 由上、 下位机组成两级主从式微机测试系统利用蓝牙模 块实现无 线通信 。 采用上位机的无线通信技 术和远程实 时 控制可以有效解决有线设备 的互连 问题 ， 借助单片机和蓝 牙 通信技术可以使煤烟报警系统更好地适应 当前需要。