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国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志

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先进的火灾报警使用射频通信

Prateek Sharma, Shubham Patel, Piyush Jain
UG学生[B。Tech - ECE]，印度泰米尔纳德邦维洛尔VIT大学电子工程学院
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

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摘要

本项目展示了射频通信的应用。通过结合射频模块，可以将用于报警的温度传感器和蜂鸣器相互放置，从而提高火灾报警电路的熟练度。这提供了在建筑物的不同位置安装各种传感器的灵活性，因此在一个地方发生火灾会使蜂鸣器继续工作。蜂鸣器一响，手机就通过GSM模块通过atmega328接口收到短信。

关键字
atmega328, LM35，射频模块，SIM 300

介绍
火灾报警电路分为温度传感器、比较器、反式接收机(射频模块)和输出四部分。温度传感器(LM35)被放置在一个特定的位置，其输出被给予比较器的负端。LM324是电路中的比较器IC。正端连接到一个预设，它可以根据传感器的灵敏度变化来设置参考温度。只要lm35的输出低于设定的参考电压，比较器的输出就会保持较高。比较器的输出连接到编码器IC (HT12E)的数据引脚(10-13)。编码器的传输使能(TE)引脚设低，而其数据输出(引脚17)连接到射频发射机的数据(引脚2)。只要周围温度高于参考温度，比较器输出就会降低，从而导致信号的传输。信号由射频接收器接收，射频接收器被送至解码IC (HT12D)的14引脚。
接收到的信号较低，因此传递到逆变器(74LS04)，其输出连接到蜂鸣器，然后继续工作。由于gsm是许多国家广泛使用的移动通信体系结构。最后介绍了GSM模块与atmega328的接口。它旨在熟悉AT命令的语法、它们的信息响应和结果代码。全球移动通信系统(GSM)是第二代移动通信技术。虽然我们正处于3G和4G时代，但GSM一直是迄今为止通信领域最成功和最广泛的技术。GSM技术为移动通信开辟了新的途径。

火灾报警设计
A.射频通信
射频模块在无线电频率下工作，范围在30 kHz和300 GHz之间。在该系统中，数字数据显示为载波振幅的变化。这种类型的调制被称为振幅移位键控(ASK)。射频通信优于红外通信，因为:
•射频信号传播距离大。
•射频甚至可以通过障碍物，但红外遵循视线。
•与红外传输相比，射频传输更强、更可靠。
•射频通信使用特定的频率，尽管其他红外发射源会分散红外信号。
该模块由一个射频发射器和一个射频接收器组成，其工作频率为434 MHz。射频发射机以1- 10kbps的速率接收串行数据，并通过连接在引脚4的天线以射频无线传输。数据由射频接收器接收，其工作频率与发射机相同。RF模块与编码器/解码器ic一起使用。编码器用于对传输的并行数据进行编码，解码器对其进行解码。目前射频通常用于通信和远程控制应用。在本项目中，射频发射机和接收机在温度、湿度等标准条件下使用在80m到100m范围内。数据通过并行端口传递给编码器IC。编码器IC接收编码并将其转换为串行数据，然后将其发送到射频发射机。发射机根据用户输入产生相应的射频信号。第一射频接收模块以串行方式接收数据信号，由解码器IC将其转换回并行输出。
一、射频发射机和接收机
输入给发射机，并通过选定的信道(无线)传输到接收机。接收模块接收到输入的信号，并将其馈送到逆变器，逆变器的输出连接到蜂鸣器，继续进行。
2编码器,
HT12E是一个18针编码器IC，具有一系列CMOS lsi。它能够编码由N个地址位和12N个数据位组成的信息。当有触发信号时，这些位与报头位一起通过射频传输传输。
3译码器,
HT12D也是一个18针解码器IC，能够解码由N位地址和12N位数据组成的信息。它被安排提供8个地址位和4个数据位，并能解码12位地址信息。

工作
HT12E-12D系列编码器和解码器传输12位数据，其中8位是地址位，4位是数据位。
对于编码器和解码器，A0 - a7表示地址位，D0 - D4表示数据位。编码器的传输使能引脚是接地的，它将数据驱动到发射器。
数据位以并行模式重新定位到输入的四个数据引脚。在数据输出引脚处产生组合系列数据位。这降临在434兆赫，因此我们不能得到任何数据缺乏。然后将数据传输到射频发射机，并由射频接收机确认，射频接收机通过数据输入引脚串行地为解码器服务。然后将接收到的数据转换为并行数据位，用于重要应用。
B. GSM模块接口与atmega328
lm35的输出被馈送到模拟输入0，即引脚No - 23。编码是这样一种方式，每当温度传感器经历温度高于设定的参考温度，它发送短信到手机号码。使用注意(AT)命令输入代码。
代码专门为此目的编写，串行通信以9600波特率进行，为此我们使用以下算法:
1.将输出初始化为0。
2.在Void Setup中，以9600波特率启动串行通信。
3.在Void Loop中，使用模拟读取内置功能从引脚0读取原始电压。
4.因为，ATmega 328有1024位5伏。对于1伏，每比特有5/1024电压。
5.LM 35的灵敏度为0.01 V每摄氏度。使用此关系进行相应的转换
6.使用串行打印命令，在串行监视器中显示。
7.对于GSM系统，温度大于65时使用AT-ATTENTION命令(Set Reference temperature)。
8.AT+CMGF=1设置GSM模块为文本模式。
9.使用AT+CMGS给出需要以国际格式发送文本的号码。
10.使用串行打印命令输入您的消息。
11.给予必要的延迟和结束。
GSM模块使用的是SIM 300型号。GSM/GPRS模块积累了一个GSM/GPRS调制解调器，该调制解调器具有RS-232(串口)、USB等常用通信接口，因此它可以简单地与基于微控制器的系统接口。该模块中还制作了电源电路，该电源电路可通过使用适当的适配器进行提示。
它包括一组无线调制解调器设备，用于计算机与GSM和GPRS网络通信。它涉及到SIM卡(Subscriber Identity Module)。他们也有IMEI(国际移动设备识别码)号码来进行识别。GSM模块可以完成以下任务:
1.发起、接收或拒绝语音呼叫
2.读取、添加和搜索SIM卡的电话簿条目。
3.在SIM卡中接收、发送或删除短信。
调制解调器需要AT命令，以便通过串行通信与控制器混合。这些命令由微控制器发送(RTS -请求发送)。调制解调器在接收到在任何串行通信之前交换的握手信号形式的命令后，发送回一个结果(CTS -清除发送)。调制解调器支持不同的AT命令，这些AT命令可以由微控制器发送，以与蜂窝网络相互关联。

与现有消防技术的比较
现有的火灾报警技术由报警启动设备(烟雾探测器和热传感器)、报警通知设备(警笛或产生大噪音的设备)、消防控制单元(自动喷水灭火系统或灭火器系统)、电源和电线组成。火灾警报系统通知建筑物或房屋的居住者可能发生火灾，以便居住者可以安全撤离或在火势蔓延和失控之前将火扑灭。这些系统由烟雾探测器，热探测器自动启动。传感器被设置为检测一定程度的热量或烟雾，这可能是火灾的警告。一个响亮的铃声引导有听力障碍的人眨眼;爆炸是为了提醒大楼里的人。在火灾报警系统中，总是有一个烟雾探测器来探测烟雾或火灾。
在现有的火灾报警技术中，火灾报警系统是通过传感器来工作的，传感器工作在烟雾上。它们分为:光学探测器和电离探测器，其中光学烟雾探测器通过光传感器(红外LED)感知烟雾。一旦烟雾颗粒通过光学探测器的腔内，它就会散射触发警报的光。在电离检测器中，如果烟雾颗粒到达电离检测器的腔室，它会减少电离检测器腔室内的空气电离并触发警报。火灾报警器工作的另一个方面是热传感器，也称为热传感器。热传感器监测房间内的温度，任何温度的突然升高或突然的极端变化都会触发火灾警报。一些火灾报警器有自动拨号器，在紧急情况下拨打紧急号码(消防部门)。

仿真结果
采用Proteus软件，在设定的65度参考温度下进行模拟分析。
lm35温度传感器的温度和电压的变化本质上是线性的。因此，该传感器的灵敏度为每摄氏度0.01度。

结论
从这个项目中，我们推断使用GSM模块集成射频通信火灾报警是确保在火灾发生时快速响应，以及平衡成本和维护的有效方法。使用射频通信有助于将大型建筑物和办公室的消防安全范围内的大面积区域纳入单一监测站的奢侈范围内，从而消除了拥有各种控制或监测点的需要。附加的GSM模块在发生火灾时可以立即通知有关当局或消防站，从而增加了大量的安全措施。

数字一览
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图1 图2 图3 图4 图5
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参考文献












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