基于4G通信模块的远程的灾害报警系统的设计
摘要：因为灾害的频频发生而引发的人类生命及财产安全问题受到日益重视，因此提出了一种基于单片机的自然灾害的预警与报警系统的设计方案。该系统由单片机处理系统、NE555多谐振模块、远程灾害报警电路、LED数码管显示模块以及声音报警等电路模块组成。系统能完成对各类灾害的发生预警与远程报警的功能。本系统电源采用的是目前使用广泛的USB接口供电，功耗低且方便。所用元器件包括单片机STC89C52、集成芯片NE555、4G通信等。其工作原理为：当任意按键开关触发后，通过单片机处理，发出指示信号，NE555报警控制电路和指示灯电路会产生相应的现象，从这个电路中仪器的状况来判定有没有灾害的发生或者灾害的严重性。本自然灾害预警报警系统特点在于：电路简单易懂、经济实用，能耗低，而且可以实现远程网络报警。
关键词：SCM STC89C5，4G通信，传感器，灾害报警
Design of Remote Disaster Alarm System
Abstract:More and more attention has been paid to the safety of human life and property caused by the frequent occurrence of disasters. Therefore, a design scheme of early warning and alarm system for natural disasters based on single chip microcomputer is proposed. The system is composed of single chip microcomputer processing system, NE555 multi-resonance module, remote disaster alarm circuit, LED digital tube display module and sound alarm module. The system can complete the function of early warning and remote warning of all kinds of disasters. The power supply of the system is USB interface, which is widely used at present, and the power consumption is low and convenient. The components used include single chip microcomputer STC89C52, integrated chip NE5 55, 4G communication, etc. Its working principle is as follows: when any key switch is triggered, the signal will be sent out by single chip microcomputer, and the NE555 alarm control circuit and LED circuit will produce corresponding phenomena. The condition of the instrument in this circuit determines whether or not there is a disaster or the severity of the disaster. The system is characterized in that the circuit is simple and easy to understand, economical and practical, low energy consumption, and can realize remote network alarm.
Key words: SCSTC89C52,4G communications, Sensors,Disaster warning
目录
第一章 绪论 1
1.1远程的灾害报警系统课题的背景和意义 1
1.2远程的灾害报警系统课题需要研究的内容 2
第二章 基本模块组成 3
2.1 单片机系统 3
2.2 NE555多谐振电路 4
2.3 数码管显示电路 4
2.4温度传感器 4
2.5湿度传感器 4
2.6风速风向传感器 5
2.7水位传感器 5
2.8 4G通信模块 6
第三章 总体电路硬件设计 6
3.1 单片机控制 6
3.2 报警电路 9
3.3 LED数码管显示 12
3.4水位传感器 13
3.5温度传感器 14
3.6湿度传感器 15
3.7 4G通信 16
第四章 总体电路软件设计 17
4.1系统的软件组成 17
4.2 LED数码管显示子程序工作流程 17
4.3键盘流程图 17
4.4 程序主流程图 18
第五 总结 19
附 录 20
致谢 23
参考文献 24
第一章 绪论
1.1远程的灾害报警系统课题的背景和意义
随着火灾，台风等等天灾人祸的频频发生，人们的生命和财产安全问题倍受瞩目，为了加强预防能力、减少天灾人祸等一系类灾害所带来的破坏影响，增强人们的抗灾减灾能力是目前时不我待的工作。近些年来，我们的家园及身边发生了很多破坏力极强的天灾及人祸，比如1998年特大洪水给我国长江流域所造成巨大的破坏力，发生在2004年的印尼特大海啸毫不留情的卷走了30几万人民的生命以及无数的财产损失，2008年四川省汶川市发生8.0级地震无情的夺走了近8万的同胞生命；2010年青海省玉树市地震，甘肃省舟曲特大泥石流等使得我们弱小的人类受尽艰辛，家破人亡；2011年3月11日本又发生了9.0级特大地震并导致海啸发生，随之而产生的核泄露事件使得全世界陷入核恐慌的状态，4月26日美国的9个大洲也遭受到百年一遇的特大龙卷风的袭击而且引发了局部的洪水灾害，2019年3月江苏省盐城市响水县又发生化工厂爆炸事件，调查显示为人为导致的灾难，这些发生的天灾人祸所带来的破坏及影响都是空前的。在天灾人祸面前，我们显得是多么的渺小！
因此，远程的灾害的报警减灾工作得到了高度重视，探讨如今先进的预警报警技术方法目的在于为居民减灾提供可靠的应急防灾对策，强化意识及灾前的预警和灾害发生后的报警研究已成为各国灾害防灾减灾工作中普遍关注的问题。只有准确的灾前预警和及时的灾后报警才能将灾害所带来的损失将到最小，并且最大程度的保护人民的生命和财产安全。
此灾害预警报警系统由多个触点触发，通过单片机进行处理，并发出相对应现象的指示信号，再由NE555多谐振控制的报警电路和指示灯指示电路表示灾害的发生与否以及灾害发生的严重性并进行远程报警。此系统将我大学时期所学的主要专业课程紧密的结合了起来，综合了物联网、应用电子和电工测量等课程的基本知识，并通过单片机将其有机的结合起来，是对我综合能力的实战性的挑战。而且，此灾害预警报警系统还具有别的功能，它可以显示出来，只要哪边的触点因为灾害被触发了，那么LED管就会起到作用，它可以让你清楚的知道有情况发生了。该系统在工作时会一直检测触发点的状态，只要状态有任何变化的时候，就会采集信息，发送到系统的显示电路和警报电路上，只要状态发生了一点点的改变，单片机便能立即根据事先设定的程序来操控系统来显示电路的状态还有警报电路的状态。
该灾害报警系统采用的是Microcontrollers控制，就是常说的单片机，是一个类似于人工智能化来预防自然灾害的预警与报警系统。现在看新闻，每天都看到一些自然灾害，在2018年，我国因为台风事件，死伤惨重；而且，现在自然灾害那么多，没有及时的收到信息，对救援将会有很大的艰难，而我所设计的这个电路，在今后的的自然灾害之前，会让人们提前收到信息，做好准备，使损失最小化，而且在灾后的救援工作中起到协调，将这些自然灾害给我们带来的损失减少到最小。
1.2远程的灾害报警系统课题需要研究的内容
主要研究的内容：
（1）采集温度湿度信号，测量范围：-20℃±0.5～+60,0～100%±0.5；
（2）采集风向风速：45m/s±1；360°±3°；
（3）采集雨量：误差1mm；
（4）采集水位：误差1mm；
（5）能设定上限和下限；
（6）具有远程报警功能。
这个系统就是根据湿度、风向风速、雨量、水位等等因素来研究并且设计的。核心控制模块此采用的STC89C52单片机，DS18B20温度传感器，4G通信技术，Lithium chloride湿度传感器等等还有一系列传感器。就这样组成了这个系统，当这些传感器因为环境的突发状况所感测到的信息反馈给系统，就这样起到了报警的作用。
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