基于STC89C52防火防盜時鐘的設計與制作

范宜標 梁雄 張慶添 唐天賢 李嘉寧

摘要：本文闡述一種基于單片機STC89C52的控制，防火防盜時鐘的研究和設計。利用溫濕度傳感器、人體紅外熱釋電傳感器、MQ2煙霧傳感器等傳感器檢測技術、單片機智能控制技術以及GSM通信技術。該設計的時鐘具有防火、防盜及通過GSM模塊發送短信或打電話通知使用者功能，具有很高的安全性和實用性。

關鍵詞：單片機；傳感器；防火；防盜；GSM通信；時鐘隨著電子技術獲得了飛速的發展，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能、功能進一步提高，產品更新換代的節奏也越來越快。[1]在各種災害中，火災是最經常、最普遍地威脅到公眾安全和社會發展的主要災害之一。隨著人們生活物質不斷的豐富，家里或辦公室里較昂貴的東西越來越多，時常聽到失竊的消息。殘酷的現實讓人們逐漸認識智能防火防盜自動報警系統才能更好的滿足現代人的生活。

智能防火防盜自動報警系統是一個集信號檢測、傳輸、處理、報警于一體的系統。[2]隨著經濟和城市建設的快速發展，城市高層以及大型綜合性建筑日益增多，火災隱患也大大增加，失竊率逐年上升，市場上迫切需要一種容量大、可靠性高、使用簡單的防火防盜自動報警系統。[3]基于社會和經濟方面的需求，本課題旨在開發一個既美觀的時鐘又能夠對監測點實時監控、報警的智能防火防盜自動報警系統。

1防火防盜時鐘的功能

防火防盜報警系統是嵌入在電子時鐘里面，防火系統由火災探測器、區域報警器組成。火災探測器通過對火災發出的物理、化學現象——煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、的探測，將探測到的火情信號轉化成火警電信號傳遞給火災報警控制器。防盜系統由人體紅外熱釋電探測器組成。該探測器通過對非法闖入人員進行探測，將此時探測到的人員情況信號轉化成防盜電信號傳遞給報警控制系統。

自動報警系統將把上述探測到火情和人員非法闖入區的信號通過GSM通信發送到指定的人員或相關部門，發送的信息自帶有時間信息，便于接收者的核對檢查。整體電路的框圖如圖1-1所示。

本設計中MQ2煙霧傳感器、溫濕度傳感器作為火災探測器；RE200B人體紅外熱釋電傳感器作為非法人員闖入檢測器即防盜檢測；時間通過LCD顯示屏顯示出來。

2硬件電路設計

2.1 MQ-2煙霧傳感模塊

MQ-2氣敏傳感器內部由AL2O3陶瓷管以及SnO2敏感層組成，測量電極和加熱器構成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件，可用于檢測多種可燃性氣體的相對濃度。電路原理如圖所示，通用運放LM393起到信號放大與調理的作用，電位器用于調節數字輸出的條件閾值。

2.2 熱釋電紅外傳感器模塊

設計采用成品RE200B熱釋電人體感應模塊，可感應100度錐角范圍內侵入的人體紅外信號并通過BIS0001專用信號處理芯片轉換為一定時間的延時信號，模塊中RL1和RL2兩個電位器用于調節感應距離以及延時的時間長度。

2.3 單片機最小系統核心模塊及其它模塊

單片機采用STC89C52，8K片內FLASH程序空間，512B片內RAM，32-34個IO口，由于與需要與GSM模塊進行串口通訊晶振時鐘選定為11.0592MHz。[4]顯示模塊采用LCD12864液晶顯示萬年歷，具有顯示信息量大，字體清晰等特點,與單片機采用6080并行接口連接。溫濕度傳感器采用DHT11數字溫濕度傳感器，可測量20%-95%的相對濕度值以及0-50℃的溫度，采用專用的單總線數字接口與單片機連接。

2.4 GSM通信電路模塊應用說明

采用GSM公眾無線傳輸網絡，控制中心以短信息的形式把顯示信息發送到顯示終端的技術方案，則具有投資小，施工方便，工作可靠，運行費用低等諸多優點。

在控制中心，微機編輯好短信息后通過手機這個載體發送出去。在顯示終端，單片機通過讀取手機的短信息把它顯示到LCD顯示屏上。項目的核心技術是單片機與手機的接口和PDU數據包中的漢字信息編碼。因為短信息中的漢字僅僅是一個編碼，單片機應用系統將編碼變為漢字點陣數據，必須配置漢字字庫。按GSM07.05協議規定，短信息中的漢字編碼為Unicode編碼。而單片機系統配置的字庫為GB-2312編碼的漢字庫，即區位碼漢字庫，該漢字庫在網上可免費下載，固化到Flash存儲芯片中即可，這樣做一是省去了兩種編碼的相互轉換；二是保證了數據的保密性，非系統內用戶無法接收，即使接收也無法顯示。

該項目研制成功投入使用后，因顯示終端只接收不發送，幾乎沒有運行成本。發送端(控制中心)可采用月租方式，也能把運行費用降低到最低限度。

3軟件設計與程序流程

程序首先對各模塊進行初始化，平時在12864液晶上顯示萬年歷時間，同時將傳感器傳回的值與設定的安全閾值相比較，假如溫濕度超過閾值則又單片機向GSM模塊傳送發送警告短信的指令，假如人體紅外傳感器檢測到有人侵入也觸發相同的動作，MQ-2煙霧傳感器檢測到異常的煙霧濃度升高也同樣發送警告短信。軟件設計流程圖如下:

4總結

本文設計了一種基于單片機STC89C52的時鐘防盜防火自動報警系統，系統安全可靠，誤報率低，操作方便，成本較低。本設計拋棄了傳統的使用單一傳感器探測報警，采用了溫濕度傳感器DHT11數字溫濕度傳感器和煙霧傳感器MQ-2相結合的多傳感器探測方法，使系統靈敏度高、響應時間短，在火災發生的早期就能準確的報警。經過測試可以實現如下功能：

⑴通過人體紅外熱釋電傳感器對人體發出的紅外線進行檢測，對檢測到人體發出的紅外線，將輸出一高電平信號，單片機通過檢測該信號并通過GSM模塊發送短信或電話通知屋主。

⑵通過MQ2煙霧傳感器檢測氣體是否發生泄漏或室內是否失火。當室內發生氣體泄漏或失火時，MQ2可靈敏的檢測到，送于單片機處理，并通過GSM模塊的發送，即可通知屋主。

⑶各種檢測數據均可LCD屏上顯示。

本課題的防盜防火報警系統開發是屬于智能住宅安防系統方面中的一個嘗試，離最后的實用化、產品化還有相當的距離。[5]隨著微電子技術、自動控制技術和傳感器技術發展，還將會得到更大的發展空間。

[參考文獻]

[1]黃鳳娟.單片機火災報警系統的設計．安徽電子信息職業技術學院學報，2010年第1期.

[2]王釗.智能型火災報警系統的設計與研究：（碩士學位論文）.西安理工大學，2009．

[3]孫涵芳.MCS-51系列單片機原理及應用[M].北京航空航天大學出版社，1996-4.

[4]楊欣，等。電子設計從零開始[M]。清華大學出版社，2005-10.

[5]Kirill Yelizarov v.home security System.Microchip Technology InC.1998:44-48.