基于STC89C51單片機的智能家庭安防報警系統(tǒng)

文/蔚晨月 高宇鵬

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的家庭開始使用家庭安防報警系統(tǒng)。基于STC89C51單片機的智能家庭安防報警系統(tǒng)應用而生，該系統(tǒng)的開發(fā)旨在為用戶提供一個操作方便、實時智能的家庭安防工具，能夠在發(fā)生意外情況的第一時間通知用戶，從而減少損失，實現(xiàn)對家庭安全的智能化掌控。

1 系統(tǒng)介紹

本文設計的家庭安防報警系統(tǒng)主要包括熱釋紅外電傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、GSM模塊、報警模塊，實現(xiàn)了防盜、防火以及遠程報警的功能。其中熱釋紅外電傳感器模塊能夠進行人體紅外感應，當有人入侵時，啟動報警模塊進行聲光報警，同時通過GSM模塊向用戶發(fā)送短信進行提示。煙霧傳感器模塊能夠檢測室內(nèi)煙霧濃度，當發(fā)生火災時，啟動報警模塊進行報警，啟動GSM模塊向用戶發(fā)送短信。

2 系統(tǒng)特點

2.1 智能化

該系統(tǒng)是一套智能化的家庭安防報警系統(tǒng)，融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠自動檢測是否有人入侵，自動檢測是否發(fā)生火災，出現(xiàn)意外情況時進行聲光報警并自動向用戶發(fā)送短信，使用戶能夠第一時間處理意外情況，從而將損失降到最低，為家庭安全保駕護航。

2.2 標準化

系統(tǒng)各個模塊之間的接口、驅(qū)動均按照現(xiàn)有標準進行設計，軟件編碼均按照相關(guān)軟件開發(fā)規(guī)格進行開發(fā)，GSM模塊傳送數(shù)據(jù)格式均遵守GSM規(guī)范中的編碼格式。

3 系統(tǒng)主要模塊

3.1 主控制器

本系統(tǒng)的主控制器選用的是STC89C51單片機，該單片機是一種低功耗、高性能CMΟS 8位微控制器，具有 8K 在線可編程Flash 存儲器，使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在線編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

本系統(tǒng)中STC89C51單片機引腳電路如圖1所示。其中P0.3引腳用于控制聲光報警器，P2.4引腳用于控制熱釋電紅外傳感器，P2.5引腳用于控制煙霧傳感器，P3.0和P3.1引腳實現(xiàn)與GSM模塊的信息傳輸。

圖3：煙霧傳感器電路圖

圖4：SIM900A模塊電路圖

3.2 熱釋電紅外傳感器

本系統(tǒng)中的熱釋電紅外傳感器采用的是RE200B傳感器，該傳感器采用熱釋電材料極化，可隨溫度變化的特性探測紅外輻射，并配合雙靈敏元互補方法，抑制溫度變化而產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。

熱釋電紅外傳感模塊具有信號端、電源正、電源父三個引腳，分別連接單片機的P2.4引腳、電源以及接地，如圖2所示。熱釋電紅外傳感器能夠探測到陌生人入侵動作，通過設置在監(jiān)測位置的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過放大電路以及比較電路送ΟUT口。ΟUT口輸出一個高電平信號，該信號經(jīng)過三極管9013轉(zhuǎn)換成低電平至STC89C51單片機。單片機P2.4引腳正常狀態(tài)下處于高電平狀態(tài)，若檢測到低電平，則通過P0.4端口輸出高電壓，控制蜂鳴器鳴響發(fā)出報警聲，并點亮報警指示燈，同時控制GSM模塊發(fā)送檢測到有人入侵的報警短信。

3.3 煙霧傳感器

煙霧傳感器選用的是MQ-2型煙霧傳感器，該傳感器敏感度高、反應快、穩(wěn)定性好、壽命長、驅(qū)動電路簡單，可用于天然氣、煙霧、煤氣、汽油等多種氣體檢測，非常適合在家庭安防報警系統(tǒng)中使用。

煙霧傳感器電路如圖3所示，該傳感器的核心部件是LM393電壓比較器，其原理是將2腳與3腳的電壓進行比較，若2腳電壓高于3腳電壓，1腳就會輸出一個低電平；若2腳電壓低于3腳電壓時，1腳就會輸出一個高電平。其中3腳的電壓通過一個10K的9103電位器分壓得到，而2腳的電壓隨著MQ-2檢測到的煙霧濃度的變化而改變。MQ-2煙霧傳感器在電路中相當于一個電阻，當煙霧濃度增大，MQ-2阻止變小，輸出到2腳的電壓就會變大，當2腳的電壓大于3腳時，LM393電壓比較器就會通過1腳向單片機發(fā)送一個低電平。單片機P2.5引腳正常狀態(tài)下處于高電平狀態(tài)，若檢測到低電平，則通過P0.4端口輸出高電壓，控制蜂鳴器鳴響發(fā)出報警聲，并點亮報警指示燈，同時控制GSM模塊發(fā)送檢測到煙霧的報警短信。

3.4 GSM模塊

GMS模塊選用了SΙM900A模塊，該模塊接口豐富、功能完善且性能強大，廣泛適用于智能家居、智能監(jiān)控、車載跟蹤等眾多領(lǐng)域，完全能夠滿足系統(tǒng)的需求。SΙM900A模塊的電路設計如圖4所示。該模塊的引腳1連接了一個LED燈D1，用于指示GSM模塊的工作狀態(tài)。引腳3、4分別于單片機的引腳P3.0和P3.1相連，用于報警數(shù)據(jù)的傳輸。

4 結(jié)束語

基于STC89C51單片機的智能家庭安防報警系統(tǒng)將嵌入式應用技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)理論相結(jié)合，實現(xiàn)了系統(tǒng)設計初的自動檢測是否有人入侵，自動檢測是否發(fā)生火災，出現(xiàn)意外情況時進行聲光報警并自動向用戶發(fā)送短信的功能，能夠在發(fā)生意外情況的第一時間通知用戶，從而將損失降到最低，為人們的家庭安全保駕護航。