基于單片機智能家庭呼叫系統的設計

宋艷芳　王敬寶　顏安

摘要：本文設計制作了一款基于GSM短信模塊的報警系統。該系統就巧妙的避開了這些問題，讓家庭防火防盜更方便、更智能，增加了它的實用性，GSM的優點顯而易見，它可以發送簡單的中文短信，把它所處地的周圍情況發送到被報警人的手機上[3]。本產品還設計了主動式的紅外傳感器，取締了傳統機械式防盜設備，為火災逃生提高了可能，搭載了溫度傳感器，可以實時監測現場的溫度。

關鍵詞：GSM ;防火防盜;智能;呼叫

1、總述

本文設計制作了一款基于GSM短信模塊的報警系統。讓家庭防火防盜更方便、更智能，增加了它的實用性，GSM的優點顯而易見，它可以發送簡單的中文短信，把它所處地的周圍情況發送到被報警人的手機上。本產品還設計了主動式的紅外傳感器，取締了傳統機械式防盜設備，為火災逃生提高了可能，搭載了溫度傳感器，可以實時監測現場的溫度。

2、系統總體方案

通過多次方案對比，主控芯片選用了STC89C51，用LCD1602來顯示信息，用溫度傳感器DS18B20來檢測溫度，并判斷出現場有無火災，通過人體熱釋傳感器來判斷是否有可疑人靠近，并采用GSM模塊實現遠程的短信報警，并設立四個獨立按鍵作為輸入器件實現對溫度報警值的設定，并將設定好的限值存儲于AT24C02存儲芯片中。

3、系統硬件電路設計

3.1單片機的最小系統

電源是單片機的能源供給，51單片機需要4.5～5.5v的穩定電源來供給，所以我們可以采用手機充電器插頭作為變壓器，連接USB電源線，為單片機提供電能。

晶振電路采用芯片內部的振蕩電路，即在兩個引腳上接入定時元件，內部產生自激振蕩，晶振電路要選擇適當的頻率，否則會造成太慢或功耗浪費的弊端，本設計選用了11.0592MHz晶振可以在9600波特率0誤差，利用并聯電容的方式，可以對晶振電路起到微調的作用，本設計采用了30pF的電容，到達了預期效果。

3.2液晶顯示電路設計

LCD1602液晶，該產品是簡單顯示的顯示屏，可以用來顯示數字、符號、字母等，該顯示屏具有強大的指令集，可以控制字符完成移動、閃爍等動作，功能強大而且操作簡單，每個字符之間有一定的間隔，所以它不適用于顯示圖形，該款液晶顯示器與單片機有兩種通信傳輸方式，HD44780由兩個八位寄存器，地址計數器RAM（AC）、顯示數RAM（DDRAM）、指令寄存器（IR）、字符發生器RAM（CGRAM）、忙標志（BF）、字符發生器ROMA（CGOROM）、數據寄存器（DR）。

3.3? GSM模塊與單片機連接電路的設計

A6是一款集成串口通訊的GSM模塊，單片機采用串口的方式與GSM模塊進行連接，并在URX上串聯一個1K的電阻用于限流，避免電流過大燒壞單片機，為了使得GSM模塊工作穩定所以對GSM模塊進行單獨的電源進行供電，通過軟件程序配置通訊波特率為9600B/s。

3.4 DS18B20溫度傳感器的設計

DS18B20溫度傳感器，與其他測量溫度元件不同的是，它的工作方式是直接檢測并顯示出環境溫度，該款傳感器由DALLAS公司升級改進，相比傳統的測溫元件，它的性能更加強勁，功能更加完善，如功耗低、待機時零功耗、不需要外部輔助器件、電源供給可以使用數據線供電更加方便，程序的編輯更加簡單，用戶可以對報警自定義設置，如果出現電源接反的情況，該裝置不會因此而燒毀，只是不能進行正常工作，更突出了新型智能溫度傳感器的實用性。

3.5蜂鳴器電路的設計

此款有源蜂鳴器為電磁式，需要5v電源供給，因為工作電流要求較高，單片機的輸出端達不到，所以需要在蜂鳴器和單片機之間加一個放大電路，這里我選用了8550 PNP型三極管，利用單片機的輸出端來控制三極管，在單片機的IO口接一個1千歐的電阻然后再接到三極管的基極，這樣單片機輸出端就成了有源蜂鳴器的工作開關，蜂鳴器就達到了智能報警的效果。

3.6獨立按鍵電路的設計

考慮到實際應用中的使用要求，我設計了獨立按鍵，可以實現人機交互，根據實際環境情況，來調節內部設置，該設計主要是針對溫度傳感器在不同溫度環境下的工作狀態，比如：夏天時，正常溫度就比較高，可以將報警溫度調至55℃，如果在冬天，可以將報警溫度適當降低，以保證設備的實用性，這樣的設計無疑增加了該設備的適用范圍，在緯度不同的地區，環境惡劣的廠房，海拔不同的地域都可以通過調節報警溫度，來適應環境，從而達到報警的目的。因為這是金屬按鍵，使用中會有抖動波紋的弊端，所以在編寫程序的時候，需要加上短暫的延時消抖。

4、系統硬件測試

系統各個元件全部焊接安裝完之后，需要對電路進行檢查，防止出現各種錯誤，比如：漏焊、虛焊、元件方向錯誤、電路設計錯誤等等，在通電之前及時改正，以防造成不必要的損失。檢測的方法是，將自己焊接的電路板和PCB圖的線路圖對比，仔細檢查每一條線路每一個元件，看好焊點是否焊接牢固，排除漏焊情況，看好元件的擺放方向，防止元件正負極方向錯誤，造成元件損傷。用數字萬用表檢測電路，萬用表使用前先檢測表的性能是否合格，檢測電路時，打到蜂鳴位置，用兩根表筆連接到元件或需要檢測的電路中進行檢測，這樣可以判斷出，元件的好壞，電路中的虛焊、短路等情況，對檢測出來的錯誤，及時進行修改。

參考文獻：

[1]李娣娜，馬惠鋮，王海軍.一種智能窗簾控制系統的設計[J].電子制作，2018（17）：3-3.

[2]趙亮.跟我學51單片機——單片機最小系統組成與IO輸出控制[J].電子制作， 2011（01）：75-79.

[3]潘言全.多路電器遙控器的研究[J].黑龍江科技信息， 2014（16）：104-104.

[4]劉小兵.基于PROTEUS技術的ARM7顯示系統設計與仿真實現[J].電子技術， 2010（09）：38-39.

[5]鐘鵬程.基于51單片機的多功能數字鐘設計[J].電子制作，2019（07）：19-21.