基于单片机的家居安全控制系统

王篮仪　罗通

【摘 要】随着GSM网络和移动通信技术的飞速普及和快速发展，以及新技术和新业务的开发应用已经达到了非常重要的地位，使用GSM网络作为信息传输媒介的无线智能监控系统，是一种非常有效的方法，GSM网络覆盖无缝，基于GSM网络为家庭系统提供了大量的开发空间。系统采用ST89C52单片机作为系统控制核心，结合温度传感器，人体红外线传感器模块，火焰传感器，烟雾/可燃性传感器，RFID射频识别模块的应用，通过微控制器控制各种功能模块，以实现家庭环境的监控。系统性能可靠，成本低，可广泛应用于现代住宅。

【关键词】GSM网络；家庭系统；ST89C52；RFID

中图分类号： TP273.5 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）08-0275-002

Home Safety Control System Based on SCM

WANG Lan-yi LUO Tong

（Sanya University， Hainan， Sanya 572022， China）

【Abstract】With the rapid popularization and rapid development of GSM network and mobile communication technology， as well as the development and application of new technologies and new services， it has reached a very important position. The wireless intelligent monitoring system using GSM network as an information transmission medium is a A very effective method， GSM network coverage is seamless， based on GSM network provides a lot of room for the development of home systems. The system uses the ST89C52 microcontroller as the system control core， combines the application of temperature sensors， human body infrared sensor modules， flame sensors， smoke/flammable sensors， and RFID radio frequency identification modules to control various functional modules through a microcontroller to achieve home environment monitoring. . The system has reliable performance and low cost and can be widely used in modern houses.

【Key words】GSM network； Home system； ST89C52； RFID

0 引言

自從进入21世界新时代，科技在不断地改革，不断地发展和更新，“互联网+时代”，“大数据时代”，“智能化时代”，“计算机技术”等已经得到普遍应用于生活中的各个领域，并且运行的速度越来越快，传感应用以及通信技术也与互联网，物联网，运用到智能化领域中发展。

传感器可以说是人类的感官的伸展，现在的许多传感器都能应用在人能想到的任何一个地方。正是因为传感器应用技术的成熟，很多企业都应用传感器技术结合通讯技术，互联网制造智能化产品，比如家电系统，它能够感应识别周围的环境的微小变化，从而做出智能变化。自19世界开始，无线电，电报，电话的相继出现，人类就步入了快速通讯时代，全球移动通讯网络，4G以及计算机网络的建立，使得全球范围内的可以方便快捷远距离信传输和交流。正是这三大信息技术的快速成熟和应用，促使如今智能家用电器的产生和发展。

活在新时代的人们消费能力和对生活质量的要求提升了一个新高度，开始寻找绿色能源，安全便利，家居环境系统智能。越来越多的消费者在选择购买家用电器时，通常会选择更高层次的智能家电，人们希望他们所购买的家用电器可以根据家庭环境的变化，自动改变自己的运营状况，家用电器和人们可以有信息交流，总之，现在传统家电已经无法满足人们了。相比之下智能家电能满足人们的需求，它具有很多特点和优势。比如自动化，控制式多元化，能够远程控制，甚至通过模式识别手势控制和语音控制。比如研究的智能家电系统为例，它能感知周围环境的温度，温度太高或太低都会发短信通知户主，户主可以通过发短信开启继电器控制空调开与关，除此之外，设计中的智能家电控制系统还能够包括其他的功用，例如省电节能，保护家庭等。使用者只需要通过手机发送指定格式的短信就可以无论在任何地方随时地对家电进行远程控制、通信的短信内容的格式设置的十分简单和人性化，易于使用。

1 系统工作原理

设计基于手机遥控系统的GSM网络，采用GSM短信模块将微控制器ST89C52作为控制核心，结合人体红外，温度，火焰，烟雾/可燃气体，RFID射频识别模块等常用传感器的应用为家庭环境远距离监控，信息反馈和遥控，实现遥控功能。只需通过手机终端发送相关的短信就可以控制相关的家用电器，操作起来简易。

系统主要是由STC89C52微控制器及其他集成电路，有继电器电路，人体红外，火焰，烟感，温度等传感器的电路和电源七部分组成。首先，温度传感器先作初始化，做出温度的收集，将收集到的数据值传输到微控制器上，接着由微控制器来处理收到值，并且把收到值传输到显示模块，当温度值高于设定温度温度时，微控制器控制蜂鸣器将会发出警告声音，而且利用GSM短信模块向匹配的手机用户传送消息提醒，使用者利用编辑相关指令到GSM短信模块，经过GSM模块处理后，微控制器能够马上做出反应控制家用电器，达到远程控制电器工作的目的，并且RFID射频识别模块，微控制器上的人体红外传感器，火焰传感器，烟雾传感器将在家庭环境中进行信息收集，异常情况下会发短信通知手机用户。

2 系统硬件设计

主控单元采用ST89C52系列单片机，ST89C52是宏晶科技生产的单时钟、机器周期（1T）的单片机，是高速、低能耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但是速度快8-12倍，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（250k/s，即25万次/秒）[1]，针对电机控制，强干扰场合。但是一片单片机无法正常工作，必须要选择其最小的工作系统。常用的单片机最小工作系统除了单片机本身以外还应该包括单片机的起振电路，单片机的复位电路两部分，以及下载烧录电路。

无线传输选择 GSM通讯，GSM全球移动通信系统。在欧洲兴起并迅速扩大，到现在，全球已经超多100多个国家使用GSM技术。在我国，GSM通信行业包含中国移动、中国电信和中国联通三大运营商。而且目前的GSM移动通讯系统在现在依然是使用最广泛的全球移动通讯系统。

温度传感器选用DS18B20，DS18B20是DALLAS半导体公司近日推出的一种改良型智能温度传感器。主要以下几个特点：体积小，仅仅只有三个引脚；测量温度精确并且测量的范围广泛；多个DS18B20能够并联连接到三条或2条线路，CPU只需用一根的端口线就可以与许多DS18B20通信，可以达到牵一发动全身的效果，也可以省下不少的连接线。像DS1820，同样DS18B20还支持温度范围为？-54度到+124度，其温度范围-11度到+86度的“线路总线”精度为0.5度。DS18B20的精度较差为±0.2℃？。现场温度直接以“一线总线”的直接传输，巨大提高了系统的稳定性能。

火焰传感器主要利用光敏电阻的特性，光敏电阻对各种各样的光波段的光波效果都不一样，尤其红外波最为准确。远红外火焰传感器主要测量在七百纳米到一千纳米的红外波段，外部的红外线强度越强，得出的数据值就越小；红外光线强度越弱，得出的數据值就越大。

射频识别模块选用MFRC522芯片，MFRC522是应用于非直接接触式通信中常用的一款芯片，该芯片具有高集成度的读写卡芯片的特点，具有低电压、成本低廉、体积小等一系列的特点，在市场上有着十分广泛的应用。射频卡具有识别快速，携带方便等一系列的优点，这些特点大大增强了该模块的市场竞争力。

3 软件设计

设计中软件设计重要的是串口通讯部分，首先设置单片机的串行口，包括波特率、工作方式等，再根据手机模块的AT指令，手机用户可以拨打电话号码查询当前的实时的室内温度，而且还能够发送命令，通过发短信息的形式传送到微控制器上，微控制器来控制着继电器，在硬件电路的基础上，通过检测几个传感器的输出信号和射频识别模块，从而判断系统是否处于煤气泄漏、火灾或者盗贼入室等情况，使智能化的家居风险降至最低。

4 总结

当今我国经济的快速发展，国人消费能力和对生活质量的要求提升了一个高度。人们想要获得智慧的家居水平，在过去几年中，智能家居在中国乃至全世界都有直线增长的增长速度。几年来，市场不断涌现出智能家居监控产品，品种多样，网络发展的主要趋势，智能化，集成化，成本低廉。在毕业设计当中，是以人们需求为导向，以现在科技研究状况作为为背景，以学习知识，应用知识为目的，从实用角度出发设计中的智能家用电器系统对家用电器以及对家居的监控与控制。

当今快速紧张的生活节奏，对上班一族来说在家里有一个智能，舒适的环境是多么重要。直到现在，基本上每家每户都有家用电器，但是绝大多数的家电使用方式都是很单一的，不能够满足现在人们的需求。而随着移动终端在大众化手机中的发展，应用将有广阔市场前景，因此现有通信线路对家用设备的使用或电气控制已成为未来家居自动化发展的趋势。手机终端控制家用电器有很多好处，人们可以不受地方的远近，天气的好坏，随时随地监控家居安全。

由于本设计是基于简单、高效、实用的思想原则进行的，所采用的芯片和模块性价比很高，有很高的实用价值。设计中采用单片机和GSM网络通信技术，该项目的设计成功实现了家电遥控和监控。本系统采用集成电路，可以起到省钱，也可以大大地提升系统的稳定性，不仅能够用于住宅，还能够用于仓库，工厂，花棚等远程遥控，具有成本低，应用领域广泛，安全稳定的优势。

【参考文献】

[1]朱梅梅.智能小车设计与实现[J].电脑知识与技术，2012.