基于STC89C51单片机的智能家庭安防报警系统

2019-11-16蔚晨月高宇鹏

电子技术与软件工程 2019年20期

文/蔚晨月高宇鹏

随着社会经济的发展，越来越多的家庭开始使用家庭安防报警系统。基于STC89C51单片机的智能家庭安防报警系统应用而生，该系统的开发旨在为用户提供一个操作方便、实时智能的家庭安防工具，能够在发生意外情况的第一时间通知用户，从而减少损失，实现对家庭安全的智能化掌控。

1 系统介绍

本文设计的家庭安防报警系统主要包括热释红外电传感器模块、烟雾传感器模块、GSM模块、报警模块，实现了防盗、防火以及远程报警的功能。其中热释红外电传感器模块能够进行人体红外感应，当有人入侵时，启动报警模块进行声光报警，同时通过GSM模块向用户发送短信进行提示。烟雾传感器模块能够检测室内烟雾浓度，当发生火灾时，启动报警模块进行报警，启动GSM模块向用户发送短信。

2 系统特点

2.1 智能化

该系统是一套智能化的家庭安防报警系统，融入物联网技术，能够自动检测是否有人入侵，自动检测是否发生火灾，出现意外情况时进行声光报警并自动向用户发送短信，使用户能够第一时间处理意外情况，从而将损失降到最低，为家庭安全保驾护航。

2.2 标准化

系统各个模块之间的接口、驱动均按照现有标准进行设计，软件编码均按照相关软件开发规格进行开发，GSM模块传送数据格式均遵守GSM规范中的编码格式。

3 系统主要模块

3.1 主控制器

本系统的主控制器选用的是STC89C51单片机，该单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有 8K 在线可编程Flash 存储器，使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在线编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

本系统中STC89C51单片机引脚电路如图1所示。其中P0.3引脚用于控制声光报警器，P2.4引脚用于控制热释电红外传感器，P2.5引脚用于控制烟雾传感器，P3.0和P3.1引脚实现与GSM模块的信息传输。

3.2 热释电红外传感器

本系统中的热释电红外传感器采用的是RE200B传感器，该传感器采用热释电材料极化，可随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法，抑制温度变化而产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

热释电红外传感模块具有信号端、电源正、电源父三个引脚，分别连接单片机的P2.4引脚、电源以及接地，如图2所示。热释电红外传感器能够探测到陌生人入侵动作，通过设置在监测位置的红外探头将人体辐射的红外光谱转换成电信号，经过放大电路以及比较电路送OUT口。OUT口输出一个高电平信号，该信号经过三极管9013转换成低电平至STC89C51单片机。单片机P2.4引脚正常状态下处于高电平状态，若检测到低电平，则通过P0.4端口输出高电压，控制蜂鸣器鸣响发出报警声，并点亮报警指示灯，同时控制GSM模块发送检测到有人入侵的报警短信。

3.3 烟雾传感器

图2：热释电红外传感电路图

烟雾传感器选用的是MQ-2型烟雾传感器，该传感器敏感度高、反应快、稳定性好、寿命长、驱动电路简单，可用于天然气、烟雾、煤气、汽油等多种气体检测，非常适合在家庭安防报警系统中使用。

烟雾传感器电路如图3所示，该传感器的核心部件是LM393电压比较器，其原理是将2脚与3脚的电压进行比较，若2脚电压高于3脚电压，1脚就会输出一个低电平；若2脚电压低于3脚电压时，1脚就会输出一个高电平。其中3脚的电压通过一个10K的9103电位器分压得到，而2脚的电压随着MQ-2检测到的烟雾浓度的变化而改变。MQ-2烟雾传感器在电路中相当于一个电阻，当烟雾浓度增大，MQ-2阻止变小，输出到2脚的电压就会变大，当2脚的电压大于3脚时，LM393电压比较器就会通过1脚向单片机发送一个低电平。单片机P2.5引脚正常状态下处于高电平状态，若检测到低电平，则通过P0.4端口输出高电压，控制蜂鸣器鸣响发出报警声，并点亮报警指示灯，同时控制GSM模块发送检测到烟雾的报警短信。

3.4 GSM模块

GMS模块选用了SIM900A模块，该模块接口丰富、功能完善且性能强大，广泛适用于智能家居、智能监控、车载跟踪等众多领域，完全能够满足系统的需求。SIM900A模块的电路设计如图4所示。该模块的引脚1连接了一个LED灯D1，用于指示GSM模块的工作状态。引脚3、4分别于单片机的引脚P3.0和P3.1相连，用于报警数据的传输。