基于STC89C51單片機的智能家庭安防報警系統

文/蔚晨月 高宇鵬

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

1 系統介紹

本文設計的家庭安防報警系統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模塊向用戶發送短信進行提示。煙霧傳感器模塊能夠檢測室內煙霧濃度，當發生火災時，啟動報警模塊進行報警，啟動GSM模塊向用戶發送短信。

2 系統特點

2.1 智能化

該系統是一套智能化的家庭安防報警系統，融入物聯網技術，能夠自動檢測是否有人入侵，自動檢測是否發生火災，出現意外情況時進行聲光報警并自動向用戶發送短信，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

系統各個模塊之間的接口、驅動均按照現有標準進行設計，軟件編碼均按照相關軟件開發規格進行開發，GSM模塊傳送數據格式均遵守GSM規范中的編碼格式。

3 系統主要模塊

3.1 主控制器

本系統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CMOS 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制造，與工業80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在線編程，亦適于常規編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU和在線系統可編程Flash，使得STC89C51為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。

本系統中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引腳實現與GSM模塊的信息傳輸。

3.2 熱釋電紅外傳感器

本系統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，抑制溫度變化而產生的干擾，提高了傳感器的工作穩定性。

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，通過設置在監測位置的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜轉換成電信號，經過放大電路以及比較電路送OUT口。OUT口輸出一個高電平信號，該信號經過三極管9013轉換成低電平至STC89C51單片機。單片機P2.4引腳正常狀態下處于高電平狀態，若檢測到低電平，則通過P0.4端口輸出高電壓，控制蜂鳴器鳴響發出報警聲，并點亮報警指示燈，同時控制GSM模塊發送檢測到有人入侵的報警短信。

3.3 煙霧傳感器

圖2：熱釋電紅外傳感電路圖

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、穩定性好、壽命長、驅動電路簡單，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腳向單片機發送一個低電平。單片機P2.5引腳正常狀態下處于高電平狀態，若檢測到低電平，則通過P0.4端口輸出高電壓，控制蜂鳴器鳴響發出報警聲，并點亮報警指示燈，同時控制GSM模塊發送檢測到煙霧的報警短信。

3.4 GSM模塊

GMS模塊選用了SIM900A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、智能監控、車載跟蹤等眾多領域，完全能夠滿足系統的需求。SIM900A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。引腳3、4分別于單片機的引腳P3.0和P3.1相連，用于報警數據的傳輸。

圖3：煙霧傳感器電路圖

圖4：SIM900A模塊電路圖

4 結束語

基于STC89C51單片機的智能家庭安防報警系統將嵌入式應用技術與物聯網理論相結合，實現了系統設計初的自動檢測是否有人入侵，自動檢測是否發生火災，出現意外情況時進行聲光報警并自動向用戶發送短信的功能，能夠在發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。