基于GSM的防火防盜遠程報警系統

王榆，景鵬斌

（陜西機電職業技術學院，陜西寶雞，721001）

0 引言

隨著我國經濟建設的發展，人們的生活條件不斷提高，各種高層住宅、大型商場等越來越多，為了防止一些不必要的災害發生，保護人身和財產安全，一種有效的防火防盜的報警系統已成為必不可少的設施。在查找并閱讀了大量的文獻資料，并對市場上已有的防火防盜報警系統進行分析，發現仍存在著效率低、報警范圍受限以及無法進行遠程報警等缺點。GSM網絡的覆蓋面非常廣，而且使用的成本比較低，除此之外，還有無噪聲，無污染，無地域限制等特點，可通過其與單片機的串口進行通信[1]。在此基礎上，本文設計就是能夠為了滿足用戶需求而設計的可以進行遠程報警的防火防盜報警系統。本系統采用單片機作為主控芯片控制系統的正常運行，其接口簡單，使用方便，還通過GSM短信模塊進行遠程報警，使得人們能夠及時了解并掌握家中的安全情況。

1 系統整體設計方案

1.1 系統整體方案

該系統包括硬件和軟件設計兩大部分，其中硬件部分電路主要包括單片機最小系統、溫度信號采集模塊，濃度信號采集模塊、人體信號采集模塊、GSM報警模塊與顯示模塊等部分。其用戶終端主要用來進行信息采集、信息處理，并進行數據傳送、遠程短信報警的功能[2]。整個系統通過軟件程序進行系統功能的控制作用。系統的組成框圖如圖1所示。

圖1 系統組成框圖

1.2 系統工作原理

本系統通過溫度傳感器以及MQ-2氣敏電阻傳感器來檢測空氣中的溫度以及濃度，并將其轉換為電信號，將經過轉換電路處理后的數字信號送給單片機，單片機根據收到的數字信號判別是否需要報警,從而可以判定空氣中的溫度或者濃度是否超標，并對當前狀態值進行顯示。通過紅外人體感應模塊進行人體感應。并且通過串口通信接口RS232，控制GSM模塊給用戶終端發送短信，來直接實現遠程發發送短信報警的功能。

2 系統硬件設計

2.1 單片機最小系統

本系統采用STC89C52為單片機最小系統，較為簡單，即由時鐘電路、復位電路和電源電路等部分組成，其中18，19號引腳接時鐘電路，9號引腳接復位電路，31號引腳接高電平，表示訪問的是片內ROM，40號引腳接電源，20號引腳接地。

2.2 溫度、濃度信號采集模塊

本系統通過DS18B20傳感器檢測系統的當前溫度并進行顯示。通過MQ-2氣體傳感器檢測空氣的濃度，當空氣中存在可燃氣體時，此時傳感器進行工作時，其電導率會發生相應的變化，會隨空氣中氣體濃度的增加而增大[2]。通過P3.2，P3.3，P3.4，P3.5口與單片機進行連接，使用模數轉換電路將其輸出的模擬電壓信號轉換為數字電信號送給單片機，單片機對該數字信號進行處理后，并通過顯示模塊顯示當前狀態下的濃度值。當出現濃度超過限定值時，單片機會控制繼電器閉合打開系統的排風系統，并通過GSM模塊遠程發送短信給用戶終端。

2.3 人體信號采集模塊

本系統通過HC-SR501人體熱釋電傳感器感應人體信號，主要是以探測人體輻射為目標，其特點是功耗很小，隱蔽性好，價格低。如果人體熱釋電傳感器工作過程中檢測到人體信號，此時系統控制防盜功能開啟，同時以短信的形式進行遠程報警。

2.4 GSM報警模塊

GSM模塊主要包括GSM基帶處理器、電源模塊、無線收發模塊和FLASH存儲器四大部分。其中GSM基帶處理器是整個GSM模塊的核心；電源模塊主要為整個系統進行供電；無線收發模塊是建立在無線收發芯片基礎上的；FLASH存儲器存儲一些操作指令、傳輸過程中的數據以及控制信息，這樣會使得掉電數據不丟失[3]。控制器與GSM模塊之間的串口通信方式采用RS-232連接。報警電路由有源蜂鳴器、LED2、三極管Q2和電阻R2組成，當MQ-2煙霧傳感器檢測到空氣中的濃度超過設定值時，LED2開始閃爍，蜂鳴器報警，GSM模塊遠程發送短信至用戶鐘端，風扇進行排煙，水泵也進行抽水工作。當檢測到人體信號后，防盜功能開啟，同時發送短信。

2.5 顯示模塊

本設計采用液晶顯示屏LCD1602顯示系統的溫度、濃度等信息，其中LCD1602的3、4、5引腳分別為命令輸入端、數據輸入端以及能端，分別和單片機的P1.0、P1.1、P1.2相連，7至14引腳為顯示屏的8位數據控制口，分別和單片機的P0.0至P0.7共8個IO相連，向液晶顯示屏輸入數據。系統初始化后顯示測量溫度、煙霧濃度的值，當溫度、煙霧濃度超出設定值后，顯示報警內容，若未到達設定的報警值，則只顯示溫度、煙霧濃度值，不顯示報警內容。

3 系統軟件設計

整個系統的軟件電路主要包括兩大部分，一部分是主程序，用來控制整個系統的核心；另一部分是子程序，用來實現每一模塊的功能。系統開始初始化后，進入防控狀態，然后分成兩大部分，一是人體感應傳感器檢測是否有人進入；二是通過溫度傳感器顯示當前溫度，同時通過煙霧傳感器檢測煙霧濃度是否正常。如果人體感應傳感器檢測到有人進入時，此時系統會對信號進行采集，并經過處理后給用戶發出短信且進行報警，最后待警報消除后，又進入防控狀態，若未解除,則會再次進入防控狀態。如果溫度傳感器檢測溫度過高，煙霧傳感器檢測煙霧濃度超標，此時系統會進行信號采集,并經過處理后給用戶發出短信說明有火災發生的可能且進行報警,最后等待警報信號消除,繼續進入防控狀態,如果警報信號沒有解除,則會再次進入警報狀態。如果兩個模塊沒有異常發生，則繼續進入防控狀態。系統的主程序工作流程圖如圖2所示。

圖2 系統程序設計流程圖

4 系統仿真與調試

4.1 系統仿真

在進行系統硬件調試之前，需要使用proteus對整個系統的電路進行軟件仿真，查看仿真電路是否正常運行。系統的仿真圖如圖3所示。

圖3 系統程序設計流程圖

4.2 系統調試

首先通過系統的要求，根據電路圖進行實物制作，完成實物電路板的焊接。在完成系統的硬件調試后，通過寫入器對系統的軟件程序進行下載。在整個系統上電前，檢查各個芯片之間的接線是否正常，確認無誤后，再進行接電測試。

系統實物測試圖如圖4所示。

圖4 系統程序設計流程圖

5 結語

本文所設計的基于GSM的防火防盜遠程報警系統，以單片機為控制核心，結構簡單，容易實現。通過傳感器進行信號采集，經單片機處理后，驅動GSM模塊實現遠程報警功能，同時通過顯示模塊顯示系統當前的溫度以及濃度值，對現代住宅以及商業化的防火防盜安全有一定的實際意義。同時通過此系統的設計與研究，對單片機課程的教學改革也有一定的參考指導意義，能夠培養學生在實際學習過程中，自主查閱并整合資料，分析問題，解決問題的能力，同時還應更加注重理論聯系實際，通過電路仿真、實物焊接制作等方面提高學生的學習興趣。