基于单片机的无线报警系统

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概要

  这个研究讨论的无线警报系统使用STC89C52作为核心，使用到数模转换器、温度传感器、烟雾传感器以及继电器等基本模块。通过以上这些模块传感器，针对家庭中的灾情提前预防，因此就以单片机为基础，设计了一个报警系统，其性价比高，且能够便利安装。这种报警系统可以进行烟雾检测和温度检测，当所测得数值偏离所规定的范围，就会发出警报并发短信给主人。若是温度和可燃气浓度发生变化，系统也会对此做出相对应的判定与处理，发出报警信号。继电器实现负载控制，GSM模块短信提示，以此来实现无线报警，智能化提示，保证居住环境的安全性。
关键词：无线报警系统；STC89C52；DS18B20；GSM

一、整体设计方案

采用单片机进行报警和驱动符合，具体的工作流程视温度和烟雾的情况而定。并且在LCD上可以显示出当前的烟雾值和温度值。按下按钮设定相应需要警报的阈值。超过阈值的话，通过GSM SMS发送警报。
无线报警技术的整个工作流程包括硬件、软件和系统的综合调试与分析3个部分，3个部分对应的详细组成部分如下所示：
(1)硬件部分：可以选取多种传感器进行设计，其中还需要运用到液晶显示模块、烟雾信号转换和报警模块。
(2)软件部分：绘制原理图以及主要程序。
(3)对系统系统调试结果进行分析：当软件和硬件部分充分完成过后，可对其进行调试，从而可以验证它是否真实可靠。

二、 系统的总体方案论证与设计

2.1系统的功能要求

本文研究的系统具有的主要功能有温度探测功能、警报功能和GSM功能3种，详细介绍如下所是：
(1)温度探测功能：进行该功能的设置是为了提高准确性和实效性，温度探测可分为三种方法：分别为探测温度、检测可燃气体和检测烟雾[[[] 孙巨勇.基于单片机的烟雾报警器的设计探究[J].电子测试,2013(15):56-57.]]；
(2)警报功能：如果室内温度或者烟雾浓度过高，当发生灾害或故障等特别情况时，需要进行轻度警报。烟雾超过最大设定时，蜂鸣器会发出声音。
(3)GSM功能：房间里有灾害警报的情况下，可以实现短信提示警报。

2.2 系统的技术要求

在对系统的工作原理和基本功能进行了解后，就开始进行系统的不同技术要求的测试，经过测试，如果系统达到需要的技术要求，那么就可以对其进行大批量生产以满足各种项目的需要。在确保系统完整性的情况下，系统满足可靠的数据传输性能和低成本的技术要求。具体的指示和参数如下：
(1)型号小：检测器的容量要尽可能小，以减少占用空间，使用方便，更换也简单；
(2)低耗电：系统可以用5v电源供电；
(3)高可靠性：对系统在运行的过程中可能出现的所有电磁干扰现象进行研究，以达到确保系统长时间稳定安全运行的目的，并减少错误警报的数量，使用多个指示器来指示系统的不同状态[[[] 张建平,纪彬.基于AT89S52单片机的机房温度报警器设计[J].自动化技术与应用,2012,31(04):104-106.]]。

2.3 系统的方案论证及设计

为了设计一个易于制造、低成本、易于安装、稳定防盗性能稳定、防干扰能力强、安全可靠的无线警报系统，这是一个基于传统灾害警报系统的无线解决方案。无线火灾报警系统是一个混合烟雾、温度和无线通信的报警系统。综合以上所述本设计给出了二种方案。

2.3.1方案论证

方案一：以CAN总线为基础的多传感器概率的灾害报警器
其是以感应光度、烟雾和温度为基础的智能型灾难警报。预警采用C8051F040单芯片微计算机，收集温度、烟雾信号提高灾难预警的准确性和及时性。C8051F040芯片分解功能通过ADC收集光和烟信号，并通过IO端口收集温度信号。根据收集到的信息判断灾难水平，提供警报信号。灾难程度高的话，可以通过控制接力切断电源，通过can总线将信息传送到电脑平台上。该采样线路和信号健康调试线路是为发送亮度信号、延缓信号和温度信号而设计的。设计中使用39k电阻5v电源电压分配,把光信号转换为电压信号的运算放大器,实现信号的仪器及通过过滤器被调整。mq-2烟雾传感器用于将烟雾信号转换成电信号，控制器运算放大器以通过过滤器用于调整。温度信号由DS18B20收集。DS18B20的主要功能是:- 55℃~ + 125℃范围的测量温度,温度测量错误是±0.5℃,实际竞走的分解功能可以另行设定,全部熄灭。测量的值将通过串行通信，即“单线公交”数码传送。
方案二：基于GSM网络的无线报警系统
GSM通过SMS发送到相关人员的手机或后台计算机，实现实时远程无线报警。无线警报包括硬件和软件的部分。硬件部分包括:烟雾传感器电路、单芯片计算机、温度获取电路、光报警电路、负载驱动电路、控制程序等。装置采用直流5V电源。烟雾探测传感器电路和温度采集电路对场景环境进行实时检测。当读出灾害报警信息或控制器和灾害探头的故障信息时，通过GSM模块立即将信息发送到远程接收装置，采用短消息方式，远程接收装置可以是连接到GSM网络的手机或其他终端。软件部分首先对定时器和串行口进行初始化，有报警信息时发出报警信息。使用GSM支持的at命令完成报警消息的发送。
综合考虑到上述设计方案的优缺点，结合毕业设计的任务要求，并且考虑到实际应用，本设计欲采用第二种设计方案。

2.3.2 方案设计

系统的组成结构如下：

图2.1 系统组成

三、系统的硬件设计

实时显示当前烟值和温度值。并且可以通过按键设定有2个警报值。也就是说，温度的最高上限值和室内烟雾的最高上限要求。一冒烟，红灯和警报器就会响，警报就会响。温度超过的话，黄色的灯和蜂鸣器会响，灯光警报会响[[[] 李瑶,李亮,雷海银.基于51单片机两路温度控制器的设计[J].电子世界,2013(17):29.]]。
仿真中没有GSM模块，仿真不了，仿真运行只显示开机画面，是因为我们程序上利用串口读取GSM模块，
GSM模块返回一个OK才可以进入检测界面，现在没GSM模块，也就返回不了值，也就进入不了检测界面。

图3.1 仿真图

实物

四、结论

  无线警报系统由传感器电路和无线通信电路构成。控制处理器基于STC89C52，具有丰富的引脚资源。可以将信号写入检测器，可以编译信号，可以实现与其他人类计算机的交互功能。应用程序用C语言记述，最大限度地活用芯片的内部资源，提高代码执行的效率，削减代码容量。检测器尺寸小，耗电量低，安装和调试简单，可靠性高，市场前景良好。
根据大量国内及国外文献，在此针对现有无线报警检测器的问题，提出合理的无线报警设计方法。产品的实用性和市场竞争力得到了大幅改善。

五、 文章目录

目 录

1 引言 1
2 系统的总体方案论证与设计 2
2.1系统的功能要求 2
2.2 系统的技术要求 2
2.3 系统的方案论证及设计 2
2.3.1方案论证 3
2.3.2 方案设计 3
2.3.3 主要器件选择 4
3 系统的硬件设计 5
3.1 主控电路 5
3.2 烟雾探测电路的设计 8
3.2.1 MQ-2介绍 9
3.2.2 ADC0832介绍 9
3.3 液晶显示电路设计 10
3.4 声光报警提示电路 11
3.4.1 灯光提示电路 11
3.4.2 声音报警电路 12
3.5 温度采集电路 13
3.5.1 DS18B20概述 13
3.5.2 DS18B20引脚介绍 14
3.5.3 DS18B20的内部结构 14
3.6 按键电路 14
3.7继电器驱动接口电路 15
3.8 SIM900A模块电路设计 16
3.8.1 SIM900A模块简介 16
3.8.2 GSM模块接口设计 17
4 系统的软件设计 18
4.1 软件介绍 18
4.2 系统程序流程图 19
5无线报警器的测试结果 21
5.1 调试 21
6结论 23
谢辞 24
参考文献 25