基于stc89c52及gsm的家用智慧火灾报警系统设计与实现

2020.05设计研发基于STC89C52及GSM的家用智慧火灾报警系统设计与实现黄修力（广东建设职业技术学院，广东广州，510440）摘要 ：本次设计的基于STC89C52及GSM的家用智慧火灾报警系统，使用MQ-2A和DHT11对居家环境进行烟雾与温度参数进行检测，并使用GSM模块和声光报警电路对异常烟雾与温度参数进行报警。使用红外线接收和处理模块、数码管显示模块对环境温度进行设定、调节和显示。采用双电源供电，保证系统稳定可靠。该系统是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智慧化的家用火灾报警系统，可以满足普通家庭对火灾防范的需求，具有一定的实用价值。关键词：STC89C52；GSM；智慧；火灾报警系统Design and implementation of home intelligent fire alarm system based on STC89C52 and GSMHuang Xiuli (Guangdong Construction Vocational Technology Institute ,Guangzhou Guangdong,510440)Abstract：The design of home intelligent fire alarm system based on STC89C52 and GSM, using mq-2a and DHT11 to detect smoke and temperature parameters in the home environment, and use the GSM module and sound and light alarm circuit to alarm abnormal smoke and temperature parameter. The use of infrared receiving and processing module, digital tube display module and set the environment temperature for adjustment and display. The system is a kind of simple structure, stable performance, convenient use, low cost, the wisdom of the domestic fire alarm system, can satisfy the demand of fire prevention for ordinary families, has a certain practical value.Keywords：STC89C52；GSM；wisdom; fire alarm system

0 引言

随着现代经济的高速发展，现代家庭用火、用电增加，家庭火灾发生的频率越来越高。消防部门的统计数据显示，所有的火灾比例中，家庭火灾占全国火灾的30％。良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡，为社会减少不必要的损失。

本文是以单片机技术和无线传输技术为核心并与其他电子技术相结合， 设计出一种家用智慧火灾报警系统。以烟雾传感器、温度传感器监测居住环境状态，将监测信息发送至单片机处理显示，并通过GSM无线传输模块将家庭的火灾信息通过移动网络发送给用户，最大限度地减小用户损失

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MQ-2数码显示模块声、光报警电路STC89C52GSM温度探测模块红外发射、接收处理模块复位电路双电源电路。该系统是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、

图1 系统原理图

智慧化的家用火灾报警系统，可以满足普通家庭对火灾防范的需求，具有一定的实用价值。

1 基于单片机的家用智慧火灾报警系统的总体设计方案

本设计采用8位单片机STC89C52作为智慧火灾报警系统的核心，采用MQ-2A型气体传感器进行烟雾等减光型有害气体的探测；通过GSM无线传输模块将家庭的火灾信息通过移动网络发送给用户，进行及时的报警；使用DHT11数字温度传感器进行居住环境温度采集，并通过红外线接收和处理模块，直接对温度进行设定和调节，使用数码管显示模块对

图2 USB通信模块及供电系统25设计研发图3 锂电池供电系统采集的实时温度、设定温度进行显示，实现人机交互；使用三色LED对应的信号灯循环闪烁及蜂鸣器发出声光报警。在实际使用时，为保证系统的稳定可靠，采用双电源供电。本设计的原理图如图1所示。1.1 双电源供电设计为保证系统工作的稳定性，系统电源电路采用USB接口供电和锂电池供电双电源供电模式，并通过CH340实现单片机程序的擦写[2]。图2所示的是USB通信模块和电源供电系统。锂电池供电系统采用选用TP4056芯片，主要是把的5V电转换成4.2V的电给锂电池充电，最大可以提供1A的充电电流，精度达到±1.5%的4.2V预设充电电压。充电时红灯亮，充满时红灯熄灭绿灯亮。同时采用UP6455A芯片，对锂电池电路进行保护，包括过充过放电、过流和负载短路保护等。图3所示的是锂电池供电系统。1.2 温度检测模块设计本设计的温度检测模块电路采用了DHT11数字温湿度传感器[3]。它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，用来检测室内温度的异常变化。STC89C52单片机与DHT11数字温湿度传感器采用简化的单总线通信，通过外接一个约5.1kΩ的上拉电阻与单片机IO口直接相连。其电路图如图4所示。图4 温度检测模块

1.3 烟雾探测电路设计

本设计采用了常用的MQ-2A气体传感器与模数转换器ADC0832组成，MQ-2A特别适用于家庭常用的天然气、城市煤气、石油液化气及他可燃蒸汽等气体烟雾浓度值的检测。MQ-2A探测到的烟雾值（对应模拟电信号）经ADC0832转换为数字信号输入单片机STC89C52处理后，根据程序做出相应反应[4]。

其电路图如图5所示。262020.051.4 GSM信息处理模块TC35i GSM通信模块是Siemens公司推出的无线通信工业模块，配合SIM卡，可以快速安全可靠地实现短信报警功能。当系统采集到环境中异常的温度和烟雾信息时，即可以通过GSM模块以直观的中文短信的方式,将具体的情况反应到预先设置好的手机屏幕上,确保家庭安全。GSM模块与单片机的连接电路图，如图6所示[5]。图5 烟雾探测电路图6 GSM模块与单片机的连接电路图

1.5 红外接收与处理模块

红外接收部分采用了TSOP1383红外线一体化接头，当红外线合成信号进入TSOP1383，在其输出端便可以得到原发射器发出的数字编码，经过单片机解码程序进行解码，便可以得知按下了哪一个按键，而做出相应的控制处理，完成红外遥控的动作。本设计中，发射装置采用了基于TC9012编码芯片的市场上较为廉价的万能遥控器，利用单片机的P3.2口外部中断0功能接收红外线的信号。

1.6 数码管显示电路设计

本设计采用数码管实现温度的实时动态显示。为了实现

2020.05动态显示，本系统采用了两片74HC573锁存器分别驱动段位、位选[6]，数据来源于单片机的P0.0～P0.7，P2.6段选信号控制74HC573-1锁存器，P2.7位选信号控制74HC573-2锁存器。图8所示为数码管显示电路原理图。图7 红外接收模块-配合遥控器使用图8 数码管显示电路原理图1.7 声光报警电路当单片机收到住宅环境异常温度和烟雾信息时，不但可以通过GSM模块以短信的方式通知用户，同时，在家庭现场，当监测到火灾发生时，单片机控制三色LED灯循环闪烁发出光报警，控制蜂鸣器发出声报警。图9为声光报警电路设计电路图。

图9 声光报警电路

2 系统软件设计流程图

系统单片机每一次上电或复位时，数码管显示初始温度，此时用通用遥控器进行温度的设定，此后数码管显示实时的温度值。当温度传感器DHT11检测到的温湿度超过设定值，或者检测到烟雾浓度大于设定的浓度时，单片机便发出

设计研发声光报警信息，同时通过GSM模块，向用户手机发送相关短信内容。部分流程图如图10所示。开始初始化温度采集显示读取AD转换烟雾值判断当前烟雾和温度范围否是否超出阈值是启动声、光报警电路启动GSM模块电路图10 部分流程图3 结论本设计采用8位单片机STC89C52作为智慧火灾报警系统的核心，采用MQ-2A、DHT11对居家环境进行烟雾和温度的监测，在保证本地及时声光报警的同时，通过GSM无线传输模块将家庭的火灾信息通过移动网络发送给用户，保证报警信息及时传达。该系统结构简单，使用方便，可以满足普通家庭对火灾防范的需求，具有一定的实用和推广价值。

参考文献

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