基于单片机家用防盗报警系统设计

单片机大作业题 目：基于单片机实现 GSM 短信的防火_防盗报警系统设计_ 组 员：苗哲哲、王敬博、穆文远_所 属 院： 信息院_专 业： 通信工程_班 级： 1401 _指导教师： 张秋菊 _基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计1 基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计摘要：介绍了一个基于单片机、GSM 短信模块为核心的智能防火防盗报警系统，并从基本工作原理、电路的构成等进行了详细的阐述该系统采用主动式红外传感器和烟雾传感器进行检测，可以实现遇到有人入侵时，有火情出现有浓烟时及时灯光报警，并且以直观的中文短信的方式，将具体的情况反应到你的手机屏幕上，能确保你的家庭安全。该系统自动化程度高、适应能力强、电路设计可靠、一般家庭都能接受。现代报警系统由简单化、局部化逐步向着智能化、集成化的方向发展，为了克服传统防盗报警系统通信方式存在线路被切断或恶意占线的类似隐患或功耗很大等缺点，设计了一个基于单片机实现的 GSM 短信模块的家庭无线防火防盗报警系统。 1 总体方案设计本系统由单片机与 GSM 短信模块、红外烟雾传感器、声光报警模块等组成，针对火灾信号，烟雾传感器通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范，红外传感器主要用于防盗，当系统检测到危险信号时，自动实现声光报警并通过 GSM 模块，给预先设置好的用户号码发送短信，及时通知用户。关键词：单片机 ； 红外传感器 ；数据采集； 报警电路2 硬件电路设计2.1 微处理器电路基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计2 微处理器采用的是 8 位高性能的单片机 STC89C52RC，该型号处理器能与 51 系列单片机完全兼容，它具有比 51 系列的单片机更为强大的功能，它的抗干扰能力强以及性能稳定性高，可利用的资源比较丰富，8 KB 的 flash 存储容量，512 B 的 RAM 容量，时钟晶振可达 80 MHZ，性价比较高，可在高速低速应用场合下均可良好应用。2.2 GSM 模块电路连接GSM 是 global system for mobile communications 的简写，意思是：全球移动通信系统。GSM 系统有以下重要特点：防盗能力强，网络容量大，手机号码资源丰富，通话清晰，稳定性强不易受到干扰，信息灵敏，耗电量低，机卡分离等优点，所以先如今被广泛引用于世界上的各个国家。本设计采用的是西门子的 TC35 型 GSM 模块，GSM 模块可以使用文字短信来实现远程的小批量数据传输，与单片机通过串口通信，波特率为 96009600bps，通过 SIM 卡座来实现 SIM 卡的安装、应用。GSM 模块的引脚接线图如图 2 所示。2.3 传感器电路2.3.1 红外传感器对于防盗的红外感应器而言，本系统采用的是红外线对射传感器，对射红外传感器可适用于安装在门窗和一切需要设防的位置，其采用基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计3 的多光束综合判断，当前方有障碍物遮挡其红外感应时，红外设备就被触发，极大的降低了传感器的误报现象;其次由于其安装在门窗等位置，可使用户夜间的正常活动不受到限制，这给用户提供了便捷的夜间布防的可能性。2.3.2 烟雾传感器(也可检测气体泄露)烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的。该设计采用的是 MQ-2 气体传感器，它采用的气敏材料是在二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率将随空气中可燃气体浓度的增加而增大。由于 SnO2 在清洁空气中电导率较低，所以MQ-2 气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。并且简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号，是一款适合多种应用的低成本传感器。2.4 蜂鸣器声光报警基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计4 当红外传感器感应到了有物体穿过或者烟雾传感器(气体泄漏传感器)感测到了有烟雾和有害气体浓度达到泄漏时，电路板上的显示灯就会亮起，并且蜂鸣器会发出声音，提示感应器发现异物，可提醒人们注意!2.5 放大电路的设计如图 5 所示为最基本的放大电路，Vi 是输入电压信号，Vo 是输出放大的电压信号。 Q2901RKC7uV6oi图 5 放大电路图基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计5 2.6 时钟电路的设计XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。因为一个机器周期含有 6 个状态周期，而每个状态周期为 2 个振荡周期，所以一个机器周期共有 12 个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为 1/12us，故而一个机器周期为 1us5。如图 6 所示为时钟电路。 CX1MHZTAL图 6 时钟电路图2.7 复位电路的设计复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在 RESET 端持续给出 2 个机器周期的高电平时就可以完成复位操作 6。例如使用晶振频率为 12MHz 时，则复位信号持续时间应不小于 2us7。本设计采用的是外部手动按键复位电路。如图 7 示为复位电路。基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计6 RCVSsT单图 7 复位电路图2.8 发光二极管报警电路的设计由 4 个发光二极管接上电阻后连上单片的 RXD 的引脚，外接 VCC，当单片机的 RXD 引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，起到报警作用 8。图 8 所示为发光二极管报警电路。 D3LE52091X图 8 发光二极管报警电路图2.9 声音报警电路的设计如下图所示，用一个 Speaker 和三极管、电阻接到单片机的 TXD 引脚上，构成声音报警电路，如图 9 示为声音报警电路。基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计7 LSpeakrQ1805R64KVC单TXD图 9 声音报警电路图2.10 AT89C51 单片机简单概述2.10.1 AT89C51 单片机的结构 AT89C51 单片机是美国 Atmel 公司生产低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 3。AT89C51 单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图 2 为 AT89C51 单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括 CPU、存储器、可编程I/O 口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计8 外 时 钟 源 外 部 事 件 计 数外 部 中 断 控 制 并 行 口 串 行 通 信图 2 AT89C51 功能方块图2.10.2 AT89C51 管脚说明ATMEL 公司的 AT89C51 是一种高效微控制器。采用 40 引脚双列直插封装形式。AT89C51 单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FLASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FLASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256 B RAM/SFR定时器/计数器 2 16 AT89C51CPU64 KB 总线 扩展控制器可编程 I/O 可编程全双工串行口内中断基于单片机实现 GSM 短信的防火防盗报警系统设计9 P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 1 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址 1 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。当 P3 口写入 1 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入