基于ZigBeeGPRS的智能家居远程安防监测系统

参赛单位：辽宁工业大学参赛学生：秦志猛费广良朱宇丹陈浩群指导教师：关维国基于ZigBee/GPRS的智能家居远程安防监测系统基于Zigbee/GPRS的智能家居远程安防监测系统设计简介应用意义技术创新总体方案核心电路软件设计总结设计简介

设计基于GPRS/ZigBee的智能家居远程安防监测系统，完成GPRS远程通信设计及无线发送接收功能，以STC单片机为核心，与移动通信网络、烟雾传感器、红外传感器、门磁传感器相结合，通过无线节点的布网，实现火情、盗情与燃气泄漏的实时监测，并通过GPRS网络以短信报警方式及时向用户手机进行自动报警，达到了保护人民财产及生命安全的目的，提高了现有远程安防监测系统的功能。为了解决灾情对家庭的影响，传统的安防检测系统在信号检测、信号处理上还存在一定问题，由于采用有线连接方式，布线繁琐且线路容易老损。因此，智能家居远传安防监测系统具有重要意义。该设计可以通过GPRS将测得数据传输到监控服务器/手机终端以显示远传参数及监控参数的实时准确性，从而校验传感器及检测电路的工作状况。本设计具有精度高、控制灵活、人机界面友好、便于功能扩展等特点。应用意义用于个人用户的家庭远程安防环境，包括盗情、火情等，实现家居智能化。无线传输智能家居技术创新

采用无线控制技术，易于检测；

装有传感器检测电路，并且传感器损坏可及时更换；

设备体积小，安全性高，易于安装，功能更加齐全；

本设计基于TCP/IP协议的GPRS无线网络技术实现数据

远传，采用AT指令进行控制，提高了系统配置的灵活

性；实时将信息通过GPRS远传到用户移动终端。总体方案设计系统采用STC高性能单片机为控制核心，与移动通信网络、烟雾传感器、红外传感器、门磁传感器相结合，通过无线节点的布网，使传感器将检测到的信号输出成电信号，反馈给单片机。数据可通过GPRS模块无线远传至手机等监控移动终端。该电路设计系统主要由5部分组成，分别为单片机控制部分、无线发送接收部分、传感器调整信号部分、键盘与显示部分以及GPRS模块。总体方案框图GPRS无线传输模块单片机STC89C5212864

液晶显示键盘输入检测信号调理电路无线传输红外传感器手机终端烟雾传感器无线发送端前端节点无线接收端前端节点传来的数据实现流程单片机控制液晶显示单片机驱动GPRS无线传输到手机终端实物图核心电路设计

2.传感器电路设计

3.无线发送电路

4.无线接收电路

5.键盘输入与显示电路设计

6.GPRS无线通信模块1.STC89C52单片机最小系统设计1.STC89C52单片机最小系统设计

最小系统核心为STC89C52单片机，其中：P0口是矩阵键盘接口，P3.2、P3.3是独立键盘接口。P0.0，P2.5、P2.6、P2.7是液晶显示接口，分别接12864液晶显示的R/W和E引脚，P3.0、P3.1是GPRS接口。2.传感器电路设计

电路为烟雾传感器电路，MQ-2的4脚输出随烟雾浓度变化的直流信号，被加到比较器U5的2脚，R15构成比较器的门槛电压。当烟雾浓度较高输出电压高于门槛电压时，比较器输出低电平（0V），此时LED亮报警；当浓度降低传感器的输出电压低于门槛电压时，比较器翻转输出高电平（Vcc），LED熄灭。电路为热释电红外线传感器电路，由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成等效的小电容，能自身产生极化，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。传感器中两个电容是极性相反串联的。当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，在电容两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，所以，正负电荷相互抵消，回路中无电流，传感器无输出。电路为门磁传感器电路。门磁传感器由两部分组成，永磁体和干簧管。门磁闭合时，输出高电平，门磁处于工作守候状态；门磁打开时，输出低电平，发送给单片机报警信号。3.无线发送电路电路为SC2262发送模块。SC2262是一种CMOS工艺制造的低功耗通用译码电路，最多可有12位三态地址端管脚，任意组合可提供531441种地址码，可用于无线遥控发射电路。4.无线接收电路电路为SC2272接收模块。SC2272与SC2262为相同类型芯片，配套使用。5.键盘输入与显示电路设计

本设计选用12864液晶显示器的串行接口方式，仅需3根IO口即可完成。构成全中文人机交互图形界面，实时显示输出报警信息。键盘电路采用2组独立式按键和1组矩阵式按键,实现主动检测及待拓展功能。6、GPRS无线通信模块本设计选用GPRS模块SIM900A，实现数据信息的无线远传功能。远传信息由GPRS模块以短信息（Call+SMS）的方式发送至目标移动终端，也可以TCP/IP方式发送至监控服务器端口，实现远传数据的无线传输。GPRS模块与微处理器采用AT命令经串口进行数据交互。目标手机号码及服务器IP(端口)可通过程序设置。软件设计系统软件任务主要有STC单片机调试、键盘输入检测、液晶显示、GPRS数据通信等功能。程序通过键盘可以实现智能与人工控制调整。采用12864液晶实时显示报警和检测信息。数据由GPRS无线通信实现无线远传功能。其中通过AT+CMGC（SendanSMScommend）完成短信息发送。实际测试结果烟雾传感器输出为低电平0V；感应到烟雾时输出高电平5.18V。液晶显示如图。通电后，当打开门磁时，输出低电平0V；当关闭门磁时，输出高电平5.10V，液晶显示如图。红外对管输出为低电平；当挡住红外对管时，输出高电平2.08V。液晶显示如图。热释电人体红外传感器输出为低电平0V；感应到人体时输出高电平5.02V。液晶显示如图。总结

本系统以STC89C52单片机为控制核心，利用无线传感器技术和嵌入式开发技术，结合应用需求设计基于ZigBee/GPRS智能家居远程安防监测系统，具有一定的创新性和较好的应