基于单片机的智能家庭安防系统的设计

【摘要】本文介绍了一种以8位单片机为控制核心的智能型家庭安防系统。它通过各种传感器对危害家庭的对象进行监测；如有告警信息，控制器启动现场声光报警系统报警，同时通过GSM模块将警情传送到用户的手机。

【关键词】STC89C52单片机；传感器；GSM模块；报警电路

近年来，入室盗窃、火灾成为危害人们家庭生活安全的因素。基于此本文提出了一种基于单片机的智能家庭安防系统的设计，该系统可对家庭异常人员入侵、火灾、煤气泄漏等警情进行实时监控，如有告警信息，主控打开现场声光报警装置，发出警示的同时通告警情名称，并将告警信息通过GSM模块发送短信给用户。

1系统的结构

系统的整体结构框图如图1所示。

图1系统的结构框图

单片机作为整个系统的控制中心，实现各个模块的协调工作；热释电红外传感器实现对家庭人员异常入侵监测；门禁传感器探测异常开门监测；烟雾传感器实现对室内煤气泄漏、烟雾监测。报警器发出报警信号警示房主有警情发生。

2系统的硬件设计

2.1单片机控制模块

该系统采用STC89C52单片机作为主控芯片，电源采用5V供电，时钟电路也是振荡电路采用11.0592MHz晶振，其复位电路采用混合复位电路。单片机最小系统原理图[5]如图2所示。

图2单片机最小系统原理图

2.2人员异常入侵探测电路

采用被动式红外热释电传感器LHI968探测家庭人员异常入侵，该元件的内部包含两个探测元陶瓷，这两个探测元陶瓷可以感应到红外光谱信号，信号经过晶体管的放大后被输出，输出后经BIS0001处理电路进行相应的处理。BISS0001 是一个集成电路，专用于传感器信号的一款高性能的处理电路[6]。以此为处理电路，再加以外围电路和传感器就可以组成我们所需要的红外热释电传感器。红外热释电传感器驱动控制电路如图3所示。

2.3火灾探测电路

因为发生火灾前期会产生大量烟雾，通过烟雾传感器实现对烟雾的监测，也是对火灾的监测，系统中采用MQ-2气体传感器，其不仅对烟雾敏感，而且对液化气、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。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。它的特定是在较宽的浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度，对液化气、丙烷、氢气 的灵敏度较高，长寿命、低成本，简单的驱动电路即可。因此，其既可以作为火灾探测器，也可以作为燃气泄漏探测器，其原理图如图4所示。

图4烟雾传感器模块控制原理图

2.4对外通信模块

系统采用Siemens公司的新一代无线通信模块TC35i，可以方便地与单片机连机通讯。可以快速、安全、可靠地实现系统方案中的数据、语音传输、短消息服务(Short Message Service)和传真。TC35i[7]共有40个引脚。通过ZIF连接器分别与电源、启动和关闭、SIM卡、数据通信、状态指示等电路连接。模块上电后，需在其15引脚(启动引脚)加时长至少为100 ms的低电平信号，才能启动。启动后该引脚应保持高阻抗状态。对外通信模块原理图如图5所示。

2.5报警电路

高音报警电路选用12V的高音喇叭作为报警装置，使用SS8050大功率三极管做驱动电路，当SPK为高电平时，三极管导通。反之则截至。本系统中经过软件设置使报警器真实模拟了声音频率均匀拉高，还原、再拉高的过程。形成频率在976~1945Hz之间平滑递增的声音效果。实现报警器声音非常逼真。

图7系统程序总流程图

３系统的软件设计

系统采用STC89C52单片机作为控制器，其软件编程采用C语言编写。系统软件主要由初始化程序模块、防盗报警处理程序模块、火灾报警处理程序模块组成。系统上电后，首先对单片机的串口等进行初始化，然后不断循环检测探测器是否有信号输出，当检测到有信号输出时，判断是哪种信号并进入相应的处理程序。防盗报警处理程序由红外热释电传感器和门磁传感器完成，检测完布防后，紧接着检测有无人非法闯入房屋，若有盗情发生，系统会进行布防时间的检测，如果检测到布防时间超出了预设值，表示对应防区确有异常人员入侵，系统进入报警模式，启动声音报警器发出声音报警信号，与此同时控制器通过GSM模块向房主手机发送警情信息，引起用户和周围人员警惕，迫使犯罪分子逃离现场，起到防盗的作用。火灾报警处理程序则由烟雾传感器完成，系统探测到火情后同样进入报警模式，启动声音报警器发出声音报警信号，与此同时控制器通过GSM模块向房主手机发送警情信息。程序流程图如图7所示。

4结束语

本系统的设计是通过GSM网络通信技术和单片机的控制功能来完成的，经测试系统功能达到预定要求，实现了手机终端与家居系统的远距离通讯，达到了安防监控的目的。随着人们对生活质量要求的不断提高，智能家居管理系统的功能也将日趋完善。在新的产品化的管理系统中，人们将会越来越多的体验到现代生活的气息。

【参考文献】

［１］余锡存.单片机原理及接口技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2000.

［２］宋文绪.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社, 2004.

［３］梁威.智能传感器与信息系统[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.

［４］何希才.传感器及其应用电路[M].北京:电子工业出版社，2001：6-86.

［５］彭介华.Protel电路设计实验指导[M]．北京：高等教育出版社，2006．

［６］阎石.数字电子技术[M]．5版.北京：高等教育出版社,2004,09:33-50．

［７］陈新.基子TC35i模块的数据通信的实现及其应用[J].中国数据通信，2005，12(5)：17-21.

［责任编辑：庞修平］