基于STC89C52防火防盗时钟的设计与制作

范宜标 梁雄 张庆添 唐天贤 李嘉宁

摘要：本文阐述一种基于单片机STC89C52的控制，防火防盗时钟的研究和设计。利用温湿度传感器、人体红外热释电传感器、MQ2烟雾传感器等传感器检测技术、单片机智能控制技术以及GSM通信技术。该设计的时钟具有防火、防盗及通过GSM模块发送短信或打电话通知使用者功能，具有很高的安全性和实用性。

关键词：单片机；传感器；防火；防盗；GSM通信；时钟随着电子技术获得了飞速的发展，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能、功能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。[1]在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁到公众安全和社会发展的主要灾害之一。随着人们生活物质不断的丰富，家里或办公室里较昂贵的东西越来越多，时常听到失窃的消息。残酷的现实让人们逐渐认识智能防火防盗自动报警系统才能更好的满足现代人的生活。

智能防火防盗自动报警系统是一个集信号检测、传输、处理、报警于一体的系统。[2]随着经济和城市建设的快速发展，城市高层以及大型综合性建筑日益增多，火灾隐患也大大增加，失窃率逐年上升，市场上迫切需要一种容量大、可靠性高、使用简单的防火防盗自动报警系统。[3]基于社会和经济方面的需求，本课题旨在开发一个既美观的时钟又能够对监测点实时监控、报警的智能防火防盗自动报警系统。

1防火防盗时钟的功能

防火防盗报警系统是嵌入在电子时钟里面，防火系统由火灾探测器、区域报警器组成。火灾探测器通过对火灾发出的物理、化学现象——烟（烟雾粒子）、热（温度）、的探测，将探测到的火情信号转化成火警电信号传递给火灾报警控制器。防盗系统由人體红外热释电探测器组成。该探测器通过对非法闯入人员进行探测，将此时探测到的人员情况信号转化成防盗电信号传递给报警控制系统。

自动报警系统将把上述探测到火情和人员非法闯入区的信号通过GSM通信发送到指定的人员或相关部门，发送的信息自带有时间信息，便于接收者的核对检查。整体电路的框图如图1-1所示。

本设计中MQ2烟雾传感器、温湿度传感器作为火灾探测器；RE200B人体红外热释电传感器作为非法人员闯入检测器即防盗检测；时间通过LCD显示屏显示出来。

2硬件电路设计

2.1 MQ-2烟雾传感模块

MQ-2气敏传感器内部由AL2O3陶瓷管以及SnO2敏感层组成，测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件，可用于检测多种可燃性气体的相对浓度。电路原理如图所示，通用运放LM393起到信号放大与调理的作用，电位器用于调节数字输出的条件阈值。

2.2 热释电红外传感器模块

设计采用成品RE200B热释电人体感应模块，可感应100度锥角范围内侵入的人体红外信号并通过BIS0001专用信号处理芯片转换为一定时间的延时信号，模块中RL1和RL2两个电位器用于调节感应距离以及延时的时间长度。

2.3 单片机最小系统核心模块及其它模块

单片机采用STC89C52，8K片内FLASH程序空间，512B片内RAM，32-34个IO口，由于与需要与GSM模块进行串口通讯晶振时钟选定为11.0592MHz。[4]显示模块采用LCD12864液晶显示万年历，具有显示信息量大，字体清晰等特点,与单片机采用6080并行接口连接。温湿度传感器采用DHT11数字温湿度传感器，可测量20%-95%的相对湿度值以及0-50℃的温度，采用专用的单总线数字接口与单片机连接。

2.4 GSM通信电路模块应用说明

采用GSM公众无线传输网络，控制中心以短信息的形式把显示信息发送到显示终端的技术方案，则具有投资小，施工方便，工作可靠，运行费用低等诸多优点。

在控制中心，微机编辑好短信息后通过手机这个载体发送出去。在显示终端，单片机通过读取手机的短信息把它显示到LCD显示屏上。项目的核心技术是单片机与手机的接口和PDU数据包中的汉字信息编码。因为短信息中的汉字仅仅是一个编码，单片机应用系统将编码变为汉字点阵数据，必须配置汉字字库。按GSM07.05协议规定，短信息中的汉字编码为Unicode编码。而单片机系统配置的字库为GB-2312编码的汉字库，即区位码汉字库，该汉字库在网上可免费下载，固化到Flash存储芯片中即可，这样做一是省去了两种编码的相互转换；二是保证了数据的保密性，非系统内用户无法接收，即使接收也无法显示。

该项目研制成功投入使用后，因显示终端只接收不发送，几乎没有运行成本。发送端(控制中心)可采用月租方式，也能把运行费用降低到最低限度。

3软件设计与程序流程

程序首先对各模块进行初始化，平时在12864液晶上显示万年历时间，同时将传感器传回的值与设定的安全阈值相比较，假如温湿度超过阈值则又单片机向GSM模块传送发送警告短信的指令，假如人体红外传感器检测到有人侵入也触发相同的动作，MQ-2烟雾传感器检测到异常的烟雾浓度升高也同样发送警告短信。软件设计流程图如下:

4总结

本文设计了一种基于单片机STC89C52的时钟防盗防火自动报警系统，系统安全可靠，误报率低，操作方便，成本较低。本设计抛弃了传统的使用单一传感器探测报警，采用了温湿度传感器DHT11数字温湿度传感器和烟雾传感器MQ-2相结合的多传感器探测方法，使系统灵敏度高、响应时间短，在火灾发生的早期就能准确的报警。经过测试可以实现如下功能：

⑴通过人体红外热释电传感器对人体发出的红外线进行检测，对检测到人体发出的红外线，将输出一高电平信号，单片机通过检测该信号并通过GSM模块发送短信或电话通知屋主。

⑵通过MQ2烟雾传感器检测气体是否发生泄漏或室内是否失火。当室内发生气体泄漏或失火时，MQ2可灵敏的检测到，送于单片机处理，并通过GSM模块的发送，即可通知屋主。

⑶各种检测数据均可LCD屏上显示。

本课题的防盗防火报警系统开发是属于智能住宅安防系统方面中的一个尝试，离最后的实用化、产品化还有相当的距离。[5]随着微电子技术、自动控制技术和传感器技术发展，还将会得到更大的发展空间。

[参考文献]

[1]黄凤娟.单片机火灾报警系统的设计．安徽电子信息职业技术学院学报，2010年第1期.

[2]王钊.智能型火灾报警系统的设计与研究：（硕士学位论文）.西安理工大学，2009．

[3]孙涵芳.MCS-51系列单片机原理及应用[M].北京航空航天大学出版社，1996-4.

[4]杨欣，等。电子设计从零开始[M]。清华大学出版社，2005-10.

[5]Kirill Yelizarov v.home security System.Microchip Technology InC.1998:44-48.