基于单片机家用智能安防系统的设计

卢兴照 徐可可 金保盾 刘齐更

（安徽理工大学机械工程学院，安徽 淮南 232000）

0 前言

随着社会的迅速发展和生活水平的日益提高，液化石油气、管道煤气或者天然气已经进入了大部分城市家庭，同时人们的生活也离不开各式各样的家电，这些东西给大家的生活带来了许多方便的同时，但也增加了火灾和煤气泄漏造成危险事故的可能性。与此同时，现代城市的快速发展增添了许多新的难题，入室盗窃、抢劫等案例经常发生，越来越多的人迫切希望生活在一个安全环境中。现在主要的防护措施是通过防盗窗或者防盗网对家庭进行保护，尽管其具有一定的防盗效果，却很不美观，还带来了更多的安全风险。如果能够对以上出现的问题进行实时检测，并及时报告给主人，从而减少危险造成的损失。鉴于此构想，基于单片机家用智能安防系统应运而生。

1 系统的整体设计思路

通过温度传感器、烟雾报警器、一氧化碳传感器和红外传感器进行监测，将温度、烟雾浓度和燃气浓度值和是否有人闯入实时显示在12864 显示屏上。如果主人在家（按键设定），当温度过高时，语音报警：当前室内温度过高，小心火灾；当烟雾浓度过高，语音报警：当前室内有烟雾，注意是否着火；当燃气泄漏浓度过高，语音报警：室内燃气浓度过高，注意燃气泄漏，及时通风并关闭阀门。有人闯入时，语音报警：家中有人闯入。如果主人不在家（按键设定），发生以上情况，可以通过GSM 模块，将以上语音信息中的文字发送给主人，让主人随时掌握家里的情况。

2 智能家防系统的硬件系统设计

基于系统设计要求，为了满足各个功能，将其分为几个简单的模块，再将各个模块拼接成一个完整的系统（图1 所示）。该家用智能安防报警系统由AT89S52 单片机、热释电红外传感器、一氧化碳传感器、烟雾传感器、温度传感器、GSM 短信模块、显示模块、语音报警模块、按键模块、时钟电路和复位电路组成。

图1 智能家防硬件系统

3 智能家防系统的部件及电路

3.1 监测电路组成

3.1.1 烟雾检测电路：烟雾传感器主要用于采集房间内的烟雾浓度，烟雾传感器内部采用离子式烟雾传感，工作稳定可靠。烟雾传感器属于气敏传感器，是气-电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号，经过转化完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。

3.1.2 燃气泄漏检测电路：当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经中间电路转换放大输出，经过处理传输到最小单片机系统中。在一氧化碳传感器输出的信号需要经过A/D 转化器将模拟信号转化为数字信号传送到最小单片机系统中，最终根据计算出的浓度值与预定值做比较来判断是否进行报警。

图2 烟雾检测电路

图3 燃气泄漏检测电路

3.1.3 温度检测电路：在温度传感器方面，单片机智能家访系统采用DS18B20 数字温度传感器。因为DS18B20 是单总线温度传感器，数据线是漏极开路，如果DS18B20 没接电源，则需要数据线强上拉，给DS18B20 供电；如果DS18B20 接有电源，则需要一个上拉即可稳定的工作。DS18B20 可以直接读出被测温度值，而且采用3 线制与单片机相连，减少了外部硬件电路，可减少成本。

图4 温度检测电路

3.1.4 热释电红外检测电路：热释电红外传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。通过热释电红外传感器监测，可以将整个房子罩在一张无形的网里，当窃贼从窗户进入时，传感器就会有反应，并迅速将一个脉冲信号传到单片机中进行报警。这样可以随时掌握是否有盗贼等从窗户进入，并发出提醒，让用户从第一时间知道家庭是不是处于安全状态，尽可能减少财产损失。

3.2 处理电路

3.2.1 语音报警系统：当用户在家时，系统便需要一个语音报警系统，把所存在的危险及时“说出来”，让用户知道自己现在所处的环境正在发生着的危险。当每个传感器采集到数据并传给单片机后，如果超过或达到某一个要求时，报警电路则开始响应。平常使用最多的是蜂鸣器，声音虽然很大但只有一个报警的声音，无法进行不同的语音提示，在本系统很不适用，故在使用蜂鸣器的同时加入语音报警，根据不同的危险播报不同的语音。

3.2.2 GSM 模块：由TC35i、电源电路、启动与关机电路、数据通信电路、语音通信电路和SIM 卡电路组成。如果主人不在家（按键设定），发生以上情况，可以通过GSM 模块，将家中的情况通过信息（前面都有阐述）发送给用户手机上。

图5 语音报警电路

图6 显示模块原理图

3.2.3 显示模块：显示模块使用lcd12864 显示模块，自带字库，使用方便。

4 总结及产品前景的展望

本文详细介绍并设计了基于AT89S52 单片机的家用智能安防系统，首先利用热释电红外传感器来监测外人入侵、温度传感器和烟雾传感器监测火灾的发生、一氧化碳传感器监测煤气泄漏，其次通过单片机来处理和输出信号，最后把住宅中发生的各种险情信息播报、显示出来，在险情发生前或者发生时，及时的通知主人，最大限度的保障主人的财产和生命安全。同时也完成软硬件的调试和修改。

基于单片机家用智能安防系统的发展展望：该系统已经成为未来科技发展的重要研究方向之一。随着科技的发展和社会的进步，身边的东西也将变得更加智能化，智能安防系统、远程家电控制系统等等也都已经从梦想变为现实，它们将很大程度的改变人们的生活方式，给人们带来便利。