作者/王耀平，成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

基于51單片機(jī)的家用報警裝置設(shè)計

作者/王耀平，成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

設(shè)計基于STC89C52單片機(jī)的家用報警裝置。系統(tǒng)包括軟件部分和硬件部分，硬件在軟件的控制下進(jìn)行工作。其中硬件部分包括控制電路、傳感器采集電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路及顯示電路。本系統(tǒng)提供一般家居環(huán)境下溫度、濕度、煙霧濃度和人體感應(yīng)的報警，極大地改善對于家居環(huán)境安全的預(yù)警現(xiàn)狀。

51單片機(jī)；智能家居；報警；安防

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，過去傳統(tǒng)的預(yù)警方式已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會的要求。用科學(xué)技術(shù)來實現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警，快速準(zhǔn)確監(jiān)測當(dāng)前家居環(huán)境，并做出合理的預(yù)警是當(dāng)前的普遍方式。對于我們?nèi)粘５纳瞽h(huán)境，面臨著眾多環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測問題，比如溫度、濕度、煙霧濃度等，作為日常生活中最重要的住宅，可能還面臨家居安防的問題。毋庸置疑，市場對于集成性能的監(jiān)測預(yù)警裝置需求越來越大。

本次設(shè)計的基于單片機(jī)的家用報警裝置正是在這種需求下被設(shè)計出來，能實現(xiàn)對家居環(huán)境的實時監(jiān)控，當(dāng)環(huán)境指標(biāo)異常時，能及時報警，從而實現(xiàn)對環(huán)境的智能監(jiān)控。極大的提高了對家居環(huán)境監(jiān)控的效率，適應(yīng)了當(dāng)前市場環(huán)境下用戶的需求。

1.系統(tǒng)設(shè)計

本設(shè)計的思路是利用單片和傳感器通過程序控制，實現(xiàn)協(xié)同工作，達(dá)到家居環(huán)境監(jiān)測和預(yù)警的目標(biāo)。STC89C52單片機(jī)為核心。通過DHT11溫濕度傳感器、MQ2煙霧傳感器、人體感應(yīng)模塊和蜂鳴器組成家用報警裝置。

系統(tǒng)對當(dāng)前家居環(huán)境的溫濕度，煙霧濃度和人體監(jiān)測。通過提前預(yù)設(shè)溫濕度和煙霧濃度安全標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)超過安全標(biāo)準(zhǔn)時，蜂鳴器會發(fā)出相預(yù)警。通過單片機(jī)與現(xiàn)代科技的結(jié)合實現(xiàn)對當(dāng)前家居環(huán)境的多功能監(jiān)測，由系統(tǒng)本身的報警處理提供給人們的信息以便他們做出相應(yīng)的措施，提高了家居環(huán)境的舒適性和安全性。

系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框圖

2.主要器件功能介紹

■2.1 溫濕度傳感器

選用DHT11作為設(shè)計的溫濕度檢測模塊。DHT11是一款溫濕度一體化傳感器，具有抗干擾能力強(qiáng)、超快響應(yīng)的優(yōu)點。它包括一個電阻式測濕元件和測溫元件，通過和單片機(jī)鏈接可以實現(xiàn)采集本地溫濕度，采用專用的數(shù)字模塊來實現(xiàn)溫濕度的采集，能確保有極高的可靠性和長期穩(wěn)定性。DHT11的連接較為簡單，采用單總線結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)端和電源正之間接一個4.7K上拉電阻可以提高其穩(wěn)定性。

■2.2 人體檢測模塊

HC-SR501是基于紅外技術(shù)的人體檢測模塊。其原理是：人體的體溫一般恒定在37℃左右，會發(fā)出特定波長10μm左右的紅外線，被動式紅外探頭就是利用這一點靠探測人體發(fā)射的10μm左右的紅外線來進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10μm左右的紅外線通過菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。本設(shè)計將人體感應(yīng)模塊的輸出信號端，利用三極管的放大原理，將信號放大，來驅(qū)動信號給單片機(jī)。本設(shè)計中，人體感應(yīng)模塊檢測到人體時，觸發(fā)蜂鳴器鳴叫。

■2.3 MQ-2煙霧傳感器

MQ-2型煙霧傳感器是半導(dǎo)體氣敏材料。當(dāng)處于200°C～300°C溫度時，二氧化錫吸附空氣中的氧，形成氧的負(fù)離子吸附，使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使其

圖2 聲音報警電路

電阻值增加。當(dāng)遇到煙霧時，會引起表面電導(dǎo)率的變化，MQ-2就是利用這一點來探知煙霧的，煙霧濃度大小與電導(dǎo)率大小成正比。該傳感器配合ADC0832 使用，AD采集電壓信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字量化處理，實現(xiàn)單片機(jī)對煙霧濃度的判斷。

■2.4 聲音報警電路

聲音報警電路如圖2。

三極管主要是做驅(qū)動用的。通過三極管放大驅(qū)動電流，就能讓蜂鳴器發(fā)出聲音，輸出高電平時，三極管就導(dǎo)通，集電極電流通過蜂鳴器此時蜂鳴器發(fā)聲，輸出低電平時，三極管截止，此時沒有電流流過蜂鳴器，因此，此時不發(fā)聲。本設(shè)計中，所有的報警都有蜂鳴器鳴叫。的家居環(huán)境情況，幫助我們判斷家居所存在的問題及隱患，比如溫度和煙霧濃度能幫我們及時預(yù)知火災(zāi)的發(fā)生，安防預(yù)警能幫助我們提高環(huán)境安全性。系統(tǒng)具有成本低、制作簡單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點，具有良好的市場前景與應(yīng)用價值。

4.結(jié)論

基于STC89C52單片機(jī)的家用報警裝置實時監(jiān)控當(dāng)前

＊ [1]周游，方濱，王普.基于ZigBee技術(shù)的智能家居無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2005，31(9):37-40.

＊ [2]張毅剛，彭喜元，姜守達(dá).新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(第2版)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.

＊ [3]劉文靜.傳感器技術(shù)應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2013.

＊ [4]孫福強(qiáng)，鄧麗華，劉宇，等.傳感器技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢探析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014(12):127-127.