基于GSM的家庭安防系统设计（有完整资料）

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编号：

CJ-51-2021-005

设计简介：

本设计是基于GSM短信模块的家庭安防报警系统，主要实现以下功能：

1、使用温度传感器检测室内温度
2、采用MQ-4检测天然气浓度，防止天然气泄露
3、使用MQ-2检测室内气体浓度，防止火灾。
4、采用液晶显示LCD1602显示检测的数据
5、通过一系列判断处理，异常时发报警以及短信发送。

标签：51单片机，GSM模块，MQ-4，MQ-2，异常报警

一、中控部分

核心控制器：STC89C52单片机

• 功能：
  • 数据获取：从输入部分获取温度、烟雾、甲烷等传感器数据。
  • 数据处理：对采集到的数据进行分析，判断是否超过设定的最大值。
  • 控制输出：根据处理结果，控制LCD1602显示模块、SIM900A GSM模块、LED指示灯和蜂鸣器等输出设备。
• 特点：
  • STC89C52单片机具有丰富的I/O端口、定时器和中断系统，能够高效处理多任务。
  • 通过编程实现数据采集、分析和输出控制。

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二、输入部分

输入部分由以下五部分组成：

1. DS18B20温度检测模块
   • 功能：检测当前环境的温度。
   • 特点：DS18B20精度高，测量范围广，适合家庭安防系统中的温度监测。
2. MQ-2烟雾传感器 + ADC0832组成的烟雾检测模块
   • 功能：检测当前环境的烟雾浓度。
   • 特点：MQ-2传感器对烟雾敏感，ADC0832用于将模拟信号转换为数字信号，便于单片机处理。
3. MQ-4甲烷传感器 + ADC0832组成的甲烷检测模块
   • 功能：检测当前环境的甲烷浓度。
   • 特点：MQ-4传感器对甲烷敏感，ADC0832用于信号转换，确保数据准确性。
4. 独立按键
   • 功能：
     • 通过三个独立按键切换界面。
     • 调整温度、烟雾、甲烷的最大值。
   • 特点：按键操作简单，方便用户设置和调整参数。
5. 供电电路
   • 功能：为整个系统提供稳定的电源。
   • 特点：供电电路设计合理，确保各模块正常工作，同时具备过流、过压保护功能，提高系统的安全性。

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三、输出部分

输出部分由以下四部分组成：

1. LCD1602显示模块
   • 功能：
     • 显示当前温度、烟雾、甲烷的测量值。
     • 显示温度、烟雾、甲烷的最大值。
   • 特点：LCD1602显示清晰，适合展示实时数据和设置的最大值。
2. SIM900A GSM模块
   • 功能：
     • 当检测到温度、烟雾或甲烷超过最大值时，通过GSM模块向手机发送报警短信。
   • 特点：SIM900A支持短信功能，能够及时通知用户，提高系统的安全性。
3. LED指示灯
   • 功能：
     • 当温度超过设定的最大值时，LED灯亮起，提示用户温度异常。
   • 特点：LED指示灯直观，能够快速提醒用户。
4. 蜂鸣器
   • 功能：
     • 当测量值（温度、烟雾、甲烷）超过最大值时，蜂鸣器发出报警声。
   • 特点：蜂鸣器声音响亮，能够有效提醒用户，适合紧急情况下的报警。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先将电路焊接在集成板上，共有以下部分，第一部分是电源模块，将电源插座、电源开关、10k电阻和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入DC 电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排针焊接好后，将LCD1602显示屏插入排针。第三部分是单片机模块，本次课题使用的是STC89C52单片机。第四部分是复位电路模块，一个复位按键、10uF极性电容、10k电阻为一个模块焊接，构成复位电路。第五部分是晶振电路模块，由两个30pF瓷片电容、一个11.05926MHz晶振焊接而成。第六部分是USB转TTL模块，焊接下载接口GND、TXD、RXD，将HEX文件下载到单片机中，查看是否能下载正常,测试验证一切正常。第七部分是独立按键模块。第八部分为蜂鸣器和LED指示灯，第九部分是MQ-2烟雾模块和MQ-4甲醛模块，第十部分是温度检测模块，使用DS18B20温度传感器，检测当前教室的温度，第十一部分是焊接SIM900通信模块。下图5-1为焊接完整实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 家里温度甲烷和烟雾检测实物测试

如图5-2所示，下图为上电后，此时显示屏显示测得屋里温度为26.5℃，MQ-4测得的28。

图5-2温度甲烷和烟雾检测实物图

5.3 设置甲烷阈值实物测试

如图5-3所示，甲烷的阈值的100，按键K4切换设置到甲烷阈值，按下按键K3加10，按下按键K2减10。如果测的甲烷大于阈值，蜂鸣器报警并发送短信警示“甲烷检测过高，请注意安全”。MQ-2烟雾传感器同理。

图5-3设置人数最小值实物图

5.4 设置温度阈值实物测试

如图5-4所示，此设计中设置了温度最大值为25℃，按下按键K3温度加1，按下按键K4温度减1。当温度大于阈值时，蜂鸣器报警并发送短信警示“温度过高，请注意是否发生火灾”。

图5-4 设置温度阈值实物图

设计摘要：

本论文介绍了一种基于STC89C52单片机的GSM家庭安防系统的设计。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STC89C52单片机作为核心控制器，用于获取输入部分的数据并进行内部处理，从而控制输出部分。输入部分包括DS18B20温度检测模块、MQ-2烟雾传感器和ADC0832组成的烟雾检测模块、MQ-4甲烷传感器和ADC0832组成的甲烷检测模块、独立按键和供电电路。输出部分包括LCD1602显示模块、SIM900A GSM模块、LED指示灯和蜂鸣器。
该系统的工作原理是，中控部分获取各个传感器模块的数据，并根据设定的阈值进行处理。当温度、烟雾或甲烷值超过设定的最大值时，系统将触发相应的报警措施，如通过GSM模块发送短信通知用户，并通过LED指示灯和蜂鸣器发出警示信号。同时，中控部分还可通过LCD1602显示模块展示当前的环境信息和设置参数。

关键词：单片机；温度检测；GSM模块；MQ-2烟雾传感器

字数：10000+

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摘 要

ABSTRACT

1 引 言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2 系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3 电源方案的选择

2.4 显示方案的选择

2.5 温度检测方案的选择

2.6 GSM通信方案选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 主控电路设计

3.2.1 STC89C52单片机

3.2.2 晶振电路和复位电路

3.3 MQ-2型烟雾传感器

3.4 DS18B20传感器检测温度模块

3.5 SIM900A通信模块

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键函数流程设计

4.4 显示函数流程设计

4.5 处理函数流程设计

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2 家里温度甲烷和烟雾检测实物测试

5.3 设置甲烷阈值实物测试

5.4 设置温度阈值实物测试

结 论

参考文献

致 谢