基于GSM家庭安全监测热释电系统设计_基于gsm的家庭智能监控系统介绍

**单片机设计介绍，基于GSM家庭安全监测热释电系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• • 设计思路
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于GSM的家庭安全监测热释电系统设计概要如下：

一、系统概述

该系统采用嵌入式技术，主要由单片机和GSM短信模块组成，结合热释电传感器实现家庭安全监测。该系统借助GSM移动网络进行数据融合与处理，将监测到的安全信息以最直观的中文短消息或电话形式直接发送到用户的手机屏幕上。系统采用主动式红外传感器进行检测，无需传统的防盗网或防盗窗，为火灾时的逃生提供了方便。此外，系统还配备了烟雾传感器和燃气泄漏传感器，以实现防火、防燃气泄漏的功能。

二、系统组成

检测模块：包括热释电红外传感器、烟雾传感器和燃气泄漏传感器。这些传感器负责实时监测家庭环境中的异常情况，如人体活动、烟雾和燃气泄漏等。
报警模块：当检测模块检测到异常情况时，报警模块会触发声光报警，以提醒家庭成员注意。同时，报警模块还会通过GSM短信模块将报警信息发送到用户的手机上。
控制模块：控制模块是系统的核心，主要由单片机组成。它负责接收来自检测模块的信号，根据信号内容执行相应的操作，如触发报警模块、发送短信等。
三、工作原理

数据采集：检测模块中的传感器实时监测家庭环境中的异常情况，并将采集到的数据发送给控制模块。
数据处理：控制模块对接收到的数据进行分析和处理，判断是否存在异常情况。如果存在异常情况，则触发报警模块并发送短信通知用户。
远程通信：GSM短信模块负责执行发送短信息给用户手机和接收用户手机的短信息的功能，从而建立用户手机和单片机控制系统的远程通信功能。用户可以通过手机接收报警信息，并可以通过短信回复进行远程控制操作。
四、系统特点

实时性：系统能够实时监测家庭环境中的异常情况，并在发现异常时立即触发报警和发送短信通知用户。
准确性：采用高灵敏度的热释电红外传感器和烟雾、燃气泄漏传感器，能够准确检测异常情况。
可靠性：借助GSM移动网络进行数据传输，具有较高的可靠性和稳定性。
便捷性：用户可以通过手机接收报警信息并进行远程控制操作，无需亲自到现场查看。
五、应用场景

该系统适用于家庭、别墅、仓库等需要安全监测的场所。通过安装该系统，用户可以随时随地了解家庭的安全状况，确保家庭安全。

二、功能设计

该系统主要应用于家庭的室内或门窗上，具体安装位置还应结合房屋设计来选定。其价格低，抗干扰能力强，操作方便，工作环境温度为0～40°C。系统通过研究国内家庭防盗设备的特性与应用，考虑了干扰的消除措施，有效地避免干扰的产生。系统的器件需要采用高性能低价原件，降低开发成本，而且能够满足大多数用户的需求。本系统将对家庭环境中的异常情况进行智能控制，以期达到最佳的控制效果。

本设计包括硬件、软件两部分。模块可划分为检测模块、报警模块和控制模块。电路结构可划分为热释电红外传感器、报警器、矩阵键盘、单片机控制电路。软件结构有循环检测、防盗报警两个功能。

就此设计的核心模块来说，单片机是设计的中心元件，该系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括系统功能分析、硬件设计、软件设计等几个阶段。

总体方案设计

本系统以单片机STC89C52为控制中心，外接红外传感器。输入设备采用矩阵键盘，输出设备采用LCD液晶显示，通过键盘输入数字，可以设定接收报警信息的手机号码。当传感器检测到有异常情况入侵时，单片机会触发报警输出设备发出声光报警。并且可以通过GSM模块将报警信息发送到用户手机上，使用户对异常情况做出反应。

主程序流程图

整个系统主要的分为两个状态:布防状态、撤防状态。当撤防时，报警系统停止工作；当按下布防的按键时，系统就进入布防警戒状态，对家中的门窗、温度、烟雾等作一系列的监控，一旦有意外发生能及时通知户主采取急救措施，有效避免灾情进一步发生。

程序是由主程序、开机初始化模块、读时钟、布防撤防模块、延时和定时器模块、传感器检测模块、串口初始化和GSM通信模块组成。

（1）主程序。单片机上电后即执行主程序。主程序调用开机初始化模块，之后确定用主人是否在家模块，确定要工作的状态。

（2）开机初始化模块。该模块控制所有模块的指示灯点亮以确定所有模块都正常工作，同时对单片夹内部特殊寄存器进行赋值，设置完毕后进入布防状态，只有当系统复位后此模块才会再次被调用。

（3）撤防模块。该模块调用对输入的定时扫描，在家中温度或烟雾浓度出现异常情况是报警，同时可在按键控制下转入到布防模块。该模块桶用探测器检测模块、延时和定时器模块相结合防止探测器的误触发，提高系统可靠性。

（4）延时和定时器模块。该模块包含软件延时子函数及设置并启动定时器的子函数以达到对键盘的定时扫描。

（5）无人在家状态布防模块。该模块调用传感器检测模块、延时和定时模块对外部输入进行检测，在传感器被触发的情况下发出警报并进入发送短信模块。

（6）传感器检测模块。采用定时扫描的方式进行实时检测防止报警被误触发，想主人在家状态模块和无人在家状态模块返回各输入口状态。

（7）传感器检测模块。传感器主要是由MMA7455i加速度传感器、温度传感器和烟雾传感器组成，对家中情况进行监控，并做简单的信号处理。

（8）串口初始化和通信模块。该模块对在进入发送短信状态时对串口进行初始化，负责与串口数据的收发，并在发送短信完毕时对特殊寄存器和全局变量进行设置。防止由于某些传感器一直处在触发状态而引起的短信重复发送。

（9）GSM发送短信模块。该模块通过调用串口初始化和通信模块与GSM模块发送AT指令控制其发送短信。

设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；

调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；

比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；

软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25