基于单片机和GSM模块的家庭智能火灾报警系统

学号：1003618030 河南大学民生学院 毕 业 论 文 （2014届） 年 级 2010级 专 业 班 级 电子信科学与技术 学 生 姓 名 指导教师姓名 指导教师职称 论文完成时间 2014-04-22     河南大学民生学院教务部 二○一三年印制 目  录 摘  要：    1 1绪论    2 1.1课题选择的背景及意义    2 1.2课题选材    2 2智能火灾报警模块原理    3 2.1系统总体框图    3 2.2火灾报警类型    4 2.3火灾传感器的原理    4 2.4火灾报警模块检测处理原理    6 3系统各模块的电路设计    6 3.1核心芯片选择    6 3.2手动按钮模块    7 3.3传感器检测    8 3.4 A/D转换模块    10 3.5声光报警模块    11 3.6 GSM无线通讯模块    12 3.7单片机外围电路的设计    13 4系统软件流程    14 4.1主程序流程    14 4.2初始化流程    16 4.3传感器A/D转换处理流程    16 4.4 GSM无线通讯流程    18 结论    20 参考文献    21 附录    22 基于单片机和GSM模块的家庭智能火灾报警系统 （河南大学民生学院，河南 开封，475004） 摘  要： 目前，人民生活水平的不断提高，越来越多的电子产品开始走进人们的生活，由此引起的火灾也越来越多。由于人们的消防意思淡薄，应对火灾情况的不及时，都给火灾的进一步扩大提供了便利。为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，我们必须树立“预防为主，消防为辅”的消防方针，加强消防意思，完善火灾自动报警系统，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。 本系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机作为系统主要由单片机为核心的控制模块、温度和烟雾检测模块、Ａ／Ｄ转换模块、手动按钮模块、声音灯光报警模块和ＧＳＭ无线通信报警模块等部分组成。本系统可利用DS18B20温度传感器和MQ-2烟雾传感器对周围环境进行监测，通过LED显示报警和ＧＳＭ远程报警系统实现火灾的定点和远程报警。系统主要是适合家庭小布局的智能火灾报警系统，用于火灾的防治和报警。 关键词： 单片机 GSM通信  传感器 A family of single based on chip microcomputer and GSM module of the intelligent firealarm system (School of Physics and Electronics,  Henan University,  Henan Kaifeng 475004, China) Abstract: At present, the improvement of people's living standard, more and more electronic products began to enter people's life, the resulting fire, more and more. Because of people's fire mean weak, deal with the fire situation is not timely, to facilitate further expansion of the fire. In order to avoid the fire and reduce the loss caused by the fire, we must set up the "prevention first,fire protection by the second" policy of fire protection, strengthen fire means,improve the automatic fire alarm system, fire nipped in the bud, to minimize the loss of wealth of society. This system adopts the ATMEL company AT89S52 microcontroller as the system is mainly composed of single chip microcomputer as the core control module,temperature and smoke detection module, A / D conversion module, manual button module, sound light alarm module and GSM wireless communicationmodule and other parts. This system can monitor the surrounding environmentusing DS18B20 temperature sensor and MQ-2 smoke sensor, through the LED display system fire point and remote alarm and remote GSM alarm. System is mainly suitable for small family intelligent fire alarm system for layout, fire control and alarm. Key words: MCU GSM communication  sensor 1绪论 1.1课题选择的背景及意义 火灾是指在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。但是文明进步的同时，由此引起火灾也对人民的人身财产造成巨大的损失。2010年，全国共接报火灾13.17万起，死亡1108人，受伤573人，直接财产损失17.7亿元。2011年，全国共接报火灾125402起，死亡1106人，受伤572人，直接财产损失18.8亿元。2013年2月9日除夕当天，全国共接报火灾839起，直接财产损失690余万元。 随着人民生活水平的不断提高，越来越多的家用电器都开始走进人们的生活，也随着社会生活节奏的不断加快，越来越多的年轻人都不经常在家，家里只有些老人或者孩子，由于不正当的操作电器引发的火灾不胜枚举。这不仅给人们的经济造成巨大的损失，造成社会秩序的紊乱，也威胁到了人们的生命财产安全，给人们的心灵造成巨大的伤害。如何能够保证在老人孩子这些对新生电器缺乏系统认识操作的人，在家里发生火灾险情的时候能够及时的进行报警，已成为一个迫在眉睫的事情。而这种融合了自动检测，手动报警，声光报警和GSM信息通知的智能化火灾报警系统能很好地解决这一问题，能够确保在发生险情的时候能够第一时间进行险情扑灭，从而极大的保护了人们的生命财产安全。而随着科技的不断发展，智能化的火灾报警系统会越来越完善，逐步走入每一个家庭。 1.2课题设计选材 本次课题设计中检测模块主要是采用了一个手动按钮模块进行火灾险情发生的手动报警，并且采用一个DS18B20的温度传感器和一个MQ-2的烟雾传感器进行自动检测经过一个A/D转化输送信号给AT89C52单片机进行处理之后实现报警机能。而报警模块中声光报警模块则是采用一个LED的红光二极管和一个蜂鸣扬声器进行的即时报警，GSM无线报警模块则是采用西门子工业的TC35I GSM无线通讯模块进行中文消息的发送报警功能。通过这么一系列的检测处理报警流程实现家庭的智能火灾报警功能。 2智能火灾报警模块原理 2.1系统总体框图 图1 火灾报警系统原理框图 火灾报警系统一般是由火灾探测器、信号处理器和火灾报警器组成。在火灾险情发生处放置有温度传感器和烟雾传感器进行实时监控，通过对火灾发生时产生的大量热量，及火灾产生所释放出来的CO2、CO和燃烧物残渣进行探测，将探测出来的信号通过A/D转化器进行放大转换以后输送进入AT89C52单片机，当温度传感器和烟雾传感器失效或者人为发现有火灾迹象时可以通过手动控制按钮进行输入一个火灾信号。当单片机AT89C52接收到火灾信号时，进行分析处理之后开始输送电信号进入声光报警模块并通过串口通信输送信号进度GSM无线通讯模块，一方面红光二极管闪烁提醒并使蜂鸣扬声器进行蜂鸣报警，另一方面通过串口通信发送一个信号给GSM无线通讯模块，无线通讯模块接收到信号之后开始向GSM模块里面预置的号码发送火灾信息。从而完成一个只能火灾报警过程。 2.2火灾报警类型 由于在火灾报警系统中我们所使用的火灾探测器种类或者是型号的不同，一般常见的火灾探测器主要是一下三种，其中两种比较常见，一种在家庭小居室里面少见： 2.2.1温度传感器 由于火灾发生的时后会燃烧发出大量的热量，使得家庭中温度会在小范围内迅速升高。温度传感器的使用原理就是利用温度探头在空气中实时采样，然后把采样的数据通过放大器和A/D转化器处理后变为数字信号传给单片机处理判断。目前，在火灾报警系统中一般是使用定温温度传感器来判断空气中温度信号，一般设定定温为55或65度。 2.2.2烟雾传感器 在以前科技不发达的时候，一般发生火灾前期首先是会产生大量的烟雾，不过随着科技的发展，在现在社会一般火灾都是由于煤气或者天然气泄漏的原因，烟雾不是太浓烈，不过烟雾依旧是火灾发生的一个重要特征。烟雾控制器一般是在房间的天花板有一个探头，该探头会间歇性的向探头前面的贴片发出红光，贴片可以根据接收到的红光强度进行判断，不过本次使用的不是这种传感器。而是一种对CO2,CO比较灵敏的MQ-2传感器，应对煤气或者天然气的家庭火灾报警很专业。