基于STC89C52 的安防报警系统设计*

李洪波

（兴义民族师范学院，贵州 兴义 562400）

引言

近些年来，随着人们的物质、文化生活程度的不断提高，各地的用电量也随之增加，天然气用量也越来越大，很多火灾、爆炸的发生都是由于居民用电、用气不当而引起的。而安防报警系统就可以很及时的解决这一问题，它可以在天然气泄露时，或者火灾刚发生时就提前发出声光报警，让人们提前知道可能会发生火灾，这样做可以让人们提前做好各种预防或扑救措施，把因为起火灾害而导致的损耗降到最小范围[1]。同时，入室盗窃的危害同样很大，这些存在都威胁着人们的财产人身安全，所以基于这样的原因，就很有必要对家庭电子防盗报警系统做进一步的改善。本设计就是考虑了这些原因之后，以居民安全第一为出发点，设计了一款能满足人们健康生活所需的防火、防盗、防有害气体泄露的报警设备。

1 安防报警系统设计思路

系统设计思路如图1 所示，系统由单片机最小系统、人体传感器、温度传感器、烟雾传感器、按键模块、液晶显示模块和声光报警模块组成。单片机的最小系统是系统控制单元，人体传感器主要用于检测是否有人入侵，温度传感器用于火灾发生时采集现场温度，烟雾传感器与模数转换芯片相配合，给单片机提供烟雾含量数据，按键模块分别实现设置、报警阈值减值设置、报警阈值加值设置、开启布防等功能，液晶显示模块可将当前温度值、有害气体的浓度值、布防状态、报警功能是否开启状态等信息进行显示，声光报警模块由LED 灯和蜂鸣器组成。当有人入侵、温度高于阈值或者烟雾浓度值超标中的一项发生，就进行声光报警，从而实现设计目标。

图1 安防报警系统设计思路

2 系统硬件电路设计

2.1 单片机最小系统模块

单片机采用STC89C52 芯片，其最小系统如图2 所示，主要由STC89C52 单片机、晶振电路、复位电路组成。在P0 口接了一个10K 的排阻R1，作为P0 口是上拉电阻。

2.2 液晶显示模块

采用1602 液晶显示屏作为系统显示器件，1602 显示屏能显示两行字符，分别显示是否开启布防、是否有人以及烟雾浓度值和温度值。电路图如图3 所示，第3 脚是通过一个R3 电位器接地，R3 的作用是用它来调节LCD的对比度。其他各脚接到单片机的相应位置上，上电即可实现显示功能。

图2 单片机最小系统

图3 液晶模块电路图

2.3 传感器模块

传感器模块包括人体传感器、温度传感器和烟雾传感器，分别负责检测是否有人入侵，采集现场温度和烟雾含量数据等。

图4 HC-SR501 实物图

图5 HC-SR501 检测电路

2.3.1 人体传感器

人体红外线传感器采用的是HC-SR501，其具有高灵敏度和高可靠性等独特优点，应用广泛。其实物图如图4 所示，与单片机连接的电路如图5 所示，HC-SR501 只用到3 个引脚，引脚1 接电源VCC，引脚2 接单片机的P10（网络标号 HC），引脚3 接 GND，当有人入侵时，引脚2 输出高电平，此时如果开启布防功能，单片机就会控制液晶显示有人入侵，并发出声光报警。

图6 DS18B20 电路连接图

图7 烟雾检测电路图

图8 按键电路

图9 蜂鸣器电路

图10 LED 灯光报警电路

图11 程序设计总流程图

2.3.2 温度传感器

温度传感器采用DS18B20 作为采集器件，其具有功耗低、性价比高、抗干扰能力强等优点，温度范围在-55℃～125℃内。DS18B20 的连接电路图如图6 所示，单片机的P11 引脚与DS18B20 的引脚2 连接，采集温度数据。

2.3.3 烟雾传感器

本设计采用MQ-2 型烟雾传感器，其具有抗干扰性好、价格便宜、灵敏性好、响应快、寿命长等优点[4]。烟雾检测的电路图如图7 所示，因烟雾传感器采集的数据为模拟信号，所以还得加上一个模数转换芯片ADC0832 才能把数据传输给单片机。

2.4 按键模块

按键模块中只用到4 个按键，分别实现设置、报警阈值减值设置、报警阈值加值设置、开启布防等功能。电路图如图8 所示。

2.5 声光报警模块

当有人入侵、温度高于阈值或者烟雾浓度值超标时，系统就要进行声光报警，实现安防报警功能。蜂鸣器电路如图9 所示，单片机通过PNP 三极管S8550 驱动蜂鸣器发声。LED 灯光报警电路如图10 所示，发光二极管D2的阴极连接单片机的P2.2 引脚，当单片机的这个引脚输出低电平时，LED 灯发光报警。

3 软件设计思路

采用模块化程序设计思想，程序总流程图如图11 所示，编写思路如下：先进行初始化工作，然后就开始了一个无限循环处理的过程，具体实现以下功能，通过MQ-2检测有害气体浓度值，并在1602 液晶屏上显示；然后采集温度值并显示在1602 液晶屏上；之后通过HC-SR501人体传感器判断是否有人入侵。最后单片机进行判断，只要有人入侵，或者温度高于阈值，或者烟雾浓度值超标，系统就会启动声光报警。

图12 系统仿真图

图13 安防报警系统实物图

4 系统仿真与测试

用proteus 软件画出电路图，加载编译后的可执行文件，实现系统仿真，如图12 所示。用按键按下模拟有人侵入的情况，通过四个设置按键，实现温度值和烟雾浓度值的设定。通过仿真，硬件电路设计和软件编程实现了设计的功能。

根据系统硬件电路设计焊接电路，下载程序，进行实际测试。如图13 所示，经过测试，实现了有害气体浓度、温度以及人体侵入的检测与显示，并能实现报警功能。

5 总结

本设计采用单片机STC89C52 最小系统为控制单元，利用DS18B20 采集环境实时温度，利用烟雾传感器MQ-2 采集有害气体浓度，利用HC-SR501 检测是否有人入侵，实现了有害气体浓度、温度以及人体侵入的检测与显示，当有害气体浓度或温度超出阈值，或者有人入侵时就会发出声光报警。这是一款低功耗、高性价比，并能满足人们安防需求的防火、防盗、防有害气体泄露的报警系统。