基于GSM的防火防盗远程报警系统

王榆，景鹏斌

（陕西机电职业技术学院，陕西宝鸡，721001）

0 引言

随着我国经济建设的发展，人们的生活条件不断提高，各种高层住宅、大型商场等越来越多，为了防止一些不必要的灾害发生，保护人身和财产安全，一种有效的防火防盗的报警系统已成为必不可少的设施。在查找并阅读了大量的文献资料，并对市场上已有的防火防盗报警系统进行分析，发现仍存在着效率低、报警范围受限以及无法进行远程报警等缺点。GSM网络的覆盖面非常广，而且使用的成本比较低，除此之外，还有无噪声，无污染，无地域限制等特点，可通过其与单片机的串口进行通信[1]。在此基础上，本文设计就是能够为了满足用户需求而设计的可以进行远程报警的防火防盗报警系统。本系统采用单片机作为主控芯片控制系统的正常运行，其接口简单，使用方便，还通过GSM短信模块进行远程报警，使得人们能够及时了解并掌握家中的安全情况。

1 系统整体设计方案

1.1 系统整体方案

该系统包括硬件和软件设计两大部分，其中硬件部分电路主要包括单片机最小系统、温度信号采集模块，浓度信号采集模块、人体信号采集模块、GSM报警模块与显示模块等部分。其用户终端主要用来进行信息采集、信息处理，并进行数据传送、远程短信报警的功能[2]。整个系统通过软件程序进行系统功能的控制作用。系统的组成框图如图1所示。

图1 系统组成框图

1.2 系统工作原理

本系统通过温度传感器以及MQ-2气敏电阻传感器来检测空气中的温度以及浓度，并将其转换为电信号，将经过转换电路处理后的数字信号送给单片机，单片机根据收到的数字信号判别是否需要报警,从而可以判定空气中的温度或者浓度是否超标，并对当前状态值进行显示。通过红外人体感应模块进行人体感应。并且通过串口通信接口RS232，控制GSM模块给用户终端发送短信，来直接实现远程发发送短信报警的功能。

2 系统硬件设计

2.1 单片机最小系统

本系统采用STC89C52为单片机最小系统，较为简单，即由时钟电路、复位电路和电源电路等部分组成，其中18，19号引脚接时钟电路，9号引脚接复位电路，31号引脚接高电平，表示访问的是片内ROM，40号引脚接电源，20号引脚接地。

2.2 温度、浓度信号采集模块

本系统通过DS18B20传感器检测系统的当前温度并进行显示。通过MQ-2气体传感器检测空气的浓度，当空气中存在可燃气体时，此时传感器进行工作时，其电导率会发生相应的变化，会随空气中气体浓度的增加而增大[2]。通过P3.2，P3.3，P3.4，P3.5口与单片机进行连接，使用模数转换电路将其输出的模拟电压信号转换为数字电信号送给单片机，单片机对该数字信号进行处理后，并通过显示模块显示当前状态下的浓度值。当出现浓度超过限定值时，单片机会控制继电器闭合打开系统的排风系统，并通过GSM模块远程发送短信给用户终端。

2.3 人体信号采集模块

本系统通过HC-SR501人体热释电传感器感应人体信号，主要是以探测人体辐射为目标，其特点是功耗很小，隐蔽性好，价格低。如果人体热释电传感器工作过程中检测到人体信号，此时系统控制防盗功能开启，同时以短信的形式进行远程报警。

2.4 GSM报警模块

GSM模块主要包括GSM基带处理器、电源模块、无线收发模块和FLASH存储器四大部分。其中GSM基带处理器是整个GSM模块的核心；电源模块主要为整个系统进行供电；无线收发模块是建立在无线收发芯片基础上的；FLASH存储器存储一些操作指令、传输过程中的数据以及控制信息，这样会使得掉电数据不丢失[3]。控制器与GSM模块之间的串口通信方式采用RS-232连接。报警电路由有源蜂鸣器、LED2、三极管Q2和电阻R2组成，当MQ-2烟雾传感器检测到空气中的浓度超过设定值时，LED2开始闪烁，蜂鸣器报警，GSM模块远程发送短信至用户钟端，风扇进行排烟，水泵也进行抽水工作。当检测到人体信号后，防盗功能开启，同时发送短信。

2.5 显示模块

本设计采用液晶显示屏LCD1602显示系统的温度、浓度等信息，其中LCD1602的3、4、5引脚分别为命令输入端、数据输入端以及能端，分别和单片机的P1.0、P1.1、P1.2相连，7至14引脚为显示屏的8位数据控制口，分别和单片机的P0.0至P0.7共8个IO相连，向液晶显示屏输入数据。系统初始化后显示测量温度、烟雾浓度的值，当温度、烟雾浓度超出设定值后，显示报警内容，若未到达设定的报警值，则只显示温度、烟雾浓度值，不显示报警内容。

3 系统软件设计

整个系统的软件电路主要包括两大部分，一部分是主程序，用来控制整个系统的核心；另一部分是子程序，用来实现每一模块的功能。系统开始初始化后，进入防控状态，然后分成两大部分，一是人体感应传感器检测是否有人进入；二是通过温度传感器显示当前温度，同时通过烟雾传感器检测烟雾浓度是否正常。如果人体感应传感器检测到有人进入时，此时系统会对信号进行采集，并经过处理后给用户发出短信且进行报警，最后待警报消除后，又进入防控状态，若未解除,则会再次进入防控状态。如果温度传感器检测温度过高，烟雾传感器检测烟雾浓度超标，此时系统会进行信号采集,并经过处理后给用户发出短信说明有火灾发生的可能且进行报警,最后等待警报信号消除,继续进入防控状态,如果警报信号没有解除,则会再次进入警报状态。如果两个模块没有异常发生，则继续进入防控状态。系统的主程序工作流程图如图2所示。

图2 系统程序设计流程图

4 系统仿真与调试

4.1 系统仿真

在进行系统硬件调试之前，需要使用proteus对整个系统的电路进行软件仿真，查看仿真电路是否正常运行。系统的仿真图如图3所示。

图3 系统程序设计流程图

4.2 系统调试

首先通过系统的要求，根据电路图进行实物制作，完成实物电路板的焊接。在完成系统的硬件调试后，通过写入器对系统的软件程序进行下载。在整个系统上电前，检查各个芯片之间的接线是否正常，确认无误后，再进行接电测试。

系统实物测试图如图4所示。

图4 系统程序设计流程图

5 结语

本文所设计的基于GSM的防火防盗远程报警系统，以单片机为控制核心，结构简单，容易实现。通过传感器进行信号采集，经单片机处理后，驱动GSM模块实现远程报警功能，同时通过显示模块显示系统当前的温度以及浓度值，对现代住宅以及商业化的防火防盗安全有一定的实际意义。同时通过此系统的设计与研究，对单片机课程的教学改革也有一定的参考指导意义，能够培养学生在实际学习过程中，自主查阅并整合资料，分析问题，解决问题的能力，同时还应更加注重理论联系实际，通过电路仿真、实物焊接制作等方面提高学生的学习兴趣。