51单片机项目（33）——基于51单片机的GSM家庭防火防盗系统

1.设计要求

        本次设计需要实现的主要功能是，使用矩阵键盘输入4G通信模块所要发送信息的电话号码并将其存入AT24C02中以达到掉电不丢失的效果，通过红外遥控器控制整个系统在“布防”与“撤防”状态之间进行切换，当工作在“布防”状态时，LCD1602液晶显示器会显示20S倒计时，计时时间到后显示“已布防”，此时传感器进入工作状态。如果传感器被触发，那么发光二极管就会开始闪烁，蜂鸣器也会发出刺耳的鸣叫声，4G模块也会发送相应情况（火情或盗情）的短信至保存在存储器中的号码上。具体要求如下表所示：

 2.方案介绍

        1.整体设计

        此设计选用了STC89C52单片机作为处理器，采用遥控器模块实现布防与撤防的控制、将布防倒计时显示在LCD1602液晶显示器上，并使用红外传感器实现对盗窃者的探测、用MQ-2气敏传感器实现对可燃性气体的探测，判断是否应该发出警报，同时可以通过无线通讯的方式发送警报到手机上，发送的手机号码可以修改、存储。本设计的主要系统架构图如图

     2.单片机 

        单片机使用STC89C52。  

        STC89C52 是一款由中国的STC公司推出的单片机，属于C51系列的一员。它基于经典的 8051 内核，具有低功耗、高性能和丰富的外设资源。

        STC89C52 的主要特点包括：
        1. 内部 8 位 CPU，通过单个时钟振荡器进行操作。
        2. 8 KB 的可编程闪存存储器，用于存储程序代码，可通过 ISP（In-System Programming）接口进行编程。
        3. 256 字节的数据 RAM，用于存储运行时数据。
        4. 多种外设资源，包括串口、定时器和计数器、中断控制器、模拟数字转换器（ADC）等。
        5. 可以工作在广泛的工作电压范围内，通常为 2.7V-5.5V。

        STC89C52 是一种强大的单片机，适用于各种嵌入式系统和应用，如工业控制、家电控制、无线通信、自动化设备等。它具有较好的兼容性和稳定性，并且容易上手和使用，提供了丰富的开发工具和资源支持。

3. 4G通信模块

通信模块选择SIM900A。

SIM900A 是一款由 SIMCom 公司推出的 GSM/GPRS 模块，它是一种集成了 GSM 通信和数据传输功能的模块，适用于物联网和移动通信领域。

SIM900A 模块主要特点包括：
1. 支持全球四频 GSM/GPRS 网络，可实现语音通话和数据传输功能。
2. 支持 GPRS 数据传输，可以实现实时数据传输和网络接入。
3. 内置 TCP/IP 协议栈，可以方便地进行网络通讯。
4. 小巧的封装设计，便于嵌入式系统集成和应用。
5. 丰富的接口资源，包括串口、SIM 卡接口、音频接口等。

SIM900A 模块可以广泛应用于物联网设备、智能家居、远程监控、智能仪表等领域，为设备提供了稳定可靠的无线通信能力。同时，SIM900A 模块也提供了丰富的 AT 指令集，方便用户进行控制和配置。

4. 人体探测模块

本次使用红外传感器探测人体。红外传感器是一种用于检测和测量红外辐射的传感器。它可以感知人体或物体所发射出的红外辐射，并将其转化为可测量或可感知的电信号。红外辐射是属于光谱中的一种电磁辐射，具有较长的波长，通常被人眼所无法察觉。

红外传感器的工作原理通常基于红外辐射与物体的热能之间的关系。当物体处于不同的温度下时，会发射出不同强度和频率的红外辐射。红外传感器通过感知环境中的红外辐射，并将其转化为电信号，从而实现对环境中物体的检测和测量。

可用于以下几个方面：
1. 人体检测：红外传感器可以用于安防系统、自动门、人体感应灯等场景中，当有人接近时能够及时触发相应的动作。
2. 避障探测：红外传感器可以用于机器人、遥控车等设备中，实现避障和导航功能。

5. 烟雾检测模块

 本次采用MQ-2模块作为烟雾检测器以达到防范火灾的目的。MQ-2气体传感器对气体敏感，能检测出包括天然气、甲烷、酒精在内的多种可燃性气体，是一款高性价比传感器。

6.状态切换模块

        使用红外遥控实现状态切换的功能。这种遥控器每一个按键都对应一个独特的编码，只占用单片机的一个IO口，可以节约硬件资源，也使得系统更加智能。

7.号码输入模块 

        本次采用矩阵键盘作为电话号码的输入模块。矩阵键盘由16个按键组成，这16个按键排成4行4列。

8.显示模块 

LCD1602，全称为16x2字符液晶显示器（Liquid Crystal Display 16x2），是一种常见的液晶显示模块，可以显示16列2行共32个字符。它通常由LCD显示屏、背光模块、控制电路等组成。

LCD1602的主要特点和功能如下：
1. 显示能力：LCD1602可以显示16列2行共32个字符，在每个字符位置上可以显示英文字母、数字、特殊字符等。
2. 显示技术：采用液晶显示技术，文字和图形显示清晰，对比度高。
3. 背光功能：LCD1602通常配备背光模块，可以通过控制电路控制背光的亮度，使得文字在暗环境下也能清晰可见。
4. 控制方式：常见的控制方式是使用并行接口（如HD44780或KS0066U）和单片机进行连接，通过向LCD发送特定指令和数据来控制显示内容。
5. 低功耗：LCD1602使用电压低，功耗较低，适合电池供电的应用。
6. 宽泛应用：由于其简单的接口和清晰的显示效果，LCD1602被广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中，包括电子秤、电视遥控器、温度计、计时器等。

使用LCD1602时，需要通过单片机或其他控制器向其发送指令和数据，控制显示内容和背光亮度。用户可以根据需要自定义显示文字和字符，通过编程控制LCD1602显示的内容。

3. 电路图

4.软件设计

        系统开始工作后就进行系统初始化。初始化完成后，按红外遥控的按键“4”则此时可以预设手机号码，号码从矩阵键盘上输入，可以使用键盘上的“OK”按键来结束输入状态，输入的号码立即生效，同时存入到AT24C02中，掉电保存。如果按下的是红外遥控的“1”键，系统进入“已布防”状态，此时开始20S倒计时，计时结束后传感器进入工作状态。如果传感器被触发，则系统会发出声光报警信号，同时也会发送相应的报警短信至指定的手机号码上。流程图：

5.系统测试 

接通系统电源，电源指示灯亮起，系统正常运行。LCD显示屏初始化，由于系统上电时默认为“未布防”状态，所以上电后液晶屏上面显示“unarmed”

按下红外遥控的按键“4”进入到号码预设状态，从矩阵键盘输入11位数的手机号码,号码输入完成后按下提前设置好的“确认”按键，这样输入的号码就会被存入到EEPROM中（型号为AT24C02）以达到掉电保存的效果 

 号码设置完成后按下矩阵键盘上的“确定”键，系统返回到初始状态，即“未布防”状态。按下红外遥控的按键“1”，系统开始20S倒计时。倒计时时间到后系统处于“已布防”状态。

此时红外传感器与火灾检测传感器处于工作状态，被触发时会引起报警以及报警短信的发送。人为触碰红外传感器，模拟有人入侵的场景，可见系统的蜂鸣器开始鸣叫、LED灯也开始闪烁，同时，之前预设的手机号码上也收到了相应的报警短信，提示用户有小偷闯入。

6.源文件 

基于51单片机的家庭防火防盗系统资源-CSDN文库https://download.csdn.net/download/guangali/88867964?spm=1001.2014.3001.5501

内含代码、原理图、各软件流程图、实物图等等文件。