编号：
CJ-32-2022-113-LW
设计摘要：
本论文基于STM32单片机为核心控制器，结合其他模块，设计了一种基于单片机的GSM无线防火防盗报警系统。该系统包含中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用STM32单片机，用于获取输入部分数据并进行处理，控制输出部分。输入部分由人体红外模块、火焰传感器模块、温度采集模块、MQ-2烟雾传感器模块、独立按键和供电电路组成。输出部分包括OLED显示模块、LED灯、声光报警、继电器控制输出、GSM模块和ECB02蓝牙模块。通过该系统，可以实现无线防火防盗报警功能，并具备远程监控和设置的能力。本论文详细介绍了系统的设计原理、硬件电路设计、软件程序设计和功能实现。实验结果表明，该系统具有可靠的报警功能和较高的准确性，适用于家庭和商业场所的安全防护需求。本研究为无线防火防盗报警系统的设计和应用提供了一种有效的解决方案。
关键词：单片机；蓝牙传感器；GSM通信模块；烟雾浓度传感器
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 温度检测方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4人体红外检测模块
3.3.5 SIM900A通信模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 蓝牙连接实物测试
5.3 设置阈值实物测试
5.4检测烟雾浓度实物测试
5.3 检测到明火实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
安全，是人类生活永恒的主题，在当前的社会生活环境下，安全问题显得尤为突出，采用高科技的手段实现安全防范是当前保障人生、财产安全的明智选择。居家安全报警系统的目的是保证家庭成员的人身不受伤害，家庭财产不受侵犯。居家安全报警系统以及新的安防技术和方法，有效地保证和实现居家安全防范的目的。随着时代的发展，国民生活水平逐渐提高，出差、旅游逐渐成为现代人类生活中不可或缺的重要内容，短时间的出门可能需要一到两天，长时间的有的会长达半个多月。这段时间内，安防问题有很大的隐患，一方面，人们一定会担心家中会不会让小偷乘机而入的问题以及家中是否发生煤气泄漏和火灾现象。另一方面，市场上现有的安防设备不具备及时通知用户的功能，这会导致用户处理问题迟滞，容易引起较大的损失。
我们要利用信息时代给我们带来的种种优越性，在生产生活当中利用传感器技术来应用到火灾和盗窃预防领域当中，因此，我们对传感器技术的要求越来越高。提高对传感器的认识和了解，工作原理及特性对我们的日常防护是非常重要的。系统应用中烟雾传感器所采用的是具有能对可燃气体进行检测的半导体敏感元件MQ-2烟雾传感器，火焰传感器，其具有高灵敏度，快速响应，强抗干扰性的特点，所以在系统的使用中具有一定的优越性。我们采用OLED当前温度和高温报警值、烟雾浓度值和烟雾报警值；并通过按键调整温度、烟雾浓度最大值；若检测到异常，不仅会进行声光报警，也会利用GSM模块实现发送短信自动向设置的手机号发送报警短信.；实现家庭在无人状态下的防盗、防火安全以及系统可以将家庭的安全信息反馈给用户，让用户可以及时做出相应的处理。该系统为人们提供更加安全可靠的保障，为我们的家庭构筑一道坚固的安全防线，有了它我们的生活将会更加美好。因此，我们研究基于单片机的GSM无线防火防盗报警系统具有重要意义。
1.2 国内外研究现状
支侃买, 梁计锋, 冯晓兰,等在2018年发明公开了一种基于GSM短消息的家居报警系统,包括电源模块,单片机主控模块,GSM通信模块,传感器前端采集模块,声光报警模块以及液晶显示模块;当传感器前端采集模块检测到异常信号时,单片机主控模块从相应的传感器引脚接收到信号并与预先存储在单片机内部的信息对比,判断出报警类型,然后将报警信号传送给GSM通信模块,最后GSM通信模块将报警信号以短消息的形式发送给预先设定的用户的手机号码,提示用户采取相应措施.本发明通过引入GSM短信模块,家中出现异常时可以自动发送短息给主人或物业报警,第一时间了解家居情况,为人们的生活带来极大的便利性,时效性,安全性[1] 。
2021年A Aryanti，I Mekongga，Rs Dewi研究旨在产生一种基于GPS的火灾探测系统（全球定位系统）和SMS网关。该检测系统的好处是通过适应火灾的性质来检测温度条件，并能够检测由火灾存在引起的任何温度升高，从而可以检测早期火灾的发生。该检测系统还必须能够读取火灾产生的任何烟雾。为了实现该系统，需要能够读取温度和烟雾的传感器。Arduino Uno微控制器是系统的大脑控制系统。在温度> 35 C 时，系统将激活 DHT 11 和 MQ 2 传感器，这些传感器可检测烟雾> 50 ppm 的火灾。该系统将激活蜂鸣器作为警告，下一个报警声形式的全球定位系统（GPS）将通过GSM SIM900模块短消息服务（SMS）向用户提供火灾点位置坐标信息。得到的结果为mq2 = 128 ppm和温度值= 38°C，GPS数据，纬度为-3.04798388，经度为104.78263092。从数据可以看出，mq2值达到>50ppm，温度值达到>35°C，探测器以短信形式输出蜂鸣器声音和坐标点的警告通知，其中包含消息“FIRE可用”，以及GPS检测到的火灾位置的坐标[2]。
为了方便和安全，需要家庭安全系统。MM Kiruthika，MM Kamarunisha，MP Nithya发明为了保护家庭免受入侵者的侵害。在这项工作中，他们介绍了基于GSM的无线家庭安全系统的设计和实现。这需要非常小的功率。该系统是一个无线家庭网络，其中包含GSM调制解调器和带继电器的磁铁，它们是门安全节点。该系统可以快速响应，因为入侵者检测到GSM模块将对房屋所有者进行警报。这个安全系统用于提醒房主，无论他愿意。在该系统中，安装在优先入口点的继电器和磁铁通过公共电信网络产生信号，并发送消息或重定向呼叫，告知您的家庭更新或嵌入微控制器中的预定义消息。可疑活动通过短信或使用GSM技术的呼叫传达给远程用户[9]。
我们社会中通过犯罪活动造成的威胁和破坏使得必须混合技术以提供敏感的安全性。Oluwafemi I B , Femi-Jemilohun O J设计了一种基于微控制器的SMS报警系统，用于入侵者检测。该系统围绕PIC16F876A微控制器构建，该微控制器通过全球移动通信系统（GSM）编程为GSM模块，通过MAX 232集成电路（MAX 32IC）连接到微控制器。该设计从接近传感器和振动传感器获取入侵信息。该系统使用用户的手机号码进行编程，以便为每个传感器提供定制的SMS入侵通知。入侵和SMS警报之间的响应时间在正常可用网络下测试为20秒[10]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
该设计是基于STM32单片机的GSM无线防火防盗报警系统。系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分使用STM32单片机作为核心控制器，负责获取输入数据并控制输出。输入部分包括人体红外模块、火焰传感器模块、温度采集模块、MQ-2烟雾传感器模块、独立按键和供电电路。输出部分包括OLED显示模块、LED灯、声光报警、继电器控制输出、GSM模块和ECB02蓝牙模块。该系统可以实现无线防火防盗报警功能，并具备远程监控和设置的能力。设计原理、硬件电路设计、软件程序设计和功能实现都在论文中详细介绍。实验结果表明，该系统具有可靠的报警功能和较高的准确性，适用于家庭和商业场所的安全防护需求。这个设计提供了一种有效的解决方案，为无线防火防盗报警系统的设计和应用提供了参考。
