刘丹妮 蔡逸凡

摘要：本系统以单片机为构造核心，由烟雾传感器、人体红外传感器、煤气传感器构成的室内环境监控系统。上述的传感器都会设定一个标准值，当他们处于工作状态时所采集的数据超过设定值，意味着危险或许正在悄然逼近，他们将会触发报警器，报警数据通过GSM模块传输到手机终端，手机终端再由GSM模块把控制信号反馈到控制终端。

关键字：单片机、煤气传感器、红外感应、烟雾传感器

1、引言

随着社会的稳步向前，科技的日益发达，人们对生活水平的要求也越来越高，对生活越来越追求便利、快捷和安全。天然气以为他的方便与价格优势走进千家万户，现在可以说天然气的普及率已经相当之高;但是凡事有利必有弊，网上关于煤气泄漏、不规范使用天然气造成危险的事屡见不鲜。

虽然现在的安全措施可以说是比较完善了，可以做到基本大人在家的时候不会出现什么危险，就算出现危险触发警报也可以有效的避开;但是当家里只有小孩或者老人呢？小孩对这些东西本来就是不了解，且天然气的开关等一般都比较高，如果家长忘记关掉小孩子也不会关闭阀门，而老人嗅觉方面本就不大灵敏可能闻不出什么，一旦触发警报老人可能因为紧张或者收到惊吓从而导致引发心脑血管方面的疾病。

除了上述风险之外还有发生火灾亦或是心怀不轨的陌生人，这些都对我们的幸福生活构成了威胁。这就是我设计此产品的原因。

2、系统方案设计

下图所示为整个的智能家居环境检测系统的大概构述图，位于各个房间的传感器会将他们所收集到的数据传回主控芯片，然后主控芯片会判断他们收集到的数值是否超过设定值，以此来决定是否触发警报，并通过GSM网络来告知户主。即使户主不在家，以可通过短信轻松得知家里的信息。

智能家居在我们的生活当中，可以代替人不在家的时候，依然为用户带来舒适先进且安全的智能生活。例如：因空气中的一氧化碳超标，就可以触发警报装置并且通过短信提醒用户。

本设计采用了基于单片机为主控芯片，利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口，及其控制的准确性来实现智能家居环境的远程监控，主要由室内环境监控系统、远程传输模块等部分组成。室内环境监控系统是设计的重要部分，包括煤气传感器模块、人体红外感应传感器模块、烟雾传感器模块、报警模块，是对室内环境进行实时监测，当人体红外感应传感器模块或烟雾传感器模块检测到数据、烟雾传感器模块采集的数据超过设置的额定值时，触发报警模块，报警数据通过GSM（Global System for Mobile Communications的简称，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准）模块传输到手机终端，手机终端再由GSM模块把控制信号反馈到控制终端。

3、系统硬件设计

本产品需要一些对特定危险情况进行特殊感应的传感器有煤气、烟雾、人体红外，来构成传感器单元。从而进行进一步的数据采集和分析

3.1煤气传感器电路

MQ-5是一款集气敏式和半导体于一体的煤气传感器，该传感器具有敏捷性高、响应速度快、稳定性强、寿命长、电路简单等特点。他会根据室内的一氧化碳浓度来改变自身的电导率从而达到影响传递电流电压的功能。但是MQ-5输出的电导率较小于是需要外接一个放大电路将输出的信号放大。然后再接一个ADC0809将传递出的电信号转化成数字信号。

3.2红外传感器电路

红外传感器是采用一款基于紅外线技术从而进行自控的传感器HC-SR501 ，红外感应的输出较为简单直接将人体体温所发射出的一种红外线，通过传感器之后将会被增强至红外感应源上，该感应源受到人体温度散发出的红外线辐射后会失去电荷的平衡，从而达到一种警报的目的。当然前提是经过后面的放大电路，和上面的MQ-5一样他们所发出的电信号不够大，都需要放大装置来将这些信号转化且放大。

3.3烟雾传感器电路

MQ-2是一款对于电离子较为敏感的离子式烟雾传感器，因为其对于电离子较为敏感所以当电离室内的离子不稳定时将会导致所触发的电流与电压的不稳定。这种情况只有当由烟雾试图逃离电离室时才会干扰到正常移动的正、负离子。

烟雾传感器MQ-2具有价格低廉、性能稳定、独立联网、无限输出等优点，但是缺点也很显而易见那就是输出的信号不够大，依然需要外接一台数模转化器ADC0909来放大信号并将电信号转化成数字信号。报警模块采用的蜂鸣器报警电路，此电路与单片机相连接当信号经过放大器时，蜂鸣器就会动作，于是我们在报警器电路上加一个三极管，三极管将会提供驱动电路的电流，然后根据基极的高低电平来选择动作类型，高电平时将会动作，反之输出低电平将会不动作或者是停止发出声音。

智能家居为了带给人们舒适、便利服务的同时，安全也必不可少。所以他的程序设计方面较为复杂，需要统合各传感器与主芯片之间的联系，整理程序使其在使用起来的时候流畅不卡顿。

4、总结语

科技的发展使人们的生活更加丰富多彩，人们随着经济水平的日益增长对生活的要求也有了新的目标：便捷、舒适、安全、可靠。人们对更好生活的向往催促着智能家居的发展，因为智能家居不仅有效的为生活做出便利也为生活提供了安全保障。

在智能家居的整套体系里，除了大家日常的对于火灾烟雾或是甲烷气体等有害物质的防护外，还对入室抢劫或是图谋不轨的陌生人进入家中做到了预防和警报。智能家居中重要的就是他的通信和安保系统了，不仅对于高收入家庭来说具有意义，对于平常的老百姓更加具有意义，现在的手机、天然气等东西的不断普及，相对来说老百姓的压力将会进一步减少，这就对于价格来说是件好事。此次设计将单片机和GSM网络整合在一起合理的运用了资源，运用的速度更加快捷、覆盖的面积更加广阔。且这些功能都具有分时段分时间的功能，正好响应了国家的节能政策和理念。每个人每天的生活和工作都要按部就班的进行，此次产品的引入将会使人们在上班之余减少对家里的担心和困扰，给其在本来就压力大的工作中带来心灵上的放松和解脱。

参考文献

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[2]孙艺婕，蒋善超.基于51单片机的智能家居窗帘的控制系统设计[J].离散制造，2018（7）：46-49.

[3]吴洋，许建明，陈炯明.基于单片机的无线智能家居设计[J].电子世界，2019（9）：20.