一、系统总体设计
本防火防盗监测报警系统以单片机为核心控制单元，聚焦家庭、商铺、仓库等场景的安全防护需求，构建 “火情检测 - 入侵识别 - 数据处理 - 分级报警 - 远程反馈” 的一体化工作体系，实现火灾隐患与非法入侵的实时监测，同时支持本地声光报警与远程信息推送，兼顾安防及时性与用户便捷性，有效降低财产损失风险。
系统由五大核心模块组成：火情监测模块采集烟雾、温度信号，识别火灾隐患；防盗监测模块通过人体感应、门窗状态检测，判断非法入侵；单片机主控模块接收监测数据，与预设阈值对比后判定安全状态；报警模块根据风险等级触发本地声光报警与远程信息提醒；用户交互模块支持阈值设置、报警记录查询及系统启停操作。设计遵循高灵敏度、高抗干扰原则，选用适应复杂环境的元器件，烟雾检测范围 0.1-10mg/L，温度检测范围 0-80℃，人体感应距离 3-7 米，报警响应延迟≤1 秒，同时具备备用电源功能，确保断电时系统正常工作，适配家庭、小型商铺等多种安防场景。
二、硬件模块设计
硬件模块选型与电路设计围绕监测精度、报警可靠性及安防场景适应性展开，各模块连接注重信号稳定性与用电安全。主控模块选用 STC89C52RC 单片机，具备 8K 字节 Flash 存储器、512 字节 RAM，能存储监测程序、报警记录与运行参数，内部定时器可满足周期性采样需求，核心工作电压 5V，通过 220V 市电经稳压模块转换供电，同时配备 12V 锂电池备用电源（连接 P1.4 引脚），断电后自动切换，保障系统持续工作≥4 小时。
火情监测模块包含 MQ-2 烟雾传感器与 DS18B20 温度传感器：MQ-2 传感器（连接 P1.0 引脚）通过检测空气中烟雾浓度输出 0-5V 模拟信号，浓度越高电压越大，可识别木材、塑料等燃烧产生的烟雾；DS18B20 传感器（连接 P1.1 引脚）精度 ±0.5℃，实时采集环境温度，避免单一烟雾检测误报（如厨房油烟干扰）。防盗监测模块由 HC-SR501 人体红外传感器与门磁开关组成：HC-SR501（连接 P1.2 引脚）安装于室内关键区域，检测到人体活动时输出高电平，适配无人时入侵监测；门磁开关（连接 P1.3 引脚）安装于门窗缝隙，门窗开启时触发信号，识别非法闯入。报警模块分为本地与远程：本地报警由蜂鸣器（P3.0 引脚）与三色 LED 灯（P3.1-P3.3 引脚）组成，正常时绿色 LED 常亮，火情时红色 LED 闪烁 + 蜂鸣器长鸣，入侵时黄色 LED 闪烁 + 蜂鸣器间歇鸣；远程报警采用 SIM800C 短信模块（连接 P3.4-P3.5 引脚），触发报警时自动向预设手机号发送短信（如 “【火情报警】地址：XX，温度：65℃，烟雾浓度：5mg/L”）。用户交互模块采用 4 个轻触按键（P2.0-P2.3 引脚）与 1602 液晶显示屏（P0 口数据、P2.4-P2.5 引脚控制）：按键对应 “阈值设置”“报警记录”“系统启停”“消音”，显示屏实时显示 “当前温度：25℃”“烟雾浓度：0.3mg/L”“状态：正常” 等信息，便于用户掌握安防状态。
三、软件模块设计
软件设计基于 C 语言编程，采用模块化开发思路，分为数据采集与处理、安全状态判定、报警控制、用户交互四大程序模块，通过定时器中断实现周期性监测与快速报警，确保系统响应及时、功能有序执行。
数据采集与处理程序是核心，通过定时器设定 100ms 采样周期，依次读取 MQ-2、DS18B20、HC-SR501 与门磁开关数据：对 MQ-2 输出的模拟信号经 ADC0832 转换为数字信号，采用滑动平均算法滤波，去除油烟、灰尘等干扰；将 DS18B20 温度数据与烟雾数据结合，避免单一参数误判（如温度≤50℃时，忽略低浓度烟雾信号）。安全状态判定程序预设双重阈值：火情判定为 “烟雾浓度≥0.5mg/L 且温度≥55℃”，入侵判定为 “人体红外触发且门磁开关未手动开启”（手动开启时用户需通过按键输入密码，避免误报）；若满足任一判定条件，立即标记为 “风险状态”，同时记录报警时间（精确到分）与触发参数，存储至单片机 Flash 存储器（可保留最近 20 条记录）。报警控制程序根据风险类型触发对应报警：火情时启动本地红色 LED 长亮 + 蜂鸣器长鸣，同时 SIM800C 模块发送火情短信；入侵时启动黄色 LED 闪烁（1 次 / 秒）+ 蜂鸣器间歇鸣（响 1 秒停 1 秒），发送入侵短信；用户按下 “消音” 键后，本地报警暂停，但远程提醒持续，直至风险解除。用户交互程序支持阈值自定义（如温度阈值可在 45-65℃调整，步长 5℃）、报警记录查询（通过 “报警记录” 键循环查看历史记录），系统启动时需输入 4 位密码（默认 1234），防止误操作关闭系统。
四、系统测试与验证
为确保防火防盗监测报警系统的性能满足设计要求，测试分为实验室模拟测试与实地场景测试，重点验证监测精度、报警准确性及应急可靠性，覆盖不同风险场景。
实验室模拟测试搭建火情与入侵模拟平台：模拟火情时，点燃 incense 产生烟雾（浓度 0.6mg/L）、加热至 58℃，系统 1 秒内触发火情报警，短信发送延迟≤3 秒，报警记录准确；模拟入侵时，遮挡门磁开关（模拟破门）、在人体红外传感器前活动，系统 0.8 秒内触发入侵报警，无漏报。实地场景测试选取家庭客厅与小型商铺：家庭场景中，烹饪产生油烟（浓度 0.3mg/L，温度 35℃），系统未误报；夜间模拟入室，触发人体红外与门磁信号，报警及时；商铺场景中，断电后备用电源自动切换，持续监测≥4.5 小时，满足应急需求。故障测试模拟传感器故障（断开 MQ-2 接线），系统显示 “烟雾传感器故障” 并报警，提醒用户维修；连续运行 72 小时，系统无死机、误报，稳定性达标。综合测试表明，系统监测精准、报警及时、应急可靠，符合设计预期。
五、结语
基于单片机的防火防盗监测报警系统，通过多参数协同监测与分级报警设计，实现了火情与入侵的双重防护，系统具备成本低、安装简便、可靠性强的优势，可直接适配家庭、小型商铺等场景的安防需求，无需专业安防设备的高额投入，同时远程短信提醒功能让用户实时掌握现场状态，尤其适合无人值守场景（如仓库、闲置房屋）。
设计中，多传感器融合监测降低了误报率，备用电源保障了应急可靠性；模块化软硬件设计便于后续功能扩展，如添加摄像头模块实现报警时拍照取证，或接入 WiFi 模块通过手机 APP 远程查看实时画面、控制系统；还可优化报警逻辑，结合时间段设置（如白天家庭有人时关闭入侵监测），提升使用灵活性。但系统仍有改进空间，例如当前远程提醒仅支持短信，未来可扩展语音通话提醒，确保用户及时接收；此外，可增加烟雾浓度与温度的梯度报警（如低浓度烟雾时仅短信提醒，高浓度时声光 + 短信双重报警），进一步优化报警策略。后续将针对这些不足迭代优化，推动系统向更智能、更全面的安防方向发展。
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