原标题：基于51单片机的蓝牙烟雾温度报警系统设计（原理图+代码+参考论文）

基于51单片机的蓝牙烟雾温度报警系统设计

摘要

随着现代社会的发展，智能家居技术逐渐应用于日常生活中。烟雾和温度报警系统作为家庭安全系统的重要组成部分，能够有效地保护家庭成员的生命安全。本文设计了一种基于51单片机的蓝牙烟雾温度报警系统。该系统通过烟雾传感器和温度传感器检测环境中的烟雾浓度和温度变化，并通过蓝牙模块将报警信息传送到手机或其他智能设备，从而及时报警并提供远程监控的功能。系统设计包括硬件原理图、电路设计、嵌入式软件编程以及参考文献。通过实验，验证了系统的有效性和稳定性。

1. 引言

随着科技的进步，智能家居和物联网技术得到了广泛的应用，家庭安全问题越来越受到人们的关注。烟雾报警器和温度报警器作为家庭安全的基础设施，能够在火灾发生初期发出警报，及时发现火源，从而有效地避免灾难的发生。传统的报警器仅能在本地发出声音或通过有线传输信号，而基于蓝牙和单片机的无线报警系统，具有远程监控、实时报警和智能化控制等优势。

本设计的目标是开发一套基于51单片机的蓝牙烟雾温度报警系统，通过蓝牙模块与手机或计算机进行无线通信，实时监控环境中的烟雾浓度和温度，并在危险情况下发送报警信息。本文将详细介绍该系统的设计原理、硬件实现、嵌入式编程和系统测试结果。

2. 系统设计

2.1 系统功能要求

该系统的主要功能包括：

烟雾检测：通过烟雾传感器检测空气中烟雾的浓度，若浓度超过设定阈值，系统应触发报警。
温度检测：温度传感器实时监控环境温度，当温度超过预设报警值时，系统应发出警报。
蓝牙通讯：通过蓝牙模块，将检测到的烟雾浓度和温度数据传送至手机或其他智能设备，并在危险情况下发出报警通知。
报警功能：当系统检测到烟雾或温度异常时，通过蜂鸣器发出声音警报，同时通过蓝牙将报警信息发送给远程设备。

2.2 系统硬件设计

本系统的硬件主要包括以下模块：

51单片机：作为控制核心，负责读取传感器数据、处理信号并通过蓝牙模块与外部设备通信。
烟雾传感器：如MQ-2气体传感器，用于检测环境中的烟雾浓度。
温度传感器：如DS18B20温度传感器，用于检测环境温度。
蓝牙模块：如HC-05蓝牙模块，用于与智能手机或计算机通信，传输数据和报警信息。
蜂鸣器：当系统检测到危险信号时，蜂鸣器发出声音警报。
电源模块：为系统提供稳定的电力支持。

2.2.1 51单片机模块

本系统采用STC89C52系列51单片机作为控制核心。该单片机具有较高的性能和稳定性，能够完成对传感器数据的采集与处理，同时通过串口与蓝牙模块通信，传送报警信号。STC89C52具有8位的处理能力，32KB的Flash存储器和1KB的RAM，足以支持本系统的实时监控任务。

2.2.2 烟雾传感器模块

MQ-2气体传感器是一种常用的烟雾和可燃气体传感器，具有较高的灵敏度，能够检测到空气中CO、酒精、烟雾等多种气体。该传感器能够通过模拟量输出信号，经过ADC转换后，由单片机进行数字信号处理。

2.2.3 温度传感器模块

DS18B20是一款常见的数字温度传感器，具有单总线接口，能够方便地与单片机进行通信。其测量范围为-55°C到+125°C，精度为±0.5°C。DS18B20采用单总线通信协议，可以通过1-Wire总线与51单片机连接，简化了系统的硬件设计。

2.2.4 蓝牙模块

HC-05蓝牙模块是一种蓝牙串口通信模块，能够与智能手机、平板电脑等设备进行数据交换。它支持主从模式，方便实现与51单片机的无线通信。HC-05模块通过串口与单片机通信，可以实时传送传感器数据及报警信息。

2.3 系统工作原理

本系统的工作原理可以分为以下几个步骤：

初始化阶段：当系统通电后，51单片机通过初始化配置烟雾传感器和温度传感器。DS18B20温度传感器通过1-Wire协议读取当前环境温度，MQ-2气体传感器通过ADC转换获取烟雾浓度。
数据采集：系统通过不断读取传感器的数据，对环境中的烟雾浓度和温度进行实时监测。
数据处理：51单片机根据预设的阈值，对采集到的数据进行处理。如果烟雾浓度或温度超过预定报警阈值，系统触发报警机制。
报警阶段：当系统检测到异常时，蜂鸣器发出声音警报。同时，51单片机通过串口将报警信息发送给蓝牙模块，蓝牙模块通过无线通信将报警信息传送至手机等终端设备。
远程监控：用户通过手机APP接收到报警信息，能够实时监控当前环境的烟雾浓度和温度。

2.4 系统电路原理图

以下是本系统的主要电路原理图：

烟雾传感器连接：MQ-2传感器的模拟输出端连接至51单片机的ADC输入端。通过ADC转换后，单片机获取烟雾浓度的数值。
温度传感器连接：DS18B20的单总线接口连接到51单片机的IO端口。通过1-Wire协议，单片机定期读取温度数据。
蓝牙模块连接：HC-05蓝牙模块通过串口与51单片机进行通信，TX和RX分别连接到单片机的串口引脚。
蜂鸣器连接：蜂鸣器通过数字IO口控制，当烟雾或温度异常时，输出高电平驱动蜂鸣器发出声音。

3. 嵌入式软件设计

3.1 软件框架

本系统的软件设计基于C语言，主要包括以下模块：

硬件初始化模块：配置单片机的I/O口，初始化ADC、串口等硬件接口。
传感器数据采集模块：实现烟雾传感器和温度传感器的数据读取，进行ADC转换和温度采集。
数据处理模块：对采集到的烟雾浓度和温度数据进行处理，判断是否超过设定的报警阈值。
报警模块：当烟雾浓度或温度异常时，触发报警，启动蜂鸣器并通过蓝牙发送报警信息。
蓝牙通信模块：通过串口与HC-05模块通信，发送数据到手机或其他终端设备。

3.2 代码实现

#include <reg52.h>
#include <stdio.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

// 定义蜂鸣器连接口
sbit buzzer = P2^0;

// 定义串口初始化函数
void UART_Init()
{
    TMOD = 0x20;  // 定时器1，工作模式2
    TH1 = 0xFD;   // 设置波特率为9600
    TL1 = 0xFD;
    TR1 = 1;      // 启动定时器
    SCON = 0x50;  // 串口工作在模式1
}

// 发送数据到蓝牙
void UART_Send(uchar data)
{
    SBUF = data;  // 将数据发送到串口
    while(TI == 0); // 等待发送完成
    TI = 0;
}

// 温度传感器读取函数
float Read_Temperature()
{
// DS18B
// 温度读取函数
float Read_Temperature()
{
    // DS18B20的温度采集流程
    // 这里只是伪代码实现，具体需要根据DS18B20协议编写
    float temperature = 0.0;
    // 模拟读取温度值
    temperature = 25.5; // 示例值
    return temperature;
}

// 烟雾传感器读取函数
uint Read_Smoke()
{
    // 模拟读取MQ-2的烟雾浓度值
    uint smoke_value = 0;
    // 模拟ADC转换
    smoke_value = 300; // 示例值
    return smoke_value;
}

// 报警处理函数
void Alarm_Trigger()
{
    buzzer = 1;  // 打开蜂鸣器
    UART_Send('A');  // 发送报警信息，标识"A"代表警报
}

// 主函数
void main()
{
    float temperature;
    uint smoke_level;

    UART_Init(); // 初始化串口
    buzzer = 0;  // 初始化蜂鸣器为关闭状态

    while (1)
    {
        temperature = Read_Temperature();  // 读取温度值
        smoke_level = Read_Smoke();        // 读取烟雾浓度

        if (temperature > 50.0 || smoke_level > 500)
        {
            // 如果温度或烟雾浓度超标，触发报警
            Alarm_Trigger();
        }
        else
        {
            // 环境安全，关闭报警
            buzzer = 0;
        }

        // 模拟数据发送，监控当前状态
        UART_Send((uchar)temperature);
        UART_Send((uchar)smoke_level);

        // 延时一段时间，避免频繁触发报警
        Delay_ms(500);
    }
}

// 延时函数
void Delay_ms(uint time)
{
    uint i, j;
    for (i = time; i > 0; i--)
        for (j = 110; j > 0; j--);
}