CN214796150U - 基于单片机的家庭停电报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于单片机的家庭停电报警系统，包括主控芯片、报警电路、电源切换电路和用于为主控芯片供电的家庭电网供电电路、备用电源电路；家庭电网供电电路、备用电源电路均连接电源切换电路，通过电源切换电路切换主控芯片的供电电路；家庭电网供电电路包括USB插头；电源切换电路通过USB插头连接家庭电网，电源切换电路另一端连接主控芯片；报警电路包括均与主控芯片连接的远程报警电路、蜂鸣器报警电路。本实用新型所述的基于单片机的家庭停电报警系统，一旦家庭意外停电，将触发报警信号，将家庭停时间及停电信号发送至用户手机，通知用户及时查找通电原因做好通电恢复工作。

Description

基于单片机的家庭停电报警系统

技术领域

本实用新型属于智能报警领域，尤其是涉及一种基于单片机的家庭停电报警系统。

背景技术

随着物联网及人工智能技术的不断发展，人们对住宅环境及智能化要求水平的不断提高，智能电气设备数量随之增加，智能家居发展虽然使人们的居住带来了便利性也带来一定的安全隐患。日常工作或出差，家里无人看守，家里意外停电造成冰箱内食物腐烂，远程监控信号消失，智能家庭防盗，防火，燃气泄漏报警系统，自动浇花，自动喂鱼等一系列智能家居产品将无法实现正常功能，意外情况发生造成的经济损失难以控制，为了更好的做好家庭安防工作，保护居民的财产免受损失，特发明一种基于单片机的家庭停电报警系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于单片机的家庭停电报警系统，以解决上述的不足之处。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

基于单片机的家庭停电报警系统，包括主控芯片、报警电路、电源切换电路和用于为主控芯片供电的家庭电网供电电路、备用电源电路；

家庭电网供电电路、备用电源电路均连接电源切换电路，通过电源切换电路切换主控芯片的供电电路；

所述家庭电网供电电路包括USB插头；

所述电源切换电路通过USB插头连接家庭电网，电源切换电路另一端连接主控芯片；

报警电路包括均与主控芯片连接的远程报警电路、蜂鸣器报警电路；

所述主控芯片还连接有家庭停电识别电路。

进一步的，所述电源切换电路包括三极管Q2、继电器K1、电阻R4、电阻R10和二极管D7；

所述三极管Q2的发射极连接家庭电网供电电路，三极管Q2的基极连接电阻R4，电阻R4接地，三极管Q2的集电极连接继电器K1线圈，继电器K1开关的常闭触点连接备用电源电路，继电器K1开关的常开触点连接家庭电网供电电路，继电器K1串联有电阻R10，电阻R10另一端接地；

二极管D7阴极连接三极管Q2的集电极，二极管D7阳极接地；

所述二极管D7与继电器K1线圈和电阻R10并联。

进一步的，所述家庭停电识别电路包括三极管Q3、电阻R9、电阻R11、继电器K2和二极管D8；

所述三极管Q3的发射极连接家庭电网供电电路，三极管Q3的基极连接电阻R9，电阻R9接地，三极管Q3的集电极连接继电器K2线圈，继电器K2开关的常闭触点接地，继电器K2开关的常开触点连接家庭电网供电电路，继电器K2串联有电阻R11，电阻R11另一端接地；

二极管D8阴极连接三极管Q3的集电极，二极管D8阳极接地；

二极管D8与继电器K2线圈和电阻R11并联。

进一步的，所述备用电路包括太阳能电池板电路、稳压电路，锂电池充电电路，升压电路；

所述太阳能电池板电路连接稳压电路，稳压电路连接锂电池充电电路，锂电池充电电路连接升压电路，升压电路连接电源切换电路。

进一步的，所述还包括红外人体感应电路和火焰检测电路；

火焰检测电路连接主控芯片；

红外人体感应电路连接主控芯片。

进一步的，所述还包括烟雾可燃气体检测电路，烟雾可燃气体检测电路连接主控芯片。

进一步的，所述还包括DS18B20温度检测电路，DS18B20温度检测电路连接主控芯片。

进一步的，所述还包括液晶显示电路，液晶显示电路连接主控芯片。

进一步的，所述还包括按键设置电路，按键设置电路连接主控芯片。

进一步的，所述还包括时钟电路，时钟电路连接主控芯片。

相对于现有技术，本实用新型所述的基于单片机的家庭停电报警系统具有以下有益效果：

(1)本实用新型所述的基于单片机的家庭停电报警系统，一旦家庭意外停电，将触发报警信号，将家庭停时间及停电信号发送至用户手机，通知用户及时查找通电原因做好通电恢复工作。此外系统除停电报警功能外，家庭停电后系统利用备用电源仍能进行防火、防盗、燃气泄漏报警等。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的系统框图示意图；

图2为本实用新型实施例所述的单片机电路示意图；

图3为本实用新型实施例所述的USB电源电路示意图；

图4为本实用新型实施例所述的备用电源电路示意图；

图5为本实用新型实施例所述的TP4056芯片锂离子电池充电电路示意图；

图6为本实用新型实施例所述的CE8031升压电路示意图；

图7为本实用新型实施例所述的电源切换电路示意图；

图8为本实用新型实施例所述的按键设置电路示意图；

图9为本实用新型实施例所述的温度检测电路示意图；

图10为本实用新型实施例所述的红外人体感应电路示意图；

图11为本实用新型实施例所述的火焰检测电路示意图；

图12为本实用新型实施例所述的烟雾可燃气体检测电路示意图；

图13为本实用新型实施例所述的蜂鸣器报警电路示意图；

图14为本实用新型实施例所述的状态指示电路示意图；

图15为本实用新型实施例所述的时钟电路示意图；

图16为本实用新型实施例所述的家庭停电识别电路示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图16所示，基于单片机的家庭停电报警系统，包括主控芯片、报警电路、电源切换电路和用于为主控芯片供电的家庭电网供电电路、备用电源电路；

家庭电网供电电路、备用电源电路均连接电源切换电路，通过电源切换电路切换主控芯片的供电电路；

主控芯片以STC89C52单片机为控制核心；

所述家庭电网供电电路包括USB插头；

所述电源切换电路通过USB插头连接家庭电网，电源切换电路另一端连接主控芯片；

报警电路包括均与主控芯片连接的远程报警电路、蜂鸣器报警电路。

电源切换电路包括三极管Q2、继电器K1、电阻R4、电阻R10和二极管D7；

所述三极管Q2的发射极连接家庭电网供电电路，三极管Q2的基极连接电阻R4，电阻R4接地，三极管Q2的集电极连接继电器K1线圈，继电器K1开关的常闭触点连接备用电源电路，继电器K1开关的常开触点连接家庭电网供电电路，继电器K1串联有电阻R10，电阻R10另一端接地；

二极管D7阴极连接三极管Q2的集电极，二极管D7阳极接地；

所述二极管D7与继电器K1线圈和电阻R10并联；

所述主控芯片还连接有家庭停电识别电路；

家庭停电识别电路包括三极管Q3、电阻R9、电阻R11、继电器K2和二极管D8；

所述三极管Q3的发射极连接家庭电网供电电路，三极管Q3的基极连接电阻R9，电阻R9接地，三极管Q3的集电极连接继电器K2线圈，继电器K2开关的常闭触点接地，继电器K2开关的常开触点连接家庭电网供电电路，继电器K2串联有电阻R11，电阻R11另一端接地；

二极管D8阴极连接三极管Q3的集电极，二极管D8阳极接地；

二极管D8与继电器K2线圈和电阻R11并联。

所述备用电路包括太阳能电池板电路、稳压电路，锂电池充电电路，升压电路；

所述太阳能电池板电路连接稳压电路，稳压电路连接锂电池充电电路，锂电池充电电路连接升压电路，升压电路连接电源切换电路。

还包括火焰检测电路，火焰检测电路连接主控芯片。

还包括红外人体感应电路，红外人体感应电路连接主控芯片。

还包括烟雾可燃气体检测电路，烟雾可燃气体检测电路连接主控芯片。

还包括DS18B20温度检测电路，DS18B20温度检测电路连接主控芯片。

还包括液晶显示电路，液晶显示电路连接主控芯片。

还包括按键设置电路，按键设置电路连接主控芯片。

还包括时钟电路，时钟电路连接主控芯片。

基于单片机的家庭停电报警系统，主要包括单片机控制电路，时钟电路(DS302)，远程报警电路，太阳能电池板电路，锂电池充电电路，升压电路，稳压电路，火焰检测电路，红外人体感应电路，烟雾可燃气体检测电路，DS18B20温度检测电路，液晶显示电路，按键设置电路及燃气泄漏报警系统组成。一旦家庭意外停电，将触发报警信号，将家庭停时间及停电信号发送至用户手机，通知用户及时查找通电原因做好通电恢复工作。此外系统除停电报警功能外，家庭停电后系统利用备用电源仍能进行防火、防盗、燃气泄漏报警等；

系统控制电路：整个系统以STC89C52单片机为控制核心进行设计，单片机控制系统由晶振电路和复位电路组成，晶振电路为系统提供稳定的时钟脉冲由1个11.0592MHZ晶振(Y1)和两个30PF(C2、C3)电容组成，复位电路由一个0uf电容(C1)和一个10K电阻(R2)组成。

备用电源电路：该电路由太阳能电池板电路，稳压电路，锂电池充电电路，升压电路组成。

1)太阳能电池板电为9V的太阳能电池板作为发电元件，对应备用电源电路J1。

2)稳压电路采用LM7805芯片，稳压后经TP4056锂离子电池芯片设计的锂电池充电电路对3.7V进行充电，TP4056芯片充电电路，对应备用电源电路U4部分电路。该芯片采用PMOSFET构架，加上防倒冲电路，所以不需要外部隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节，以便在大功率操作或高温环境条件下对芯片温度加以限制，充电电压固定于4.2V，而充电电流可通过一个电阻器进行外部设置。当充电电流在达到最终浮充电压之后降至设定值1/10时，TP4056将自动终止充电循环。当输入电压被拿掉时，TP4056自动进入一个低电流状态，将电池漏电流降至2uA以下。TP4056在有电源时也可置于停机模式，将供电电流降至55uA。TP4056的其他特点包括电池温度检测、欠压闭锁、自动再充电和两个用于指示充电、结束的LED状态引脚。

升压电路：DC-DC升压模块实现3.7V锂电池的升压，升压到5V给系统供电。升压电路对应备用电源电路U5。CE8031是一种由基准电压源、振荡电路、比较器、PFM控制电路等构成的COMS升压DC/DC控制器，内置MOSFET使用保护电路，在开关管电流超过控制值时会自动断路，防止损坏。

电源转换电路：电源转换电路由PNP三极管、继电器、二极管组成，家庭正常未停电状态USB供电(VCC1)，三极管Q2导通，继电器K1吸合，单片机控制电路及外围电路此时利用USB电源供电，此时三极管Q3也导通，继电器K2吸合，单片机控制电路及外围电路单片机P2.3引脚接高电平信号。当家庭突然停电，三极管Q2未导通，继电器K1断开，系统采用备用电源进行供电(VCC2)，三极管Q3未导通，继电器K2断开，单片机P2.3引脚接低电平信号，单片机通过P2.3高低电平信号判断家庭是否断电，进而发出报警指令。

按键设置电路：设置系统报警参数，如温度报警值、烟雾可燃气体报警阈值；模式设置(设防或不设防)，设防状态有报警信息后通过GSM发送短信；时钟参数设置。四个按键分别与单片机的P1.0-P1.3进行连接。

温度检测电路：温度检测电路采用单总线数据传输温度传感器DS18B20温度传感器组成，家庭温度异常，通过报警阈值设置，触发报警信号。此电路温度传感器数据引脚和单片机的P1.5引脚进行连接。

红外人体感应电路：红外人体感应电路主要功能为，家庭无人时进行监控，主要用于家庭防盗功能，采用微型SR602人体感应热释电传感器，灵敏度高。传感器正常输出为低电平0V，检测到人员信息后输出3.3V高电平，最大检测距离为5米，该传感器信号输出引脚和单片机P1.4口进行连接。

火焰检测电路：火焰检测主要用于家庭意外着火进而实现报警信号触发，电路主要由红外接收传感器HY、LM393芯片及电位器R15组成，电位器R15可调节检测范围灵敏度，D9为该电路电源指示灯，D10为信号灯，当家庭意外着火D10由常亮转为熄灭状态，LM393输出引脚1由低电平转为高电平，单片机P1.6引脚检测电平信号高低，进而判断是否着火，进而通过单片机发出报警指令，通过短信通知户主。

烟雾可燃气体检测电路：烟雾选用MQ2烟雾传感器，可燃气体检测选用MQ6传感器，均为电压输出型烟雾传感器，传感器输出通过模拟量转数字量芯片ADC0832芯片进行模数转换，ADC0832芯片8位分辨率、双通道A/D转换芯片，与单片机之间采用串行通讯方式，最终将检测的烟雾可燃气体浓度转换成数字量，经单片机数据处理通过LCD1602进行数据显示。

蜂鸣器报警电路：报警电路采用5V有源蜂鸣器和PNP三极管组成，由报警信号触发后，可通过单片机P1.7口低电平信号触发蜂鸣器进行声音报警。

状态指定电路：状态指定电路由三个发光二极管D3、D4、D5组成，D3为正常工作指示灯绿色，D4为停电指示灯黄色，D5家庭防安防综合报警指示灯红色，综合报警包括烟雾可燃气体报警，温度报警，人员检测报警。三个指示灯分别和单片机P3.4、P3.3、P3.2连接。

液晶显示电路：显示电路选用LCD1602液晶，LCD 1602属于工业字符型液晶，能够同时显示16*02即32个字符。1602LCD液晶具有功耗低、显示内容丰富、清晰，显示信息量大，显示速度较快，主要用于显示实时时间，温度值，烟雾及可燃气体浓度值灯信息。电路设计将LCD1602的数据引脚和单片机的P0口进行连接，单片机的P0口作为输入输出口时需要接上拉电阻，设计中选用的上拉电阻是10K的排阻。控制引脚RS、R/W、EN分别与单片机的P2.5、P2.6、P2.7进行连接。对于LCD1602的背光灯通过调节滑动变阻器的电阻值来调节LCD屏幕的亮度。

时钟电路：时钟电路主要用于显示整个系统工作的实时时间，可以作为简易万年历进行使用，电路由32.768MHZ晶振Y2、DS1302时钟芯片和BT13.3V纽扣电池组成。DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码。DS1302芯片的接口电路中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。VCC1在单电源与电池供电的系统中提供低电源并提供低功率的电池备份。VCC2在双电源系统中提供主电源，在这种运用方式中VCC1连接到备份电源，以便在没有主电源的情况下能保存时间信息以及数据。DS1302由VCC1或VCC2两者中较大者供电。当VCC2大于VCC1+0.2V时，VCC2给DS1302供电。当VCC2小于VCC1时，DS1302由VCC1供电。单片机的P2.0、P2.1、P2.2分别于DS1302的CLK、DATA、RST引脚连接。

远程报警电路：远程报警电路采用短信通知形式，报警信息，主要由意外停电、意外人员进入、温度异常、检测到火焰、家庭烟雾浓度异常、可燃气体异常等信息。该部分电路选用SIM900A模块，具有TTL接口，该模块与单片机的RXD、TXD引脚进行连接，进行串口通讯。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：包括主控芯片、报警电路、电源切换电路和用于为主控芯片供电的家庭电网供电电路、备用电源电路；

家庭电网供电电路、备用电源电路均连接电源切换电路，通过电源切换电路切换主控芯片的供电电路；

所述家庭电网供电电路包括USB插头；

所述电源切换电路通过USB插头连接家庭电网，电源切换电路另一端连接主控芯片；

报警电路包括均与主控芯片连接的远程报警电路、蜂鸣器报警电路；

所述主控芯片还连接有家庭停电识别电路。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：电源切换电路包括三极管Q2、继电器K1、电阻R4、电阻R10和二极管D7；

所述三极管Q2的发射极连接家庭电网供电电路，三极管Q2的基极连接电阻R4，电阻R4接地，三极管Q2的集电极连接继电器K1线圈，继电器K1开关的常闭触点连接备用电源电路，继电器K1开关的常开触点连接家庭电网供电电路，继电器K1串联有电阻R10，电阻R10另一端接地；

二极管D7阴极连接三极管Q2的集电极，二极管D7阳极接地；

所述二极管D7与继电器K1线圈和电阻R10并联。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：家庭停电识别电路包括三极管Q3、电阻R9、电阻R11、继电器K2和二极管D8；

所述三极管Q3的发射极连接家庭电网供电电路，三极管Q3的基极连接电阻R9，电阻R9接地，三极管Q3的集电极连接继电器K2线圈，继电器K2开关的常闭触点接地，继电器K2开关的常开触点连接家庭电网供电电路，继电器K2串联有电阻R11，电阻R11另一端接地；

二极管D8阴极连接三极管Q3的集电极，二极管D8阳极接地；

二极管D8与继电器K2线圈和电阻R11并联。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：所述备用电源电路包括太阳能电池板电路、稳压电路，锂电池充电电路，升压电路；

所述太阳能电池板电路连接稳压电路，稳压电路连接锂电池充电电路，锂电池充电电路连接升压电路，升压电路连接电源切换电路。

5.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：还包括红外人体感应电路和火焰检测电路；

火焰检测电路连接主控芯片；

红外人体感应电路连接主控芯片。

6.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：还包括烟雾可燃气体检测电路，烟雾可燃气体检测电路连接主控芯片。

7.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：还包括DS18B20温度检测电路，DS18B20温度检测电路连接主控芯片。

8.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：还包括液晶显示电路，液晶显示电路连接主控芯片。

9.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：还包括按键设置电路，按键设置电路连接主控芯片。

10.根据权利要求1所述的基于单片机的家庭停电报警系统，其特征在于：还包括时钟电路，时钟电路连接主控芯片。

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