诗的结尾创建的主题

声明：本项目为自研，（前端是小伙伴帮忙做的）开发不易，大家点点赞支持一下主播吧（目前网上没有看到基于51的mqtt相关项目，感觉51搞这些太容易超内存了，并且大佬都在搞32）本博客不包含emqx的搭建教程，不会搭建emqx的可以先看这个博主的视频： <a href="http:// https://b23.tv/fuq6wbk" target="_blank" rel="noopener noreferrer">https://b23.tv/fuq6wbk</a>结尾附网盘链接<h2>项目概述</h2>本项目基于STC89C52RC单片机，结合ESP8266 WiFi模块、DHT11温湿度传感器、MQ-2气体传感器等硬件，设计并实现了一个智能火灾报警系统。系统能够实时监测环境温湿度和可燃气体浓度，通过MQTT协议将数据上传到云平台，并支持远程报警和阈值设置。 <img src="/assets/uploads/files/1785077888776-image.png" alt="image.png" data-size="large" /><h2>系统架构</h2><h3>硬件组成</h3><ul><li>主控芯片：STC89C52RC单片机</li><li>通信模块：ESP8266 WiFi模块（ESP-01S）</li><li>传感器：<ul><li>DHT11温湿度传感器</li><li>MQ-2气体浓度传感器</li></ul></li><li>AD/DA转换模块：PCF8591转换模块</li><li>显示模块：LCD1602液晶显示屏</li><li>报警模块：蜂鸣器、LED报警灯</li></ul><h3>软件架构</h3><ul><li>开发环境：Keil C51</li><li>通信协议：MQTT</li><li>数据格式：JSON</li></ul><h2>PCB设计</h2>1.原理图<img src="/assets/uploads/files/1785077910964-image.png" alt="image.png" data-size="large" />2.PCB<img src="/assets/uploads/files/1785078011677-image.png" alt="image.png" data-size="large" /><h2>核心功能实现</h2><h3>1. 传感器数据采集</h3>1.mq2烟雾传感器 <blockquote><code></code><code></code>#include "mq2.h'' #include "i2c.h"#define PCF8591_ADDR 0x90 // PCF8591 I2C地址 // 读取PCF8591指定通道的模拟值（MQ2接通道0）unsigned char MQ2_ReadByte(unsigned char Channel){ unsigned char Data; I2C_Start(); I2C_SendByte(PCF8591_ADDR); // 写地址</blockquote> 2.dht11温湿度传感器 <pre><code>#include "dht11.h" #include <intrins.h> // 30us延时 void DHT11_Delay30us(void) { unsigned char i; i = 12; while (--i); } // 40us延时 void DHT11_Delay40us(void) { unsigned char i; i = 17; while (--i); } uint8_t DHT11_Init(void) { DHT11_DQ = 1; DHT11_DQ = 0; Delay_xms(20); // 至少给18ms DHT11_DQ = 1; DHT11_Delay30us(); if(DHT11_DQ == 0) { while(DHT11_DQ == 0); while(DHT11_DQ == 1); return 0; } return 1; } uint8_t DHT11_ReceiveByte(void) { uint8_t i, Byte = 0x00; for(i=0; i<8; i++) { Byte <<= 1; while(DHT11_DQ == 0); DHT11_Delay40us(); if(DHT11_DQ == 1) Byte |= 0x01; while(DHT11_DQ == 1); } return Byte; } uint8_t DHT11_GetData(uint8_t *Humi_H, uint8_t *Humi_L, uint8_t *Temp_H, uint8_t *Temp_L) { uint8_t i, Buffer[5]; if(DHT11_Init() == 0) { for(i=0; i<5; i++) Buffer[i] = DHT11_ReceiveByte(); if(Buffer[0] + Buffer[1] + Buffer[2] + Buffer[3] == Buffer[4]) { *Humi_H = Buffer[0]; *Humi_L = Buffer[1]; *Temp_H = Buffer[2]; *Temp_L = Buffer[3]; return 0; } } return 1; } </code></pre> <pre><code>#ifndef DHT11_H #define DHT11_H #include <reg52.h> #include "delay.h" typedef unsigned char uint8_t; sbit DHT11_DQ = P2^0; // 引脚设置 uint8_t DHT11_Init(void); uint8_t DHT11_ReceiveByte(void); uint8_t DHT11_GetData(uint8_t *Humi_H, uint8_t *Humi_L, uint8_t *Temp_H, uint8_t *Temp_L); #endif </code></pre> <h3>2. ESP8266 MQTT通信</h3>注意：客户端ID随意但是必须唯一，用户名称和密码就是自己在emqx上设置的 <img src="/assets/uploads/files/1785078045468-image.png" alt="image.png" data-size="large" />注意：mqtt的IP地址用ipconfig查看不了，可以用网络调试助手等软件看，不知道是哪个可以先用串口调试ESP8266，发送AT指令连接尝试：（串口发送AT指令记得末尾加上换行）<blockquote>AT+CWMODE=1AT+CWJAP="WiFi名","WiFi密码"AT+MQTTUSERCFG=0,1,"客户端ID","用户名","密码",0,0,""AT+MQTTCONN=0,"mqtt的IP地址",1883,0</blockquote>网络调试助手：<img src="/assets/uploads/files/1785078101073-image.png" alt="image.png" data-size="large" />esp8266.c <pre><code>#include "esp8266.h" #include <reg52.h> #include "lcd1602.h" #include "usart.h" #include "delay.h" #include "time.h" // 硬件引脚定义 sbit WIFI_RST = P1^7; // ESP8266复位 sbit Bee = P1^6; // 蜂鸣器 sbit ALARM_LED= P1^5; // 报警灯 // 全局变量：传感器数据 unsigned char Humi_H, Temp_H, Gas; unsigned char Threshold = 29; // 温度报警阈值 // ESP8266初始化连接MQTT（使用AT指令） void ESP_conect_sev(void) { // ESP8266复位 WIFI_RST = 0; Delay_xms(1000); WIFI_RST = 1; Delay_xms(1000); // 本地MQTT AT指令配置 uart1_sendstring("AT+CWMODE=1\r\n"); Delay_xms(1000); uart1_sendstring("AT+CWJAP=\"WiFi名\",\"密码\"\r\n"); // 连接WiFi Delay_xms(2000); uart1_sendstring("AT+MQTTUSERCFG=0,1,\"客户端ID\",\"用户名\",\"密码\",0,0,\"\"\r\n"); // MQTT用户配置 Delay_xms(1000); uart1_sendstring("AT+MQTTCONN=0,\"IP地址\",1883,0\r\n"); // 连接MQTT服务器 Delay_xms(2000); } // 数字转字符串（发送数据用） void num_to_str(unsigned char num, unsigned char *num_str1) { if(num != 0) { unsigned int num_temp = num; unsigned char cnt = 0; while(num_temp) { cnt++; num_temp /= 10; } num_temp = num; while(cnt) { cnt--; num_str1[cnt] = (num_temp % 10) + 48; num_temp /= 10; } } else { num_str1[0] = '0'; } } // 发送第一个传感器数据（湿度） void first_data(unsigned char *str2, unsigned char num) { unsigned char str1[3] = {0}; // MQTT发布主题：testtopic/1，保留JSON数据格式 uart1_sendstring("AT+MQTTPUB=0,"testtopic/1","{\""); uart1_sendstring(str2); uart1_sendstring("\":"); num_to_str(num, str1); uart1_sendstring(str1); } // 追加传感器数据（温度、气体浓度） void add_data(unsigned char *str2, unsigned char num) { unsigned char str1[3] = {0}; uart1_sendstring("\,\""); uart1_sendstring(str2); uart1_sendstring("\":"); num_to_str(num, str1); uart1_sendstring(str1); } // 每秒发送传感器数据到MQTT void ESP_send_data(void) { if(time0_ms > 1000) // 1秒发送一次 { first_data(APP_Humi, Humi_H); // 湿度 add_data(APP_Temp, Temp_H); // 温度 add_data(APP_Gas, Gas); // 气体浓度 uart1_sendstring("}",0,0\r\n"); Delay_xms(200); uart1_sendstring("AT+MQTTPUB=0,"订阅主题名",""); if(Gas > 50 || Temp_H > Threshold) { uart1_sendstring("fire"); // 报警发送fire } else { uart1_sendstring("normal");// 正常发送normal } uart1_sendstring("",0,0\r\n"); Delay_xms(200); time0_ms = 0; // 重置定时器 } } // 字符串比较 bit str_cmp(char *str1, char *str2, char len) { char *str3 = str1; char *str4 = str2; while(len) { if(*str3 != *str4) return 0; len--; str3++; str4++; } return 1; } // 字符串转数字 int str_to_num(char *str1) { unsigned char num = 0; while(*str1 >= '0' && *str1 <= '9') { num += (*str1) - 48; str1++; if(!(*str1 >= '0' && *str1 <= '9')) break; num *= 10; } return num; } // 处理本地MQTT下发指令 unsigned char Deliver_num; void Proces_distribut_data(void) { unsigned char i; // C89：提前声明循环变量，修复语法错误 if(RX_ok) // 接收完成 { Deliver_num = str_to_num(Deliver_data); // 解析指令数值 // 仅保留温度阈值修改逻辑（可扩展其他本地指令） if(str_cmp(Deliver_identifier, APP_Threshold, 8)) { Threshold = Deliver_num; } // 清空接收缓存 for(i=0; i<6; i++) { Deliver_identifier[i] = 0; } for(i=0; i<4; i++) { Deliver_data[i] = 0; } Deliver_cnt = 0; Deliver_data_cnt = 0; RX_ok = 0; } } // 传感器报警逻辑（气体浓度/温度过高） void Alarm_Check(void) { if(Gas > 50 || Temp_H > Threshold) // 气体浓度>阈值或温度>阈值 { LCD_ShowString(2, 7, "fire!"); Bee = 0; // 蜂鸣器响 ALARM_LED = 1; // 报警灯亮 } else { LCD_ShowString(2, 7, " "); Bee = 1; // 蜂鸣器关 ALARM_LED = 0; // 报警灯灭 } } </code></pre> esp8266.h <pre><code>#ifndef ESP8266_H #define ESP8266_H #include <reg52.h> #include "usart.h" #include "time.h" // 传感器数据宏定义 #define APP_Humi "Humi" // 湿度 #define APP_Temp "Temp" // 温度 #define APP_Gas "Gas" // 气体浓度 #define APP_Threshold "Threshold" // 温度阈值 extern unsigned char Humi_H, Temp_H, Gas; extern unsigned char Threshold; void ESP_conect_sev(void); void ESP_send_data(void); void num_to_str(unsigned char num, unsigned char *num_str1); bit str_cmp(char *str1, char *str2, char len); int str_to_num(char *str1); void Proces_distribut_data(void); void Alarm_Check(void); void first_data(unsigned char *str2, unsigned char num); void add_data(unsigned char *str2, unsigned char num); #endif </code></pre> <h2>关键技术点</h2><h3>1. 数据格式转换</h3>由于51的时钟频率差异（11.0592MHz相比32性能相差数十倍，所以数字转换算法必须极度优化，我在这个问题上卡了两天，后面查到一种比较好的轻量级数字转换算法 <pre><code>void num_to_str(unsigned char num, unsigned char *num_str1) { if(num != 0) { unsigned int num_temp = num; unsigned char cnt = 0; while(num_temp) { cnt++; num_temp /= 10; } num_temp = num; while(cnt) { cnt--; num_str1[cnt] = (num_temp % 10) + 48; num_temp /= 10; } } else { num_str1[0] = '0'; } }</code></pre> <h3>2. JSON数据构造</h3>由于51单片机内存限制，无法使用标准库，需要采用手动构造JSON格式数据： <pre><code>void first_data(unsigned char *str2, unsigned char num) { unsigned char str1[3] = {0}; // MQTT发布主题：testtopic/1，保留JSON数据格式 uart1_sendstring("AT+MQTTPUB=0,"testtopic/1","{\""); uart1_sendstring(str2); uart1_sendstring("\":"); num_to_str(num, str1); uart1_sendstring(str1); }</code></pre> <h3>3. 中断处理的能力限制</h3>51单片机中断向量少，响应慢。32则有着丰富的中断源，NVIC优先级管理 <pre><code>void UART1_IRQ_Handle(void) interrupt 4 using 1 { if (TI) { TI = 0; uart1_busy = 0; // 只做标志位操作 } if (RI) { Pro_deliver_data(); // 立即处理，不缓存 RI = 0; } }</code></pre> <h2>系统特点</h2><ol> <li> 实时监测：持续监控环境参数 </li> <li> 双重报警：本地声光报警 + 远程状态推送 </li> <li> 远程控制：支持通过MQTT修改报警阈值 </li> <li> 稳定可靠：采用工业级传感器和成熟的通信协议 </li> <li> 低成本：基于廉价硬件组件 </li> </ol><h2>应用场景</h2><ul> <li> 家庭火灾预警 </li> <li> 仓库环境监控 </li> <li> 实验室安全监测 </li> <li> 工业生产环境监控 </li> </ul><h2>总结</h2>本系统成功实现了基于51单片机和ESP8266的智能火灾报警功能，展示了如何将传统单片机与现代物联网技术相结合。系统具有良好的实用性和扩展性，为小型化、低成本的智能安防系统开发提供了参考方案。<hr />网盘链接: <a href="https://pan.baidu.com/s/1cfd2bHt5SNVlaVzUCct9XQ " target="_blank" rel="noopener noreferrer">https://pan.baidu.com/s/1cfd2bHt5SNVlaVzUCct9XQ </a>提取码: sdjw 欢迎在评论区或群留言讨论！

诗的结尾

主题

51单片机+ESP8266连接mqtt的智能火灾报警系统设计与实现