石玉軍，向根祥，張招

（河西學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

宿舍智能防盜防火報警系統(tǒng)

石玉軍，向根祥，張招

（河西學(xué)院，甘肅 張掖 734000）

設(shè)計了一種基于STC89C52RC單片機控制的智能防盜防火報警系統(tǒng)。通過單片機控制煙霧傳感器、熱釋電紅外傳感器和光電門實現(xiàn)了火災(zāi)檢測、人體檢測、人員出入宿舍情況的檢測，并將檢測到的信號進行處理，實現(xiàn)了宿舍無人提示鎖門以及出現(xiàn)警情進行聲光報警的功能。報警后通過矩陣式鍵盤輸入密碼進行警報的解除，并在LCD1602液晶屏上實時顯示檢測情況和各種提示信息。利用單片機內(nèi)置EEPROM存儲數(shù)據(jù)實現(xiàn)掉電不丟失數(shù)據(jù)；通過無線模塊實現(xiàn)了異地監(jiān)控。

單片機；傳感器；聲光報警；防火報警；異地監(jiān)控

0 引 言

近年來，隨著各高校招生規(guī)模地擴大，在校人數(shù)的快速增長，宿舍內(nèi)的安全隱患也越來越多。由于同學(xué)們安全意識不強，私拉電線、違章使用大功率用電器、外出不鎖門等行為引發(fā)事件危害著學(xué)生的財產(chǎn)和生命安全。而傳統(tǒng)的防范措施存在很大的弊端，比如當(dāng)事故發(fā)生時，防護鐵門、鐵欄桿就會成為人們逃生的最大障礙［1］。而采用智能防火防盜報警系統(tǒng)，便能很好地解決此類問題。目前市場上已有多種防火防盜系統(tǒng)，如用于防火災(zāi)事故的煙霧、溫度檢測報警系統(tǒng)，用于防盜的攝像監(jiān)控系統(tǒng)，聲響、震動檢測報警系統(tǒng)等，但這些系統(tǒng)功能單一、各自獨立，適應(yīng)性差，如果將各種報警系統(tǒng)都安裝齊全，則因設(shè)備龐大，安裝麻煩成本太高，對大學(xué)生來講也是無法承受的。由于目前報警系統(tǒng)存在的這些缺陷，導(dǎo)致宿舍發(fā)生火災(zāi)、搶劫、偷盜等重大事故時不能立即報警，失去最佳施救時機［2－6］。因此針對學(xué)生宿舍，從低成本的角度出發(fā)設(shè)計制作一種防盜防火報警器是很有必要的。

1 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

利用51單片機處理傳感器檢測到的信號進行智能控制。如圖1為智能防盜防火系統(tǒng)的框圖。傳感器將檢測到的信號輸入單片機，單片機通過各個傳感器輸入的信號控制液晶屏顯示信息和報警系統(tǒng)，矩陣鍵盤可以輸入密碼完成解警，查詢等功能，宿舍無人時可提示鎖門，通過無線模塊還可以實現(xiàn)異地監(jiān)控。

圖1 單片機方案系統(tǒng)框圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2．1 熱釋電紅外傳感器模塊

熱釋電紅外（PIR）傳感器，是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線的新型高靈敏度紅外探測元件。它以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，它產(chǎn)生的信號通過BISS0001［7］芯片進行放大處理。用光敏電阻來檢測環(huán)境照度。當(dāng)作為照明控制時，若環(huán)境較明亮，電阻值會降低，使輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號。選擇開關(guān)選擇工作方式，當(dāng)開關(guān)與芯片的2端連通時，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當(dāng)開關(guān)與芯片的1端連通時，芯片則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。輸出延遲時間由外部的電阻和電容的大小調(diào)整；觸發(fā)封鎖時間由外部的電阻和電容的大小調(diào)整。

2．2 煙霧傳感器模塊

MQ－2煙霧傳感器和LM393構(gòu)成檢測電路，經(jīng)過煙霧傳感器后的電壓與電源電壓經(jīng)過可變電阻分壓后的電壓比較，超過則產(chǎn)生低電平。調(diào)節(jié)可變電阻則可以改變產(chǎn)生信號的煙霧濃度的閥值。

2．3 聲光報警系統(tǒng)設(shè)計

光報警電路由NE555和CD4017構(gòu)成，CD4017是十進制計數(shù)器／脈沖分配器，NE555產(chǎn)生的脈沖頻率信號連接到CD4017的CLK端，由CD4017進行計數(shù)控制發(fā)光二級管循環(huán)閃爍發(fā)光，當(dāng)煙霧傳感器、熱釋電人體紅外傳感器檢測到信號時，通過單片機I／O口控制繼電器的吸合達到控制此電路報警的效果。

2．4 檢測人員出入情況—光電門

光電門原理簡單，由一個發(fā)光體通電照射光敏電阻即可，無光照射時光敏電阻阻值很大相當(dāng)于按鍵斷開，有光照射時則相當(dāng)于按鍵閉合，利用人由里到外和由外到里的順序不同，我們利用兩個光電門來完成宿舍內(nèi)人員的進出檢測和人數(shù)的計數(shù)。采用紅色高聚光發(fā)光體是由于其良好的聚光度，很長的距離仍然是一束光而不會發(fā)散。

2．5 無線模塊電路圖

NRF24L01＋無線模塊工作在半雙工模式［8］，它具有SPI接口可以利用單片機的硬件SPI口連接或用單片機I／O口模擬SPI進行連接（所選單片機無SPI接口利用軟件模擬），其工作電壓為3．3 V，不能直接與51系列單片機I／O口相連，根據(jù)經(jīng)驗相連的數(shù)據(jù)線接1 k的限流電阻，使用AMS1117－3．3穩(wěn)壓管提供所需電壓。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)總流程如圖2所示。

4 仿真測試

仿真采用Protues軟件，仿真軟件內(nèi)無煙霧傳感器、熱釋電紅外傳感器和光電門，仿真時均用輕觸開關(guān)代替。而語音提示及聲光報警電路都用發(fā)光二極管代替，設(shè)計電路語音模塊觸發(fā)為下降沿觸發(fā)，平時指示燈狀態(tài)為長亮狀態(tài)，觸發(fā)時快速閃爍一下。需說明的是紅外傳感器和光電門在正常狀態(tài)輸出高電平，所以三個按鍵均是常閉狀態(tài)，觸發(fā)時斷開再按下即可。

5 總結(jié)與展望

本設(shè)計與制作經(jīng)過軟件仿真、硬件設(shè)計以及軟硬件結(jié)合調(diào)試，目前基本達到了預(yù)期的要求。在這次設(shè)計電路過程中，電路設(shè)計方案做過多次修改與調(diào)整，通過這些修改與調(diào)整，使電路的各項技術(shù)指標得到了不斷的提升；測試系統(tǒng)功能時通過對熱釋電人體紅外傳感器與火焰煙霧傳感以及光電門的調(diào)試，可知智能防盜防火報警系統(tǒng)的總體方案設(shè)計基本正確、可行，其主要功能基本得以實現(xiàn)。防火防盜檢測有效，宿舍人員進出情況能夠記錄并顯示，異地通信有效，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低，實用效果良好為將來系統(tǒng)產(chǎn)品化打下了良好的基礎(chǔ)。

圖2 系統(tǒng)總流程圖

［1］王至秋．宿舍智能防火防盜報警系統(tǒng)［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（17）：141－143．

［2］ 楊萬能，陳景衛(wèi)，唐匯淑．一種有圖像存儲發(fā)送功能的防火防盜報警系統(tǒng)：中國湖南，CN1655198［P］．2005－08－17．

［3］ 邱世超，范雯惠，譚婷月，等．一種宿舍防火防盜報警系統(tǒng)：中國河北，CN202495130U［P］．2012－10－17．

［4］ 曾志輝，呂輝，李寅，等．家庭智能化防火防盜報警系統(tǒng)設(shè)計［J］．河南理工大學(xué)學(xué)報，2009，28（2）：207－210．

［5］ 陳經(jīng)緯．小區(qū)智能防火防盜報警系統(tǒng)的構(gòu)建［J］．產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，10（16）：49－50．

［6］肖懷春．基于AT89S51為核心的防火防盜報警器的研究與設(shè)計［D］．江西：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011．

［7］宋保業(yè)．基于BISS0001的熱釋電紅外開關(guān)［J］．電子元器件應(yīng)用，2007，9（7）：1－4．

［8］郝紅安．555集成電路實用大全［M］．上海：上海科學(xué)普及出版社，1996．

An Intelligent Theft and Fire Alarm System Used in the Dorm itory

SHIYu-jun，XIANG Gen-xiang，ZHANG Zhao
（Hexi College，Zhangye Gansu 734000，China）

This paper designs an intelligent theft and fire alarm system based on single chip STC89C52RC，which through the single chip controls the smoke sensor，pyro-electric infrared sensors and photoelectric gate to realize fire detection，human body detection and personnel entry into and exit from the dormitory，and processes detected signal to realize door locking without promptaswell as sound and lightalarm in alert situation．The alarm can be cancelled by giving a password in thematrix keyboard，and LCD1602 givesa realtime display of the detection and promptings．Data stored in the EEPROM of the single chip are used to avoid data loss in case of power break．Remotemonitoring is realized through the wirelessmodule．

single chip；sensor；sound and light alarm；fire alarm；remotemonitoring

10．3969／j·issn．1000－3886．2014．04．029

TP391．8

A

1000－3886（2014）04－0085－02

石玉軍（1972－），男，甘肅民勤人，碩士，高級實驗師，專業(yè)：自動控制。

定稿日期：2013－12－05