濱州學(xué)院電氣工程系 靳 鶴 高聯(lián)學(xué) 陳汝兵 孫景旭 于淳瀟

宿舍智能防火防盜報警系統(tǒng)

濱州學(xué)院電氣工程系 靳 鶴 高聯(lián)學(xué) 陳汝兵 孫景旭 于淳瀟

本系統(tǒng)以應(yīng)用ATmega16單片機(jī)對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了對各房間子系統(tǒng)的全面監(jiān)測。在子系統(tǒng)中通過各種傳感器不明火災(zāi)、可疑人員進(jìn)入進(jìn)行監(jiān)控，大量無線通信設(shè)備的使用實(shí)現(xiàn)了異地監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智能化，無線追蹤技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了宿舍貴重物品進(jìn)出的檢測。

ATmega16；無線追蹤；監(jiān)控

1 方案的整體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)非常適合在學(xué)生宿舍中安裝，它能夠全天候的對宿舍的安全情況進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)有異常出現(xiàn)時，它將會發(fā)出報警信號。如圖1所示為系統(tǒng)的總體框圖。

3個信號及3個房間總控臺無線通訊ATmega16單片機(jī)熱釋電傳感器煙霧傳感器光電開關(guān)EAS聲光報警顯示電路無線收ATmega16單片機(jī)無線收發(fā)聲光報警顯示電路上位機(jī)鍵盤輸入鍵盤輸入。

圖1 總體設(shè)計(jì)框圖

1.1 穩(wěn)壓電源模塊

常采用開關(guān)穩(wěn)壓芯片AS1015，該芯片的其優(yōu)點(diǎn)非常明顯，通過調(diào)節(jié)電位器可實(shí)現(xiàn)輸出電壓連續(xù)可調(diào)，壓差為0且熱穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是電磁兼容有可能對系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響。

1.2 主控制器模塊

本系統(tǒng)采用ATmega16單片機(jī)作主控制芯片。ATmega16單片機(jī)具有能耗低、速度快、保密性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，并且具有非常豐富的集成資源。

1.3 異地監(jiān)控電路

為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)、從機(jī)之間的無線通信，我們采用ZigBee模塊中的ZM2410，把它的工作頻段為設(shè)為2.4GHz，這樣它就具有了250kbit/s和500kbit/s的傳輸速率，只要傳輸距離在1公里范圍以內(nèi)，便可自組織網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性強(qiáng)且傳輸量大。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 總控制臺設(shè)計(jì)

總控制臺以ATmega16芯片作為主控芯片，通過zigbee模塊使用串口通信完成對各個房間的子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，芯片與上位機(jī)進(jìn)行對接，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對系統(tǒng)的控制。

2．1．1 電源電路設(shè)計(jì)

為了提高系統(tǒng)的性能，我們采用了AS1015開關(guān)穩(wěn)壓電源作為主電源，同時為了滿足AS1015開關(guān)穩(wěn)壓電源的電磁兼容性，我們采用了濾波性能好的鉭電容，開關(guān)頻率、穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率得到了有效改善，圖2為AS1015穩(wěn)壓電源電路圖。

本系統(tǒng)需要3.3V、5V、12V的電源，R3電阻選用歐姆金屬膜型的，R1選用歐姆的可調(diào)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

為了更好的實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的功能，我們需要慎重選擇儲能電感?？刂崎_關(guān)只有在關(guān)斷期間才能向負(fù)載提供能量，因負(fù)載電流只有儲能電流的1/4。

Io為負(fù)載的電流，當(dāng)占空比為0.5時，大小為最大電流的1/4。T為工作周期，根據(jù)以上分析得：

2．1．2 總控制系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)（見圖3）

為了實(shí)現(xiàn)對信號的實(shí)時監(jiān)控，ATmega16主控芯片所接收到的信號經(jīng)過數(shù)據(jù)處理設(shè)備處理后將信號反饋回子系統(tǒng)，同時接受上位機(jī)的控制信號。

圖2 AS1015穩(wěn)壓電源電路圖

圖3 總控制系統(tǒng)電路電路圖

圖4 PT2262工作原理圖

圖5 PT2272工作原理圖

2.2 宿舍監(jiān)控子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該子系統(tǒng)通過煙霧傳感器、熱釋電傳感器以及光電開關(guān)對宿舍的整體情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并將異信號據(jù)通過nRF24L01傳給總控制臺，同時聲光報警器發(fā)出報警信號，如果出現(xiàn)誤報可實(shí)現(xiàn)密碼解警。

2．2．1 貴重物品檢測電路的設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)對貴重物品的檢測，確保宿舍貴重物品的安全，采用PT2262/2272檢測器和解碼器對貴重物品進(jìn)行檢測。PT2262檢測器發(fā)出編碼信號，PT2272解碼芯片收到信號后，VT腳輸出高電平，PT2262電路圖如圖4所示。

圖5為子系統(tǒng)中PT2272的電路，PT2272作為信號接收裝置，以實(shí)時接收編碼信號，并在信號強(qiáng)度小于限定值時觸發(fā)MCU模塊進(jìn)行警報。

2．2．2 宿舍監(jiān)控子系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備的設(shè)計(jì)

宿舍監(jiān)控子系統(tǒng)由EAS檢查裝置、煙霧傳感器、熱釋電傳感器、光電開關(guān)及矩陣鍵盤組成，熱釋電傳感器BIS001的檢測距離大于等于5米。檢測數(shù)據(jù)保存在ATmega16內(nèi)部EEPROM，而矩陣鍵盤則實(shí)現(xiàn)了按鍵控制和密碼解警。

3 總結(jié)

該智能監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了宿舍的防火、防盜以及報警功能。大量的高靈敏性傳探測器的使用實(shí)現(xiàn)了對整個片區(qū)的無死角監(jiān)測，大量無線通信設(shè)備的使用實(shí)現(xiàn)了異地監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的智能化，上位機(jī)技術(shù)的引用實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)對系統(tǒng)的智能控制和管理，更有效的防止宿舍以外情況的出現(xiàn)。

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本文受國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號：1214090307。