張曉培 常二框

（1.欽州學院機械與船舶海洋工程學院，廣西欽州 535011；2.平頂山市工業(yè)學校計算機部，河南平頂山 467000）

智能住宅小區(qū)安防系統(tǒng)的設計

張曉培1常二框2

（1.欽州學院機械與船舶海洋工程學院，廣西欽州 535011；2.平頂山市工業(yè)學校計算機部，河南平頂山 467000）

為了提高住宅小區(qū)智能化水平，針對住宅小區(qū)所面臨的盜竊、火災及煤氣泄漏等安全問題，設計基于STC89C52單片機為控制核心的小區(qū)安防系統(tǒng)。在進行需求分析的前提下，采用集成芯片LM393、MQ-5氣體傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、DS18B20溫度傳感器組成檢測電路，上位機實時顯示監(jiān)測信息。該系統(tǒng)可檢測并顯示火災、煤氣泄漏及室內(nèi)盜竊等安全方面的突發(fā)事件，并具有聲光報警的功能，有效地提高了小區(qū)安防的智能化水平。

住宅小區(qū)；安防系統(tǒng)；單片機；傳感器；聲光報警

隨著信息化技術的發(fā)展，智能住宅小區(qū)已經(jīng)進入人們的生活中，安防報警系統(tǒng)作為重要的組成部分，其穩(wěn)定、有效、自動化程度的日益完善和提高顯得愈發(fā)重要。智能化安防技術主要是其相關內(nèi)容數(shù)據(jù)的處理和服務等［1，2］。將影響人們生命財產(chǎn)安全的煤氣泄漏、入戶盜竊、火災等因素，通過檢測裝置進行實時的信號采集，傳輸至上位機，搭建起由非法入室報警、火災報警和煤氣泄漏監(jiān)測等組成智能住宅小區(qū)安防系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設計

智能住宅小區(qū)安防系統(tǒng)以STC89C52單片機為控制器，由火焰檢測電路、氣體檢測電路、紅外檢測電路、聲光報警電路和上位機組成。單片機通過傳感器采集現(xiàn)場的安全情況，把現(xiàn)場的狀況通過通信的方式傳給上位機，并實時顯示到上位機中。

2 系統(tǒng)的硬件設計

2.1 MQ-5氣體傳感器檢測電路

MQ-5氣體傳感器是用來檢測氣體的濃度，通過調(diào)節(jié)可變電阻的大小來模擬氣體濃度的變化。通過滑動變阻器給電壓比較器設定參考電壓，傳感器檢測信號從電壓比較器的正向輸入端輸入，當比較器輸出高電平時，單片機的P2.5口接收到這個信號時確定危險信號并做出危險提示。

2.2 火焰信號檢測電路設計

火焰探頭輸出信號是模擬量，其輸出端作為電壓比較器的反向輸入端，這樣通過LM393處理過后的數(shù)字信號直接接單片機的P2.1引腳。LED1為電源指示燈，提示傳感器是都可以工作，正常情況下是點亮的。LED2為輸出指示燈，可以指示輸入到單片機的電平信號，也便于在實際測試時觀察其工作狀態(tài)，R8是限流電阻，防止電流過大損壞指示燈。

2.3 溫度傳感器電路設計

本設計采用了DS18B20數(shù)字式的溫度傳感器，通過P2.0與單片機進行連接。

2.4 紅外發(fā)射接收電路設計

紅外發(fā)射管AT205的工作電流一般為5mA左右，使用中長時間超過額定電流工作會造成器件損壞，所以設計添加了限流電阻R2，實際使用中，如若要提高發(fā)射距離，可以通過改變此電阻的阻值來完成。接收管AT405工作時需要接反向電壓，為提高感應距離，運用三極管放大接收電流，提高接收電路的靈敏度。

2.5 聲光報警電路設計

報警電路利用蜂鳴器和發(fā)光二極管實現(xiàn)。LED燈如果直接通過高電平，電流較大，會損壞LED，所以設計了限流電阻R1，另一端與單片機端口P0.0、P0.1、P0.2連接，通過程序控制單片機的電平輸出，低電平時點亮LED，高電平熄滅LED。蜂鳴器直接通過單片機引腳控制因為電流太小而聲音太弱，經(jīng)三極管放大后蜂鳴器的響度得到提高。

2.6 串口通信設計

單片機完成數(shù)據(jù)采集后，需要通過串行口把數(shù)據(jù)信息傳輸給上位機，51系列單片機的串口電平與PC上位機的串口電平標準不一致，所以單片機與PC上位機之間通信需要進行電平的轉(zhuǎn)換，本設計中采PL2303芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

3 系統(tǒng)的軟件設計

3.1 單片機程序流程圖的設計

本系統(tǒng)的主程序流程圖如圖1所示，其包括系統(tǒng)檢測是否有入室盜竊、火災和煤氣泄露等幾種突發(fā)情況。

MQ-5氣體傳感器實時檢測是否有煤氣泄露，如果檢測到有泄露情況，單片機發(fā)送特定數(shù)據(jù)給上位機，上位機顯示泄漏，同時蜂鳴器報警，標志煤氣泄漏的LED點亮，否則顯示正常；溫度傳感器和火焰檢測是否發(fā)生火災，如果檢測到溫度高于30℃，并檢測到明火時，認為出現(xiàn)火災，或者沒有檢測到明火，但是溫度超過了40℃，也認為是發(fā)生了火災，單片機發(fā)送特定數(shù)據(jù)給上位機，上位機顯示火災，同時蜂鳴器報警，標志火災的LED點亮，否則顯示正常；紅外傳感器實時檢測是否有物體或者是人體遮擋，如果檢測到，單片機發(fā)送特定數(shù)據(jù)給上位機，上位機顯示有人闖入，同時蜂鳴器報警，標志入室盜竊的LED點亮，否則顯示正常。

3.2 上位機顯示界面設計

單片機采集到傳感器的信息后，通過串口通信把采集的數(shù)據(jù)發(fā)給上位機，上位機顯示采集到的實時狀態(tài)。采用C#語言編寫上位機，上位機與單片機的通信需要設置串口數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，本設計中設定數(shù)據(jù)有效位是8位，無奇偶校驗位，波特率為9 600。數(shù)據(jù)發(fā)送格式自行定義。該文上位機規(guī)定報警信息發(fā)送格式為_a_b_c_d，‘_’代表0或1，1代表發(fā)生，0代表安全。1a0b0c代表發(fā)生煙霧；0a1b0c代表發(fā)生入室盜竊；0a0b1c代表發(fā)生火災；1a1b1c代表有火災、煤氣泄漏、發(fā)生入室盜竊；0a0b1c代表正常，d是用來傳輸溫度設計的標志，發(fā)送數(shù)據(jù)0a0b0c20.5d，上位機就會顯示如圖2所示的內(nèi)容。

圖2 上位機界面

4 系統(tǒng)測試

當上位機、信號采集和控制等模塊的軟硬件準備好后，接通電源上電。經(jīng)過操作測試，系統(tǒng)完全可以正常，符合設計的要求和指標。

5 結(jié)語

通過測試可以看出，本設計實現(xiàn)了火災檢測、煤氣泄漏檢測、入室盜竊檢測信息的實時監(jiān)控，還具有聲光報警功能，可以有效地提高智能住宅小區(qū)智能化水平。

［1］徐麗君，劉翼偉.基于無線網(wǎng)絡的智能監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.微計算機信息，2005（6）：9-11．

［2］王芳，馬幼軍，蔣國平.智能化住宅防盜防火報警系統(tǒng)設計［J］.傳感器技術，2002（10）：25-27．

The Design of Intelligent Residential Security System

Zhang Xiaopei1Chang Erkuang2
（1.College of Mechanical and Ocean Engineering，Qinzhou University，Qinzhou Guangxi 535011；2.Information Technology System，Pingdingshan Industrial School，Pingdingshan Henan 467000）

In order to improve the level of intelligent district,according to the security problems of theft,fire and gas leakage in the residential district,a residential security system based on STC89C52 single chip microcomputer as the control core was designed.On the premise of the demand analysis,the system’s detection circuit was designed by us?ing the integrated chip LM393,MQ-5 gas sensor,flame sensor,DS18B20 temperature sensor detection circuit,and monitoring information was displayed in real time through the host computer.This system can detect and display the fire,gas leakage and indoor theft and other security emergencies,and has the function of sound and light alarm, which effectively improve the intelligent level of residential security.

residential district；security system；single chip microcomputer；sensor；sound and light alarm

TP277

A

1003-5168（2016）12-0034-02

2016-11-07

欽州學院校級科研項目（2014XJKY-23B）。

張曉培（1984-），女，碩士，講師，研究方向：智能檢測與控制。