夏玉果，趙 赫，王 晏（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院，江蘇無錫，214153）

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基于多傳感器的家庭安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

夏玉果，趙 赫，王 晏
（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電信學(xué)院，江蘇無錫，214153）

摘要：本文提出了一種多傳感器的家庭安防報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。以STC單片機(jī)為控制核心，融合多種傳感器實(shí)現(xiàn)了家庭安防的智能控制，該系統(tǒng)包括溫度、煙霧、防盜三種警情信號(hào)檢測(cè)模塊以及液晶顯示模塊、按鍵控制模塊、光電報(bào)警模塊，并借助GSM模塊，將警情以短信方式告知用戶，具有電路簡單、功能齊全、擴(kuò)展性好等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)多傳感器安防報(bào)警系統(tǒng)；GSM

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和生活水平的日益提高，人們對(duì)家庭生活的環(huán)境也提出了更高的要求，在滿意居住環(huán)境舒適度的基礎(chǔ)上，更加注重家居的安全和智能化，特別是安全防護(hù)在當(dāng)今社會(huì)顯得尤為重要，人們也迫切需要一個(gè)安全防護(hù)系統(tǒng)來保護(hù)自身的生命財(cái)產(chǎn)安全?？v觀整個(gè)安全防護(hù)，對(duì)于家庭安全造成危害的來源主要分為兩個(gè)方面，一是家庭內(nèi)部的隱患，如火災(zāi)、煤氣泄漏等，二是家庭外部的威脅，如人為的偷竊、搶劫等。因此家庭安全防護(hù)主要是防盜、防火和防煤氣泄漏，傳統(tǒng)的安全防護(hù)系統(tǒng)大多是被動(dòng)家居防護(hù)設(shè)備，如防盜門窗，或是功能單一的報(bào)警器，如火災(zāi)報(bào)警器等，這些設(shè)備可靠性和穩(wěn)定性不夠，在一定程度上影響安全防護(hù)的效果。針對(duì)以上問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的多傳感器智能家庭安防報(bào)警系統(tǒng)，以STC單片機(jī)為控制核心，采用集成的模塊化方法對(duì)各種警情進(jìn)行采集顯示，并通過短信將警情告知用戶，各功能模塊也可根據(jù)用戶要求進(jìn)行組合并擴(kuò)展。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該本系統(tǒng)具有可靠的穩(wěn)定性，能有效的實(shí)現(xiàn)家居安全智能警報(bào)。

1 總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用基于STC單片機(jī)的多傳感器家庭安防報(bào)警系統(tǒng)，總體框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要有單片機(jī)控制模塊、警情采集模塊、GSM通訊模塊、液晶顯示模塊、聲光報(bào)警模塊和按鍵控制模塊組成。系統(tǒng)的工作原理是將通過傳感器采集的警情信號(hào)（溫度、煙霧濃度、煤氣濃度和紅外檢測(cè)），經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)判斷是否異常，如果這些警情出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將聲光報(bào)警，并通過GSM模塊，以中文短信的方式發(fā)給用戶手機(jī)。控制核心模塊采用單片機(jī)STC89C52，溫度檢測(cè)采用DS18B20溫度傳感器，煙霧濃度檢測(cè)采用MQ-2煙霧傳感器，紅外檢測(cè)采用HC--SR501人體感應(yīng)模塊，GSM通訊模塊采用SIM900A，顯示模塊采用12862液晶顯示模塊，聲光報(bào)警模塊采用二極管和蜂鳴器。

圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1主控模塊

圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)選用宏晶科技的STC89C52RC單片機(jī)作為主控芯片。STC89C52RC是新一代高速、低功耗、抗干擾強(qiáng)的微控制器，完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)的指令系統(tǒng)，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，512 字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，35個(gè)通用I/O口，3個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，1個(gè)看門狗定時(shí)器，4個(gè)外部中斷源，1個(gè)通用異步串行口，支持ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程）。本系統(tǒng)的單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2所示。

2.2警情采集模塊

2.2.1溫度傳感器

溫度傳感器采用是DALLAS 公司的單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，它可直接將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)化成串行口數(shù)字信號(hào)，不需要外加模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，測(cè)量溫度范圍為-55℃～+125℃，具有體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，電路連接如圖2所示。

圖3 溫度傳感器接口電路

圖4 煙霧傳感器接口電路

2.2.2煙霧傳感器

本系統(tǒng)采用MQ-2型煙霧傳感器，它屬于電阻式半導(dǎo)體傳感器，檢測(cè)濃度的范圍是100-10000ppm，被廣泛應(yīng)用于可燃?xì)怏w探測(cè)及各種煙霧探測(cè)。其工作原理是煙霧傳感器表面的氣敏材料，當(dāng)接觸煙霧或有害氣體時(shí)，也就是氣體濃度增大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其表面電導(dǎo)率增大，從而使得傳感器輸出電阻變小，這樣煙霧傳感器第4、6腳輸出的電壓就增大。再通過AD模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片就可以將濃度的變化值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理。本文選用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0832，具體連接電路如圖4所示。

2.2.3人體感應(yīng)模塊

本系統(tǒng)采用HC-SR501人體感應(yīng)模塊，它是一種能檢測(cè)人體或動(dòng)物紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制模塊，具有工作電壓寬、靈敏度強(qiáng)，低功耗等特點(diǎn)。其工作原理是當(dāng)有人進(jìn)入其感應(yīng)范圍（7米以內(nèi)）則輸出高電平，人離開感應(yīng)范圍則輸出低電平，因此只需要檢測(cè)單片機(jī)控引腳的高低電平即可判斷是否有人進(jìn)入家居環(huán)境，模塊實(shí)物及接口電路如圖5所示。

圖5 人體感應(yīng)模塊實(shí)物圖及接口電路

2.3GSM模塊

本系統(tǒng)選用SIM900A作為GSM通訊模塊，它具有標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，可以提供語音、短信息的數(shù)據(jù)傳輸功能，它也是一款雙頻的GSM/GPRS模塊，工作頻段為：EGSM900MHz和DCS1800MHz，工作電壓范圍 3.2V～4.8V，模塊主要有GSM基帶、GSM射頻、存儲(chǔ)器、天線接口和其他接口組成，模塊接口電路如圖7所示。

圖6 GSM模塊接口電路圖

其中SIM900A中TXD_O和RXD_I引腳分別單片機(jī)的外部中斷引腳P3.0（RXD）和P3.1（TXD）連接，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和模塊之間的信息收發(fā)功能。

2.4液晶顯示模塊

本系統(tǒng)采用LCD12864點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊，使用ST790控制驅(qū)動(dòng)器，內(nèi)置128×64個(gè)漢字圖形點(diǎn)陣，8192個(gè)中文漢字和128個(gè)字符的ASCII字符庫，不僅可以顯示數(shù)字、字符，而且可顯示漢字和圖形。它與單片機(jī)接口比較簡單，并提供了并行和串行兩種控制方式，本系統(tǒng)選擇并行方式，接口電路如圖7所示。

圖7 LCD12864接口電路

2.5聲光報(bào)警模塊

本系統(tǒng)采用的是發(fā)光二極管和蜂鳴器組成的報(bào)警電路，當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)、煤氣泄漏或有人進(jìn)入等警情時(shí)，蜂鳴器響起，發(fā)光二極管閃爍，電路連接如圖8所示。

圖8 聲光報(bào)警接口電路

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的流程圖如圖9所示，通電以后系統(tǒng)開始初始化，顯示初始界面，然后開始檢測(cè)，先檢測(cè)是否布防，對(duì)應(yīng)的鍵盤

圖9 系統(tǒng)流程圖

是否按下，如果按下開始布防，如果沒有按下，系統(tǒng)檢測(cè)傳感器，掃描溫度傳感器，煙霧傳感器、人體紅外傳感器，當(dāng)一個(gè)警情出現(xiàn)，溫度超過設(shè)定值、煙霧濃度超過設(shè)定值或有人進(jìn)入，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警并發(fā)送短信到用戶手機(jī)。否則系統(tǒng)放。

4 總結(jié)

本文以單片機(jī)STC89C52作為核心控制器，采用DS18B20溫度傳感器、MQ-2煙霧傳感器和HC-SR501人體感應(yīng)模塊作為警情的信號(hào)采集模塊，并選用GSM 模塊SIM900A進(jìn)行無線通信。在實(shí)現(xiàn)硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過C語言及各部分模塊化編程的方法，使系統(tǒng)能準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的檢測(cè)各種警情，并能迅速地發(fā)送報(bào)警信息，達(dá)到預(yù)期的系統(tǒng)的指標(biāo)要求。

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The Design of Home Security Alarm System Based on Multi Sensor

Xia Yuguo，Zhao He，Wang Yan
（School of Electronic information Engineering，Jiangsu Information College，Wuxi，214153）

Abstract：An method using multi sensor to design home security system was presented in this paper.

This system based on STC microcontroller and fused multiple sensors to realize the intelligent control，includingalarm signal such as temperature、smoke、anti-theftdetector module、liquid crystal display module、keyboard control module、photoelectric alarm module.With the help of GSM module，the alarm information will be sent as text messages to inform the user.This approach has the advantage of simple structure、complete function andfine scalability.

Keywords：Microcontroller Multi Sensor Home Security Alarm System；GSM