施成師　邢雅　廖健淇　韓政杰

摘 要：隨著社會的發(fā)展，安全成為人們關(guān)心的話題。不管是門店還是家里，都隨時有可能出現(xiàn)被盜竊或者失火的情況。然而，現(xiàn)在市面上的傳統(tǒng)報警器存在實(shí)時性差、可靠性低等問題。為此，本文以STM32F1單片機(jī)為基礎(chǔ)，集合了GSM短信模塊、MQ-2煙霧傳感器、DHT11溫濕度傳感器、攝像頭等器件，設(shè)計出一款全新的帶精準(zhǔn)監(jiān)控的防火防盜報警器。這款報警器會在家庭或門店出現(xiàn)盜竊或失火情況時，給用戶和警局發(fā)送報警短信，此時有人情況，攝像頭還會錄下視頻，截取嫌隙人照片。而且，用戶還可以利用藍(lán)牙或者WIFI來控制報警器。

關(guān)鍵詞：防火防盜報警器;STM32F1單片機(jī);精準(zhǔn)監(jiān)控

國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，火災(zāi)發(fā)生時，因煙和有毒氣體造成的死亡達(dá)80%以上[1]。在火災(zāi)的初始階段，雖然溫度較低，但煙霧已經(jīng)產(chǎn)生，到火災(zāi)上升至起火階段時，溫度上升，產(chǎn)生大量煙霧[2]。由此可見，火災(zāi)發(fā)生時，溫度和煙霧并不是獨(dú)立的，兩者相互影響[3]。為此，本文設(shè)計一款報警器。它能將溫濕度傳感器和煙霧傳感器得到數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行判斷是否有火情，若有，再發(fā)出報警信息給用戶和警局。它還可以將振動傳感器得到數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行判斷門窗、櫥柜是否有人強(qiáng)行破開，若有，就發(fā)出報警信息給用戶和警局，并通過攝像頭來拍攝嫌疑人的照片。從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)控和防火防盜。

1 方案總體設(shè)計

如下圖所示，為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。這個報警器通過溫度、煙霧、振動、紅外傳感器得到數(shù)據(jù)，輸入到單片機(jī)，由單片機(jī)處理、判斷，是否有小偷盜竊或者火情發(fā)生，來控制攝像、GSM短信、語音報警模塊啟動，實(shí)現(xiàn)報警。而WIFI模塊使單片機(jī)能與用戶手機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，用戶可以用手機(jī)來實(shí)時查看溫濕度、室內(nèi)煙霧濃度情況。藍(lán)牙遙控模塊則讓用戶能用手機(jī)來遠(yuǎn)程控制報警器整體的關(guān)閉。

1.1 輸入傳感器

煙霧傳感器模塊MQ-2預(yù)熱之后，傳感器元件在不同氣體濃度中的電阻不同，經(jīng)過比較器最后輸出不同的電壓，給到單片機(jī)的ADC，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換之后，通過DMA傳輸?shù)酱诤筝敵觥＜t外傳感器HC-SR501的OUT會從“0”變成“1”，并且在人離開后保持“1”約8秒，單片機(jī)的PC13設(shè)置成上升沿觸發(fā)的中斷，中斷服務(wù)子程序控制語音模塊發(fā)出迎賓詞。溫濕度傳感器DHT11，可以將溫濕度轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。單片機(jī)先將PE6拉低，然后接收到DHT11的響應(yīng)信號后開始接收數(shù)據(jù)，通過判斷高電平的維持時間來獲取數(shù)據(jù)位是0或1，然后將溫濕度數(shù)據(jù)保存下來并傳輸?shù)酱谳敵觥?/p>

1.2 單片機(jī)

該報警器使用的單片機(jī)型號是STM32F103VET6，是一款基于ARM Cortex-M3內(nèi)核STM32系列的32位的微控制器。它有512K字節(jié)的閃存程序存儲器，還擁有許多I/O口，處理速度快，能滿足報警器使用。

1.3 輸出模塊

當(dāng)有人進(jìn)行撞擊時，振動傳感器檢測有振動，DO由“0”變成“1”，單片機(jī)PC6配置成上升沿中斷，中斷執(zhí)行控制語音模塊發(fā)出語音警告。攝像頭在有人進(jìn)入鏡頭內(nèi)就開始錄像存儲，直到鏡頭內(nèi)沒有移動物體后延時錄像1分鐘。當(dāng)二級振動傳感器檢測到振動向單片機(jī)發(fā)送信號，中斷向語音模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，內(nèi)容為：幀頭、高字節(jié)、低字節(jié)、命令字、文本編碼格式，待合成文本。模塊會用普通話說出“你好”。中斷則控制語音模塊發(fā)出語音警告，短信模塊就給用戶手機(jī)發(fā)送警報短信。溫濕度模塊每時每刻給單片機(jī)發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)，單片機(jī)實(shí)時監(jiān)控。當(dāng)溫度大于60度時，溫度傳感器檢測到它控制短信模塊會給用戶手機(jī)發(fā)送一條溫度警報短信?？扇?xì)怏w濃度和煙霧濃度高于設(shè)定閾值時，GSM短信模塊就會給用戶手機(jī)發(fā)送火災(zāi)預(yù)警短信。

1.4 控制模塊

藍(lán)牙模塊接受手機(jī)端發(fā)出的信息，將收到的信息通過串行口傳給單片機(jī)。單片機(jī)進(jìn)入串行中斷判斷是否真實(shí)收到信息，再判斷信息的值。如果收到設(shè)定的值，將控制整個系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，關(guān)閉所有的IO口和串口運(yùn)行，可以使用PA0端的下降沿信號喚醒系統(tǒng)，或者使用復(fù)位鍵復(fù)位系統(tǒng)。使用AT指令設(shè)置WIFI模塊進(jìn)入STA模式，連接上手機(jī)熱點(diǎn)，進(jìn)入透傳模式。溫度傳感器和煙霧傳感器將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)，通過WIFI模塊透傳到手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手上。

2 程序設(shè)計

2.1 防盜竊報警設(shè)計流程

單片機(jī)上電后，開始各個傳感器模塊的初始化。而本文的振動傳感器有兩個，將震感分為兩級。在初始化完成后，若有犯罪嫌疑人碰撞門窗，振動傳感器將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行判斷震感達(dá)到幾級。若只到一級，就啟動語音模塊XFS5152，進(jìn)行語音警告。若犯罪嫌疑人繼續(xù)撞擊，且震感到達(dá)兩級，語音模塊XFS5152繼續(xù)進(jìn)行語音警告，并開啟攝像頭拍攝犯罪嫌疑人的樣貌，還通過GSM短信模塊A6模組發(fā)送報警短信。以此來實(shí)現(xiàn)防盜竊報警。

2.2 火災(zāi)預(yù)警設(shè)計流程

單片機(jī)上電后，各個傳感器模塊開始初始化。溫濕度傳感器DHT11、煙霧傳感器MQ-2開始采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。單片機(jī)通過WIFI模塊ESP8266，與手機(jī)建立通信，將數(shù)據(jù)實(shí)時發(fā)送到手機(jī)上，供用戶查看。同時，單片機(jī)處理這些數(shù)據(jù)，與設(shè)定的值進(jìn)行比較，判斷有無火情發(fā)生的情況，若有，就通過GSM短信模塊A6模組發(fā)送報警短信給用戶。

3 結(jié)論

本文設(shè)計的這個報警器通過兩級振動傳感器對盜賊入室搶劫行為進(jìn)行判斷，再啟用攝像頭對盜賊樣貌和行為進(jìn)行拍攝，為報警提供證據(jù)，還通過語音模塊來語音警告盜賊，震懾盜賊，這是目前市面上的報警器所沒有的功能，真正意義上實(shí)現(xiàn)防盜。而防火方面，通過對溫度和煙霧兩方面情況的監(jiān)控，進(jìn)行判斷，更準(zhǔn)確地預(yù)防火災(zāi)發(fā)生，也降低了報假警的情況，真正實(shí)現(xiàn)防火。

參考文獻(xiàn)：

[1]任東.高樓火災(zāi)中的煙霧問題[J].浙江消防，1995（2）：40-41.

[2]梁鋒.建筑火災(zāi)中煙霧的危害及控制[J].中國職業(yè)安全衛(wèi)生管理體系認(rèn)證，2004，1（6）：10-12.

[3]張響亮.智能建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2010.

作者簡介：邢雅（1991-），女，海南文昌人，碩士，助教，現(xiàn)為溫州大學(xué)甌江學(xué)院專任教師，主要研究方向：嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)。