基于SMS高校宿舍安防報警系統的設計★

王何宇，顧能華，邢明鋒

（衢州學院 信息與電子工程系，衢州，324000）

0 引言

高校宿舍是大學生日常生活中最重要的場所，學生在校時間60%在宿舍度過，宿舍的安全，不僅關系到學生的人身財產安全，而且關系到學校正常的教學和生活秩序。隨著高校不斷擴招，高校的安全安防問題日趨嚴重。高校宿舍起火事件時有發生，各種事故也是屢見不鮮。因此高校宿舍迫切需要一個能及時通知學生和校內有關保安人員的安全安防系統。有鑒如此，擬設計一套基于GSM網絡的SMS高校宿舍安防報警系統。系統通過煙霧傳感器、紅外溫度傳感器實時監測宿舍內空氣的煙霧濃度和溫度信息，從而判斷出宿舍的安全程度，啟用相應的室內室外報警程序，通過GSM通知學生和學校保安等相關人員，并可開啟電磁閥，噴灑自來水，從而達到預防事故惡化和滅火的效果。

1 系統硬件設計

本系統硬件部分由傳感器檢測電路，AD轉換電路，單片機控制電路，LCD顯示電路，GSM模塊驅動電路，報警驅動電路以及電磁閥控制電路。各模塊間的邏輯關系如圖1所示。

1.1 傳感器檢測電路

系統包括煙霧傳感器和溫度傳感器兩種。煙霧傳感器采用MQ-2型，外形如圖2示。MQ-2是一種體電阻控制型的氣敏器件，其阻值隨被測氣體的濃度（成分）而變化。適宜于液化氣、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測。MQ-2阻值與氣體濃度之間一般為非線性關系，但在濃度域的氣體檢測時可近似認為是線性的。器件放置一段時間后，再通電使用時，阻值是先下降，然后又上升，通電大約10min后（叫初期穩定時間），才能穩定到與氣氛狀態相應的阻值。為了避免通電開始時的誤報動作，可在軟件里設置即初始預熱時間內不動作。器件的響應時間約為10s，恢復時間約為30～60s。長時間使用時，要有防止灰塵堵塞不銹鋼網的措施。其檢測電路如圖3所示。DS1預熱指示燈，當指示燈熄滅后，比較器輸出穩定，可正常工作。

圖2 MQ-2外形結構

溫度傳感器采用美國AD公司生產AD22100，如圖4所示。AD22100是一種新型電壓輸出溫度傳感器，靈敏度高，成本低及使用簡便。測量范圍－50℃～150℃，當工作電壓＋5V時，輸出電壓VOUT與測量溫度TA之間的關系為如式(1)：

因此輸出電壓范圍0.25～4.75V,可直接進行AD轉換，檢測電路如圖5所示。

1.2 單片機控制電路

本系統工作環境是高校宿舍，所以煙霧傳感器和溫度傳感器一般不超過4個，另對煙霧濃度和溫度的測量要求不需要很高，綜合考慮，采用單片機PIC16F877A作為主控制器，其內置8通道10位AD轉換器，滿足系統要求。顯示用LCD1602。外圍電路及在線編程電路(ISP)如圖6所示。

圖6 PIC16F877A外圍電路

1.3 TC35i接口電路

目前，國內已經開始使用的GSM模塊有很多，而且這些模塊的功能、用法差別不大。本設計采用的是西門子TC35系列的TC35i。這種無線模塊功能上與TC35兼容，設計緊湊，大大縮小了用戶產品的體積。TC35i與GSM2/2兼容、雙頻(GSM900/GSMl800)、RS232數據接口。該模塊及射頻電路和基帶與一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數據、語音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應用開發及設計。與單片機接口電路如圖7所示。

圖7 TC35i與單片機接口電路

1.4 報警模塊和電磁閥控制

報警模塊用壓電式蜂鳴器，12V電源，內置報警聲且音量大，容易引起注意。采用12V繼電器驅動。電磁閥用普通的12V即可，也用繼電器驅動。

2 系統軟件設計

系統軟件設計包括AD轉換、LCD1602顯示、與GSM通信、警報和電磁閥控制等。系統流程圖如圖8所示。

圖8 系統流程圖

這里主要介紹單片機與TC35i的通信。單片機與TC35i的軟件接口其實就是單片機通過AT指令控制手機的控制技術。首先設置TC35i模塊的工作模式：AT+CMGF=n，n=0為PDU模式；n=1為文本模式；通常設置為PDU模式，在這種模式下，能傳送或接受透明數據(用戶自定義數據)。AT+CMGR=n為讀TC35i模塊短消息數據，n為短消息號。AT+CMGL=n為列出TC35i模塊內的短消息，n=0為未讀的短消息，n=1為已讀的短消息，n=2為未發送的短消息，n=3為已發送的短消息n=4為所有短消息。AT+CMGD=n為刪除TC35i模塊的短消息，n為短消息編號。

3 系統調試與結論

本系統制作完成后，在某高校5－503號宿舍進行測試，共布2個溫度點，2個煙霧點。分別在正常狀況下和危險狀況下測試，測試結果如表1所示。

表1 兩種狀態下測試結果

測試結果表明，系統能準確的測出宿舍內的溫度和煙霧狀態，在危險的狀態下，能及時發出警告、噴灑自來水進行前期預防事件惡化，并及時通過短消息發送到校內保安系系統中。

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