智能住宅小區(qū)安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張曉培 常二框

（1.欽州學(xué)院機(jī)械與船舶海洋工程學(xué)院，廣西欽州 535011；2.平頂山市工業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)部，河南平頂山 467000）

智能住宅小區(qū)安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張曉培1常二框2

（1.欽州學(xué)院機(jī)械與船舶海洋工程學(xué)院，廣西欽州 535011；2.平頂山市工業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)部，河南平頂山 467000）

為了提高住宅小區(qū)智能化水平，針對(duì)住宅小區(qū)所面臨的盜竊、火災(zāi)及煤氣泄漏等安全問題，設(shè)計(jì)基于STC89C52單片機(jī)為控制核心的小區(qū)安防系統(tǒng)。在進(jìn)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)鞲衅鳌S18B20溫度傳感器組成檢測(cè)電路，上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)信息。該系統(tǒng)可檢測(cè)并顯示火災(zāi)、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(bào)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(jī)；傳感器；聲光報(bào)警

隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，智能住宅小區(qū)已經(jīng)進(jìn)入人們的生活中，安防報(bào)警系統(tǒng)作為重要的組成部分，其穩(wěn)定、有效、自動(dòng)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(shù)主要是其相關(guān)內(nèi)容數(shù)據(jù)的處理和服務(wù)等［1，2］。將影響人們生命財(cái)產(chǎn)安全的煤氣泄漏、入戶盜竊、火災(zāi)等因素，通過檢測(cè)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)的信號(hào)采集，傳輸至上位機(jī)，搭建起由非法入室報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警和煤氣泄漏監(jiān)測(cè)等組成智能住宅小區(qū)安防系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能住宅小區(qū)安防系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制器，由火焰檢測(cè)電路、氣體檢測(cè)電路、紅外檢測(cè)電路、聲光報(bào)警電路和上位機(jī)組成。單片機(jī)通過傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)的安全情況，把現(xiàn)場(chǎng)的狀況通過通信的方式傳給上位機(jī)，并實(shí)時(shí)顯示到上位機(jī)中。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 MQ-5氣體傳感器檢測(cè)電路

MQ-5氣體傳感器是用來檢測(cè)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(dòng)變阻器給電壓比較器設(shè)定參考電壓，傳感器檢測(cè)信號(hào)從電壓比較器的正向輸入端輸入，當(dāng)比較器輸出高電平時(shí)，單片機(jī)的P2.5口接收到這個(gè)信號(hào)時(shí)確定危險(xiǎn)信號(hào)并做出危險(xiǎn)提示。

2.2 火焰信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

火焰探頭輸出信號(hào)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(hào)直接接單片機(jī)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(diǎn)亮的。LED2為輸出指示燈，可以指示輸入到單片機(jī)的電平信號(hào)，也便于在實(shí)際測(cè)試時(shí)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(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用了DS18B20數(shù)字式的溫度傳感器，通過P2.0與單片機(jī)進(jìn)行連接。

2.4 紅外發(fā)射接收電路設(shè)計(jì)

紅外發(fā)射管AT205的工作電流一般為5mA左右，使用中長(zhǎng)時(shí)間超過額定電流工作會(huì)造成器件損壞，所以設(shè)計(jì)添加了限流電阻R2，實(shí)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(shí)需要接反向電壓，為提高感應(yīng)距離，運(yùn)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(bào)警電路設(shè)計(jì)

報(bào)警電路利用蜂鳴器和發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)。LED燈如果直接通過高電平，電流較大，會(huì)損壞LED，所以設(shè)計(jì)了限流電阻R1，另一端與單片機(jī)端口P0.0、P0.1、P0.2連接，通過程序控制單片機(jī)的電平輸出，低電平時(shí)點(diǎn)亮LED，高電平熄滅LED。蜂鳴器直接通過單片機(jī)引腳控制因?yàn)殡娏魈《曇籼酰?jīng)三極管放大后蜂鳴器的響度得到提高。

2.6 串口通信設(shè)計(jì)

單片機(jī)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(jī)，51系列單片機(jī)的串口電平與PC上位機(jī)的串口電平標(biāo)準(zhǔn)不一致，所以單片機(jī)與PC上位機(jī)之間通信需要進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)中采PL2303芯片實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)程序流程圖的設(shè)計(jì)

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

MQ-5氣體傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)是否有煤氣泄露，如果檢測(cè)到有泄露情況，單片機(jī)發(fā)送特定數(shù)據(jù)給上位機(jī)，上位機(jī)顯示泄漏，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，標(biāo)志煤氣泄漏的LED點(diǎn)亮，否則顯示正常；溫度傳感器和火焰檢測(cè)是否發(fā)生火災(zāi)，如果檢測(cè)到溫度高于30℃，并檢測(cè)到明火時(shí)，認(rèn)為出現(xiàn)火災(zāi)，或者沒有檢測(cè)到明火，但是溫度超過了40℃，也認(rèn)為是發(fā)生了火災(zāi)，單片機(jī)發(fā)送特定數(shù)據(jù)給上位機(jī)，上位機(jī)顯示火災(zāi)，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，標(biāo)志火災(zāi)的LED點(diǎn)亮，否則顯示正常；紅外傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)是否有物體或者是人體遮擋，如果檢測(cè)到，單片機(jī)發(fā)送特定數(shù)據(jù)給上位機(jī)，上位機(jī)顯示有人闖入，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警，標(biāo)志入室盜竊的LED點(diǎn)亮，否則顯示正常。

3.2 上位機(jī)顯示界面設(shè)計(jì)

單片機(jī)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(jī)，上位機(jī)顯示采集到的實(shí)時(shí)狀態(tài)。采用C#語言編寫上位機(jī)，上位機(jī)與單片機(jī)的通信需要設(shè)置串口數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，本設(shè)計(jì)中設(shè)定數(shù)據(jù)有效位是8位，無奇偶校驗(yàn)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(jī)規(guī)定報(bào)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(zāi)；1a1b1c代表有火災(zāi)、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(shè)計(jì)的標(biāo)志，發(fā)送數(shù)據(jù)0a0b0c20.5d，上位機(jī)就會(huì)顯示如圖2所示的內(nèi)容。

圖2 上位機(jī)界面

4 系統(tǒng)測(cè)試

當(dāng)上位機(jī)、信號(hào)采集和控制等模塊的軟硬件準(zhǔn)備好后，接通電源上電。經(jīng)過操作測(cè)試，系統(tǒng)完全可以正常，符合設(shè)計(jì)的要求和指標(biāo)。

5 結(jié)語

通過測(cè)試可以看出，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)檢測(cè)、煤氣泄漏檢測(cè)、入室盜竊檢測(cè)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，還具有聲光報(bào)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(luò)的智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2005（6）：9-11．

［2］王芳，馬幼軍，蔣國(guó)平.智能化住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.傳感器技術(shù)，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(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目（2014XJKY-23B）。

張曉培（1984-），女，碩士，講師，研究方向：智能檢測(cè)與控制。