無線防火防盜智能報警裝置

北京信息科技大學 自動化學院，北京 100192

一、引言

目前市場上比較常見的報警器主要有：壓力觸發式防盜報警器、開關電子防盜報警器和壓力遮光觸發式防盜報警器等[1]，但這幾種報警器都存在一些缺點：

壓力觸發式防盜報警器由于壓力板式安裝在墊子內，當主機停止工作，主人在家走動時，很容易誤報，可靠性低；

開關式電子防盜報警器一般只有一個定點，有效范圍小，而且各種開關也易壞，誤報率高，不可靠；

遮光式觸發防盜報警器在受到太陽光照射就會引起誤報，同時，如果風吹窗簾的擺動等遮住了光也會引起誤報，所以這種報警器的可靠性也不高。再者，就閉路監控電路防盜系統而言，它的安裝線路復雜，技術要求比較高，價格也比較昂貴，不利于廣泛利用[2]。

無線防火防盜智能報警裝置采用的是紅外傳感器模塊，可以很大程度上減少誤動作，能確保穩定性和可靠性。采用無線模塊，可以避免較為復雜的電路走線，安裝比較簡單。同時，系統采用的其它模塊也都是性價比較高、應用十分廣泛，能夠廣泛用于家庭、別墅、銀行、商場、倉庫等各個地方。

二、系統總體結構設計

系統由紅外傳感器模塊、煙霧傳感器模塊、SIM900A無線通訊模塊、STC12C5A60S2主控模塊以及電源模塊組成，如圖1所示。工業電源為整個裝置供電，紅外傳感器監控有無非法活動，煙霧傳感器監控有無火災發生，如果有異常將產生信號傳給STC12C5A60S2單片機，產生相應的報警信息通過SIM900A傳給接收端，信息發送成功后SIM900A將反饋給STC12C5A60S2單片機發送成功的信號。

此裝置有三種報警方式：在發生火災或者盜竊時發出報警聲音、向指定的接收人發送短信、自動撥打119（火災）或110（盜竊）[4][5]。

三、器件選型

1、SIM900A開發板

SIM900A開發板由 SIMCOM 公司生產并銷售，其組成如圖2所示。SIM900A是一個 GSM/GPRS通訊模塊，設計了可靠的外圍電路，并擴展了端口，可實現語音通話、短信收發、 GPRS 網絡數據收發，功能比較強大，可選功能豐富。

SIM900A 模塊主要應用在通訊領域，如移動電話、遠程數據監控、短信提醒發送等。此外SIM900A 使用串口通訊的方式和外部連接，通過串口數據的交換，我們就可以使得SIM900A 模塊去執行命令，很大程度上方便使用者進行調試。圖3為SIM900A開發板電路連接圖。

2、STC12C5A60S2單片機

STC12C5A60S2單片機是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8～12倍。內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換(250K/S)，針對電機控制、強干擾場合[12]。由于其性價比極高，在無線防火防盜智能報警裝置中可以出色的完成全部功能，所以是不二之選。圖4為STC12C5A60S2單片機連線圖

3、紅外傳感器

紅外傳感器采用的是Risym公司的產品，型號是HC-SR501，選用此模塊的原因是它性價比較高，穩定性較好，應用的范圍比較廣。

主要指標如下：

工作電壓：5V～20VDC

靜態功耗：65μA

電平輸出：高3.3V，低0V

延時時間：可調（0.3s～18s）

封鎖時間：3s

觸發方式：L不可重復，H可重復，默認值為H

感應范圍：小于120°錐角，7m以內

工作溫度：-15～+70°C

PCB外形尺寸：32*24mm，螺絲孔距28mm，螺絲孔徑2mm，感應透鏡尺寸：（直徑）23mm（默認）

4、煙霧傳感器

煙霧傳感器采用的是新通科的帶繼電器的MQ-2煙霧傳感器，由于它可以實現繼電器控制，很大程度上增強了本裝置對其他電路的通斷控制能力，并且價格比較優惠，所以采用此模塊。

主要指標如下：

工作電壓：9VDC

待機電流：10μA

感應電流：小于30mA

輸出方式：繼電器常開，常閉，或者輸出高低電平

靈 敏 度：可調探測濃度范圍

100ppm～10000ppm 液化氣和丙烷

300ppm～5000ppm 丁烷

5000ppm～20000ppm 甲烷

300ppm～5000ppm 氫氣

100ppm～2000ppm 酒精

工作溫度：-5～50°C

5、電源

系統采用鴻海科技的開關電源，型號為JMD20-0509 ，能夠同時作為5V/2A、9V/1A雙路輸出工業電源。

由于無線防火防盜智能報警裝置首要要求就是穩定、安全，電源是否具有很強的工業特性是我們首要要考慮的，鴻海科技的開關電源JMD20-0509完全可以勝任，又由于價格也比較合理，所以是它是本系統的不二之選。

主要指標：

輸入輸入電壓：9 0～2 6 4 V A C 2 4 0～3 7 3 V D C頻率：4 7～4 4 0 H z沖擊電流：3 2 A/2 2 0 V A C線性調整＜±1%的輸出電壓 輔路＜±5%紋波及噪聲＜1%的輸出電壓(m V P-P)溫度系數：±0.2%維持時間：2 0 m s保護功能 過流超過標稱值的1 2 5%動作短路保護自動恢復過壓保護 達到1 1 5%～1 3 5%的電壓標稱值動作輸出絕緣強度輸入～輸出2 0 0 0 V A C 1 m i n輸入～F G 2 0 0 0 V A C 1 m i n輸出～F G 5 0 0 V A C 1 m i n絕緣電阻輸入～輸出≥5 0 M Ω，直流5 0 0 V輸入～F G ≥5 0 M Ω，直流5 0 0 V輸出～F G ≥5 0 M Ω，直流5 0 0 V環境 使用環境-1 0℃～5 0℃，2 0%～9 0%R H(無凝露)存儲環境-2 0℃～8 5℃，1 0%～9 5%R H(無凝露)尺寸 9 6×5 8×2 5 m m 1 5 5 g J M D 2 0整機型2 0 W多路電源型號

四、核心程序

編程主要是在Windows7系統環境下運用Keil 4軟件進行程序設計，程序語言采用C語言。

工作流程：當無線防火防盜智能報警裝置正常開啟后，將一直處于檢測狀態，實際也就是在C語言里設置一個循環，一直檢測兩個傳感器的信號，當其中一個或者兩個傳感器產生了報警信息，傳到了主控芯片STC12C5A60S2后將產生相應的報警，首先是本地報警開啟，用于控制本地的報警燈或者喇叭，接著通過判斷相應的異常類型，利用撥打電話的功能撥打火警119、匪警110的報警電話，為了不長時間占用119或者110，只要對方接通本地將不再撥打，報警平臺可以根據電話號碼識別出異常地點和異常情況，接著系統將向特定聯系人發送短信，收到聯系人的任意短信將表示已經知曉異常狀況，只需發送一個短信即可，待兩種情況都得到確認后，或者其中一個短信中含有OFF信息，本地報警將關閉。任意一個聯系人向系統發送含有ON的短信，裝置將重新啟動，從初始化后面的部分開始執行此流程。軟件流程如圖8所示。

五、系統測試

無線防火防盜智能報警裝置測試結果達到了設計要求，將手機卡分別綁定為火警通知對象和匪警通知對象模擬119和110平臺。接著將手機卡分別綁定為在有火情時的通知對象和有非法活動時的通知對象。結果如圖9所示。

六、結束語

本文提出了一種基于經典內核C8051的單片機STC12C5A60S2控制的實用地報警裝置，具有很高的安全性和方便可靠性，價格低廉，有一定的參考價值。缺點是，由于采用多模塊拼接而成， 產品體積有點大，且由于不是自己全部研發，成本略高，仍有可開發的空間。