對宿舍智能防盜防火報警系統(tǒng)的研究

羅素楓

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.207

摘 要：隨著我國各類高校的招生規(guī)模普遍增加，高校的學(xué)生人數(shù)有了明顯的增長趨勢，這也就加大了宿舍內(nèi)的安全隱患的發(fā)生概率。該文設(shè)計了一個基于STC89C52RC單片機(jī)控制的宿舍智能防盜防火報警系統(tǒng)，單片機(jī)能夠有效地控制熱釋電紅外傳感器、煙霧傳感器以及光電門等設(shè)備，這樣便能實時監(jiān)測人員出入宿舍、人體檢測和火災(zāi)檢測等情況，并能夠及時處理檢測到的信號，實現(xiàn)宿舍無人提示鎖門以及出現(xiàn)問題聲光報警等功能。當(dāng)系統(tǒng)接收到報警信號后，在矩陣式的鍵盤上輸入密碼后就能夠解除警報，并能夠在顯示屏上顯示出各類提示信息和檢測情況，并且系統(tǒng)中還裝有無線模塊，也具備了異地監(jiān)控的功能。

關(guān)鍵詞：單片機(jī) 防火防盜 報警系統(tǒng)

中圖分類號：TP391.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0207-02

1 系統(tǒng)的設(shè)計

智能防火防盜系統(tǒng)的設(shè)計框圖具體如圖1所示，智能控制的實現(xiàn)是要借助于單片機(jī)處理傳感器所檢測到的各類信號的，首先，單片機(jī)會接收到傳感器所檢測到的各類信號，之后液晶LCD1602顯示屏上會顯示出相應(yīng)的信息并啟動報警系統(tǒng)，矩陣鍵盤在輸入提前設(shè)置好的密碼后便可以將警報解除，當(dāng)宿舍沒有人時系統(tǒng)就會提示鎖門，而系統(tǒng)有安裝又無線模塊，這樣即使人在異地也可以實時監(jiān)控。

2 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計

2.1 熱釋電紅外傳感器模塊

熱釋電紅外傳感器是一種新型的靈敏度非常高的紅外探測元件，其能夠準(zhǔn)確的檢測到人體所發(fā)射出的紅外線，這一傳感器在不需要直接接觸人體的情況下就可以準(zhǔn)確的檢測出人體輻射的紅外線能量的變化情況，同時可以將紅外線能量轉(zhuǎn)換成為電壓信號，而BISS0001芯片會放大處理轉(zhuǎn)換好的電壓信號，并用光敏電阻對環(huán)境的照明程度進(jìn)行檢測。如果檢測到環(huán)境的照明程度較亮，那么電阻值就會降低，輸入就會保持在低電平的狀態(tài)下，觸發(fā)信號也會處于封鎖的狀態(tài)。選擇不同的開關(guān)，那么系統(tǒng)的工作方式也是會隨之發(fā)生變化的，當(dāng)開關(guān)與芯片的某一端連通時，芯片此時是處于不可重復(fù)觸發(fā)的工作方式的，而如果與芯片的兩端同時連接，那么就是處于可重復(fù)觸發(fā)的工作方式。外部的電子和電容大小決定了觸發(fā)的封鎖時間和輸出的延遲時間。

2.2 煙霧傳感器模塊

檢測電路是由LM393和MQ-2煙霧傳感器共同構(gòu)成的，由于可變電阻具有分壓的作用，當(dāng)電源電壓經(jīng)過可變電阻后，其電壓就會變化到一個值，而電壓在經(jīng)過煙霧傳感器后也會變化到一個值，當(dāng)后者超過了前者后就會產(chǎn)生低電平。那么要想實時的監(jiān)控并且改變產(chǎn)生信號的煙霧濃度的閥值，只需調(diào)節(jié)可變電阻就可實現(xiàn)了。

2.3 檢測人員出入情況——光電門

光電門的原理還是較為簡單的，只需要一個發(fā)光體通電照射光敏電阻便可以實現(xiàn)這一功能了，如果是有光照射的環(huán)境，那么光敏電阻的阻值就很小，按鍵就是處于閉合的狀態(tài)，而如果環(huán)境是沒有光線照射的，那么光敏電阻的阻值就是特別大的，按鍵就是處于斷開的狀態(tài)，人從屋里到屋外和從屋外到屋里，其順序是不同的，那么借助兩個光電門就可以實時的檢測出宿舍內(nèi)人員的人數(shù)情況和進(jìn)出情況，紅色高聚光的發(fā)光體有著很好的聚光度，即使距離很長，其也仍是一束光。

2.4 聲光報警系統(tǒng)的設(shè)計

CD4017和NE555這兩者共同組成聲光報警電路，其中前者是一個十進(jìn)制的計數(shù)器和脈沖分配器，其CLK端能夠與后者所產(chǎn)生的脈沖頻率信號相連接，此時CD4017就可以進(jìn)行計數(shù)控制發(fā)光二極管循環(huán)閃爍發(fā)光，一旦熱釋電人體紅外傳感器和煙霧傳感器檢測到相應(yīng)的信號后，單片機(jī)的I/O口是可以控制繼電器的實時狀態(tài)的，從而取得電路報警的效果。

2.5 無線模塊電路圖

NRF24L01+無線模塊的工作狀態(tài)是處在半雙工的模式下的，其模塊上是包含著SPI接口的，如果所選擇的單片機(jī)是不具備SPI接口的，那么它就可以利用單片機(jī)的I/O口來模擬SPI進(jìn)行連接，而如果單片機(jī)是具備SPI接口的，那么就可以直接進(jìn)行連接，一般情況下，無線模塊電路的工作電壓應(yīng)為3.3V，其不能與51系列單片機(jī)的I/O口直接連接，提供電壓的設(shè)備建議采用AMS1117-3.3的穩(wěn)壓管。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

在對宿舍智能防盜防火報警系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計工作后，就應(yīng)以此為基礎(chǔ)進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計工作，其具體的設(shè)計流程如圖2所示。

4 系統(tǒng)的仿真測試

建議應(yīng)用Protues軟件作為仿真測試的軟件，進(jìn)行測試的過程中可用輕觸開關(guān)來代替系統(tǒng)中的熱釋電紅外傳感器、煙霧傳感器和光電門，采用發(fā)光二極管代替系統(tǒng)中的語音提示和聲光報警電路，采用下降沿觸發(fā)來替代系統(tǒng)中的設(shè)計電路語言觸發(fā)模塊，仿真的過程中系統(tǒng)指示燈應(yīng)為長亮的狀態(tài)，一旦觸發(fā)，指示燈應(yīng)隨即閃爍一下，這里要特別注意的是，正常狀態(tài)下的光電門和紅外傳感器都是會輸出高電平的，那么他們的按鍵就是處于常閉的狀態(tài)的，當(dāng)被觸發(fā)處于斷開狀態(tài)時應(yīng)將其按下。

5 結(jié)語

在設(shè)計電路的過程中，為了更好提升各項指標(biāo)，這就需要設(shè)計人員不斷調(diào)整和完善電路設(shè)計方案，不斷完善系統(tǒng)功能，調(diào)試熱釋電人體紅外傳感器、煙霧傳感器和光電門這三大結(jié)構(gòu)，保證防盜防火檢測工作的有效性，能夠準(zhǔn)確的記錄并顯示出宿舍人員的進(jìn)出情況，同時此系統(tǒng)還具有實用性好、造價低、結(jié)構(gòu)簡單以及穩(wěn)定性好等顯著優(yōu)點，為系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用打下了堅固的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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