基于單片機的小區安防系統的研究

摘 ?要：本文研究的是小區的安防系統的設計，根據小區的安防系統設計的功能要求，對智能小區的安防系統整體方案進行了研究，對系統硬件元件進行了選型及設計。其中主要部件傳感器，考慮到成本問題，選擇紅外探測傳感器，在硬件設計的基礎上進行軟件設計，使系統能夠保證實時語音播報，實時顯示。

關鍵詞：智能小區;安防系統;單片機

中圖分類號：TP368.12;TP277 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）18-0025-03

Abstract：This paper studies the design of the security system of the community. According to the functional requirements of the security system design of the community，the overall scheme of the security system of the intelligent community is studied. The hardware components of the system are selected and designed，among which the main components are sensors. Considering the cost problem，the infrared detection sensor is selected，and the software design is carried out on the basis of hardware design，so that the system can guarantee real-time voice broadcast and real-time display.

Keywords：intelligent community;security system;single chip microcomputer

0 ?引 ?言

隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的提高，人們對生活環境提出了更高的要求，智能社區日益普及。智能社區防御與安全系統是智能社區系統的核心模塊，小區安防系統物聯網技術（IoT）的一些應用，提供了將全球物理對象識別和連接成一個統一系統的功能。隨著建筑業的快速發展，人們渴望獲得更智能的生活條件。智能社區安全系統（ICSS）正成為物聯網的最主要應用方向之一。ICSS的目的是防止入侵、自動物業管理、實時報警、快速處理事故等，系統能自動提高社區安全、管理效率和節約人力資源。

1 ?小區安防系統的整體方案設計

本設計主要由單片機控制模塊、GSM模塊、鍵盤模塊、顯示模塊、電源模塊組成和報警模塊組成。系統總體框圖如圖1所示。

系統以STC89C52系列芯片作為主控芯片，溫度、濕度、防盜、煙霧等傳感器則是環境當中各個信息的采集源，從而設計出51系列單片機基礎上的一款防盜式的撥號報警應用系統。當系統內部的MQ-2系列的煙霧傳感器監測到煙霧的實時濃度高于預設閾值的時候，蜂鳴器便會報警，且發送報警短信。在有人的時候按下防盜的相應按鍵開啟防盜功能，如果紅外電的熱釋電檢測出存在人的時候，系統便會看成是非法侵入，此時單片機經由串口操控GPRS A6模塊首先將報警短信消息發送到系統里預留的手機號碼上，這條消息的主要內容為“有人非法進入”，進而提示房屋的主人存在異常情況。

2 ?硬件方案選擇

主控芯片選STC89C52型單片機，即由著名STC公司所生產研發的具備功耗較低、較高性能的CMOS8位的實際微控制器，具有8k字節的系統可編程的Flash存儲器。STC89C52中具備8路10位的實際高速A/D轉換，和2路的實際PCA捕獲/匹配。其每秒能夠完成的轉換數能達到25萬次之多，且價格較為便宜。

語音播報模塊選用中青世紀科技有限公司的ISD4004語音芯片，語音的錄制電路和播放電路則是將話筒和喇叭與語音芯片相連接而組成的。音頻功放部分選用的是LM386音頻功率放大器。

液晶顯示模塊選用的是LCD1602液晶顯示屏，選用10k上拉電阻來增加輸入電流。LCD與LED相比較，具有功耗低、抗干擾能力強和價格低等其他方面的一些優勢。

GPS選用U-blox公司的NEO-6M-0001天線一體GPS模塊，內置陶瓷天線，可使用USART串口TTL或IIC通信。

氣體傳感器選用MQ-2型氣體傳感器，其具有價格低、響應速度較快、壽命長以及穩定等優勢，對于液化氣、丁烷以及丙烷等氣體的靈敏度都較高。

GSM模塊滿足本文研究的需要且性價比很高，因此選擇其和外部的設備之間實現通訊，以及接收短信。

3 ?系統硬件電路設計

單片機中的最小系統如圖2所示，其主要組成部分包括復位電路、晶振電路、單片機以及排阻等。K1是按鍵，將手動復位按下，復位就是使程序再次運作，即重新開啟運行。X1是晶振，為單片機供應振蕩信號，單片機方可實現運行程序，相當于人體的心臟。而排阻是液晶屏中的上拉電阻，在沒接通時為高阻態，不能得到高電平，使液晶屏顯示異常。

按鍵電路如圖3所示。

溫濕度檢測電路如圖4所示。DHT11系列傳感器為可以輸出有效的溫度與濕度的一款數字型一體化的溫濕度有效傳感器，DHT11系列傳感器內部輸出信號早已實現校準工作便輸送到了操控器當中。DHT11系列的溫度的實際傳感器具備4個有效的外接引腳，當傳感器實現上電的時候，便需預熱一秒鐘的時間，由于剛剛開始上電的時候存在不穩定的一個階段，因此這一整段的時間當中操控器無需發送相關指令到傳感器當中。

本文設計的系統內部使用了人體外部可以發射出相應的紅外線，能夠讓紅外線的熱釋電實際傳感器有效檢測出來。紅外熱釋電路圖如圖5所示。

LCD顯示接口電路圖如圖6所示。

電源的接口電路示意圖如圖7所示，J1是電池的接口，SW1是電源的開關，R2是二極管中限流電阻，而D1是電源的指示燈。

本系統中聲音報警電路使用的是蜂鳴器發出聲音報警、溫度傳感器、煙霧傳感器、紅外熱釋電傳感器，每個傳感器檢測到相應的值超出設定范圍時，蜂鳴器都會發出長鳴聲，進行報警，蜂鳴器報警電路圖如圖8所示。LED發光二極管是燈光報警電路，如圖9所示。

4 ?系統軟件設計

主程序流程圖如圖10所示。

本文設計的系統以STC89C52系列的單片機作為系統內部控制的核心，編程語言由C語言完成設計，編程軟件為Keil Vision系列軟件。

按下設防的相應按鍵的時候，無論紅外線熱釋電實際傳感器，或煙霧傳感器，以及紅外對管和溫度傳感器等各個模塊當中檢測所得溫度比預設溫度值高的時候，單片機均可以經由GPRS A6模塊進而給系統指定的相應手機號碼當中發送出有效信息且撥打相應的電話號碼，并由蜂鳴器實現報警動作。

5 ?系統調試

進行焊接工作時首先必須查詢系統電路基本原理圖，防止焊接出現錯誤情況，還應檢查各個系統內部元器件，檢查元件有沒有存在反向問題、焊線位置是不是有虛焊問題，用萬用表進行相應的檢測，檢測所有線路是不是存在問題，對電源芯片進行詳細的檢查，一旦電源存在插錯問題，系統便會出現癱瘓問題，那么之前全部工作便沒有意義。

6 ?結 ?論

本文設計的防盜式撥號報警應用系統當中主要的組成部分以STC89C52系列單片機為核心，HC-SR501系列紅外線的熱釋電有效感應器主要用于進行不法人員非法入室情況的檢測，DHT11系列溫濕度的實際傳感器主要用于檢測相應的溫度數值，MQ-2系列的煙霧的實際傳感器主要用于檢測煙霧的實際濃度有沒有高于預設范圍，系統中GPRS A6模塊主要是用于實現相關短信通知的發送，經由系統內部軟件的有效編程完成系統各個不同模塊的有效報警，也就是煙霧與紅外線的實際熱釋電各種報警信息，本文設計的這款報警系統具備的優勢在于可用性非常強、內部電路非常簡單、具備非常強的可操作性、各個不同的元器件具備非常高的靈敏度，因此本文設計的系統應用性非常強。

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作者簡介：焦靈俠（1983-），女，漢族，陜西西安人，講師，碩士，研究方向：控制理論與控制工程。