何浩華,周書民,汪志成,吳仲朗,仇亞軍
(東華理工大學(xué),機(jī)械與電子工程學(xué)院,江西 南昌 330013)
目前,隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人們財(cái)富的不斷積累,生命財(cái)產(chǎn)的安全問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視了,一方面,傳統(tǒng)的安防設(shè)備如防盜窗、防盜門、防盜鎖、防火墻等防盜和阻燃設(shè)備,只是增加了盜賊實(shí)施盜竊的難度和火災(zāi)的蔓延速度,并不能實(shí)時(shí)通知用戶,進(jìn)行及時(shí)的搶救措施,有的時(shí)候還會(huì)增加用戶逃生的難度;令一方面,目前市面上的防火防盜設(shè)備價(jià)格昂貴,只有一些大公司、大企業(yè)和高檔小區(qū)才能承擔(dān)起,針對(duì)這種現(xiàn)狀,本設(shè)將提供一套價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程通知用戶的防火防盜報(bào)警系統(tǒng)。
圖1 系統(tǒng)方框圖
根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能,來(lái)匹配相應(yīng)的硬件,針對(duì)火災(zāi)信號(hào),同時(shí)采用一個(gè)溫度傳感器和煙霧傳感器,這兩個(gè)傳感器只要有一個(gè)采集到的信號(hào)超高設(shè)定值,則MCU控制蜂鳴器發(fā)聲和LED發(fā)光的同時(shí),控制GSM模塊,給預(yù)先設(shè)置好的用戶號(hào)碼發(fā)送短信,及時(shí)通知用戶;人體紅外熱釋傳感模塊則是來(lái)檢測(cè)人體發(fā)出的紅外熱釋線,當(dāng)一旦有盜賊進(jìn)入人體紅外熱釋傳感模塊的檢測(cè)范圍之內(nèi),則傳感模塊的輸出引腳產(chǎn)生一個(gè)高電平傳送給MCU,MCU同樣控制蜂鳴器發(fā)聲和LED發(fā)光的同時(shí),控制GSM模塊,給預(yù)先設(shè)置好的用戶號(hào)碼發(fā)送短信,及時(shí)通知用戶。這個(gè)系統(tǒng)的方框圖如圖1所示。
傳感器模塊由煙霧傳感器MQ211、人體紅外熱釋傳感模塊和溫度傳感器DS18B20組成。煙霧傳感器的內(nèi)部電阻是隨著煙霧的濃度的變化而變化,因此要將其轉(zhuǎn)化為變化的電壓信號(hào),在此通過(guò)電壓比較器LM339和幾個(gè)相應(yīng)的分壓電阻構(gòu)成,具體電路設(shè)計(jì)如圖2所示。在通電狀態(tài)下測(cè)得傳感器的內(nèi)阻是130kΩ左右,在煙霧較濃時(shí)內(nèi)阻為6kΩ左右,在無(wú)煙時(shí)比較器的負(fù)端輸入為2.5V左右,正端為1.2V左右,有煙霧時(shí)負(fù)端為2.5V,正端為3~5V,此電路能很好地實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。
圖2 煙霧傳感器電路
圖3 紅外傳感電路
人體紅外熱釋傳感模塊的檢測(cè)距離為4~5m,將報(bào)警系統(tǒng)安裝在出入的門上方,完全可以達(dá)到檢測(cè)到人體的要求,當(dāng)該模塊檢測(cè)到人經(jīng)過(guò)時(shí),輸出口產(chǎn)生一個(gè)高電平,MCU檢測(cè)到該高電平后,然后聲光報(bào)警和發(fā)送短信通知用戶。圖3為人體紅外熱釋傳感器模塊電路。
溫度傳感器DS18B20,實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境溫度,因?yàn)闇囟葌鞲衅鬏敵龅碾娖綖橐粋€(gè)數(shù)字量,經(jīng)過(guò)MCU讀取后,判斷溫度是否超過(guò)設(shè)定值,假如設(shè)定報(bào)警溫度為40℃,當(dāng)檢測(cè)到的溫度超過(guò)這個(gè)值時(shí),MCU控制聲光報(bào)警電路和GSM模塊通知用戶。圖4為溫度傳感器電路。
報(bào)警電路主要有發(fā)光二極管LED、蜂鳴器和一個(gè)三極管和三個(gè)限流電阻組成,當(dāng)檢測(cè)到煙霧過(guò)濃、人體紅外線和溫度過(guò)高時(shí),有MCU控制執(zhí)行聲光報(bào)警動(dòng)作。如圖5所示為聲光報(bào)警電路。
圖4 溫度傳感器電路
圖5 聲光報(bào)警電路
無(wú)線通信模塊采用的是西門子公司GSM模塊TC35i,其功能是通過(guò)全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)向手機(jī)發(fā)送短信和撥打電話,用戶可通過(guò)MCU向該模塊發(fā)送AT命令進(jìn)行呼叫、短信 、等方面的控制,具有價(jià)格便宜、無(wú)需撥號(hào)連接和信號(hào)覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。外接電路如圖6所示。
程序設(shè)計(jì)就是為了硬件電路按照計(jì)劃的要求工作,本程序設(shè)計(jì)的流程為,開機(jī)上電后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化,首先判斷檢測(cè)環(huán)境溫度是否過(guò)高,若溫度過(guò)高,則執(zhí)行報(bào)警和通知用戶動(dòng)作,若正常,則判斷檢測(cè)環(huán)境的煙霧濃度是否過(guò)高,若過(guò)高,則執(zhí)行報(bào)警和通知用戶動(dòng)作,若正常,則判斷是否有人經(jīng)過(guò),若有則執(zhí)行報(bào)警和通知用戶動(dòng)作,若沒(méi)有則返回到判斷溫度的程序中,如此循環(huán),達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。軟件流程圖如圖7所示。
圖6 西門子TC35i模塊外接電路
圖7 軟件流程圖
文章基于GSM模塊及其通信網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)了一種對(duì)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、并能遠(yuǎn)程通知用戶和在事發(fā)地點(diǎn)執(zhí)行報(bào)警動(dòng)作的智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)該設(shè)計(jì)的實(shí)測(cè),證明實(shí)時(shí)性高、成本低、穩(wěn)定性好、報(bào)錯(cuò)率在1%以下,改變了傳統(tǒng)防火防盜報(bào)警系統(tǒng)的固有思維,極具廣闊的市場(chǎng)前景,值得大力推廣。
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