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(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)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(fā)式防盜報警器由于壓力板式安裝在墊子內(nèi)，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(guān)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(guān)也易壞，誤報率高，不可靠；

遮光式觸發(fā)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(jiān)控電路防盜系統(tǒng)而言，它的安裝線路復雜，技術(shù)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(wěn)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(tǒng)采用的其它模塊也都是性價比較高、應(yīng)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(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)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(yè)電源為整個裝置供電，紅外傳感器監(jiān)控有無非法活動，煙霧傳感器監(jiān)控有無火災發(fā)生，如果有異常將產(chǎn)生信號傳給STC12C5A60S2單片機，產(chǎn)生相應(yīng)的報警信息通過SIM900A傳給接收端，信息發(fā)送成功后SIM900A將反饋給STC12C5A60S2單片機發(fā)送成功的信號。

此裝置有三種報警方式：在發(fā)生火災或者盜竊時發(fā)出報警聲音、向指定的接收人發(fā)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(fā)板

SIM900A開發(fā)板由 SIMCOM 公司生產(chǎn)并銷售，其組成如圖2所示。SIM900A是一個 GSM/GPRS通訊模塊，設(shè)計了可靠的外圍電路，并擴展了端口，可實現(xiàn)語音通話、短信收發(fā)、 GPRS 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)，功能比較強大，可選功能豐富。

SIM900A 模塊主要應(yīng)用在通訊領(lǐng)域，如移動電話、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控、短信提醒發(fā)送等。此外SIM900A 使用串口通訊的方式和外部連接，通過串口數(shù)據(jù)的交換，我們就可以使得SIM900A 模塊去執(zhí)行命令，很大程度上方便使用者進行調(diào)試。圖3為SIM900A開發(fā)板電路連接圖。

2、STC12C5A60S2單片機

STC12C5A60S2單片機是宏晶科技生產(chǎn)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(tǒng)8051，但速度快8～12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)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(chǎn)品，型號是HC-SR501，選用此模塊的原因是它性價比較高，穩(wěn)定性較好，應(yīng)用的范圍比較廣。

主要指標如下：

工作電壓：5V～20VDC

靜態(tài)功耗：65μA

電平輸出：高3.3V，低0V

延時時間：可調(diào)（0.3s～18s）

封鎖時間：3s

觸發(fā)方式：L不可重復，H可重復，默認值為H

感應(yīng)范圍：小于120°錐角，7m以內(nèi)

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(yīng)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(xiàn)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(yōu)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(yīng)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(diào)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(tǒng)采用鴻?？萍嫉拈_關(guān)電源，型號為JMD20-0509 ，能夠同時作為5V/2A、9V/1A雙路輸出工業(yè)電源。

由于無線防火防盜智能報警裝置首要要求就是穩(wěn)定、安全，電源是否具有很強的工業(yè)特性是我們首要要考慮的，鴻?？萍嫉拈_關(guān)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(tǒng)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(diào)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(shù)：±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(huán)境 使用環(huán)境-1 0℃～5 0℃，2 0%～9 0%R H(無凝露)存儲環(huán)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(tǒng)環(huán)境下運用Keil 4軟件進行程序設(shè)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(tài)，實際也就是在C語言里設(shè)置一個循環(huán)，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(chǎn)生了報警信息，傳到了主控芯片STC12C5A60S2后將產(chǎn)生相應(yīng)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(yīng)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(jù)電話號碼識別出異常地點和異常情況，接著系統(tǒng)將向特定聯(lián)系人發(fā)送短信，收到聯(lián)系人的任意短信將表示已經(jīng)知曉異常狀況，只需發(fā)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(guān)閉。任意一個聯(lián)系人向系統(tǒng)發(fā)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(zhí)行此流程。軟件流程如圖8所示。

五、系統(tǒng)測試

無線防火防盜智能報警裝置測試結(jié)果達到了設(shè)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(jié)果如圖9所示。

六、結(jié)束語

本文提出了一種基于經(jīng)典內(nèi)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(chǎn)品體積有點大，且由于不是自己全部研發(fā)，成本略高，仍有可開發(fā)的空間。