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單片機控制的宿舍智能防盜防火報警系統(tǒng)，單片機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 防火防盜 報警系統(tǒng)

中圖分類號：TP391.8 文獻標識碼：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)是要借助于單片機處理傳感器所檢測到的各類信號的，首先，單片機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是不具備SPI接口的，那么它就可以利用單片機的I/O口來模擬SPI進行連接，而如果單片機是具備SPI接口的，那么就可以直接進行連接，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)的硬件電路進行了設(shè)計工作后，就應(yīng)以此為基礎(chǔ)進行相應(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，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，能夠準確的記錄并顯示出宿舍人員的進出情況，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

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