智能家居安防報警系統的設計

摘 要:設計了一套基于C8051F040的智能家居安防報警系統。該系統采用電子探測、智能控制和GPRS通信等技術，實現了異常情況自動偵測、智能判斷及短信報警等功能，克服了傳統家居安防系統結構復雜、成本較高等缺點，有較強的適用性和競爭性。

關鍵詞:智能家居安防報警系統 C8051F040 探測器 GPRS

中圖分類號:TP274文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0049-01

隨著我國社會、經濟的發展，人們的安全意識不斷提高，安防報警系統已成為住宅小區家居智能化系統的重要組成部分。然而，新建小區統一安裝的安防系統一般功能復雜，成本很高，沒有考慮小區居民的實際情況和安防需求，舊小區的安防系統改造需要重新布線、重新安裝，成本也比較高。鑒于此，本文設計了專門針對單戶家庭安全防范的智能家居安防報警系統，它集防火、防盜、無線遠程報警等功能于一體。該系統安裝方便，操作簡單，成本較低，完全能滿足單戶家庭的安防要求，為住戶的財產和生命安全提供一個便捷、可靠的保障。

1 系統設計方案

本系統總體設計思路是:當家人外出時，安防系統可人工設防，也可延時自動布防。在系統布防后，防火和防盜探測器自動收集火情、盜情信息并傳輸給單片機，控制器做出判斷處理后，通過GPRS通信模塊向戶主和小區保安中心發送報警信息，保安中心可據此確定出警方案，及時制止犯罪和消除火災險情。當遠程報警結束后，安裝在室內的聲光報警系統自動啟動，告知周圍鄰居家中發生的情況，實現就地報警求助，同時對入侵室內的盜竊分子起到震懾作用。另外，當用戶在家中出現緊急情況時，通過緊急求助按鈕，發出相應的遠程求助信息，同時啟動室內聲光報警系統，向周圍鄰居發出緊急呼救信息，實現就近救助。

2 系統硬件設計

系統硬件結構如圖1所示。主要包括防火、防盜監測模塊、微控制器、GPRS短信報警模塊和聲光報警器等。考慮系統的抗干擾能力和微控制器的安全工作，輸入信號采用光電耦合實現現場信號與主機信號的隔離，輸出信號經放大后由繼電器驅動聲光報警器。

2.1 微控制器

微控制器選擇Silicon Lab公司推出的C8051F040 8位片上混合信號處理芯片。該芯片采用高速CIP-51內核，指令集與8051完全兼容，但運算速度是傳統MCS-51單片機的5～10倍。包含13路外部輸入的12位逐次逼近型ADC和8通道外部輸入的8位ADC;兩個通道的12位電壓型DAC;64個數字I/O口，2個UART、SMBus/I2C、SPI等串行總線接口，符合CAN2.0B規范的控制器局域網總線接口，5個16位定時器、16位可編程計數器;其片內含有4352字節的數據存儲器(RAM)和64k字節的程序存儲器(FlashROM)，還提供了64k字節地址空間的外部存儲器接口;通過JTAG接口可進行在系統非侵入式調試，開發調試非常方便[5]。

2.2 防火、防盜監測

防火監測由煙感探測器和煤氣探測器共同完成。防火監測對被保護區域進行實時的監視和探測，把火災初期階段能引起火災的參數(易燃氣體、煙、熱、光等信息)及時準確地檢測出來通報單片機，并由主機確認后進行報警。為了保證探測的準確性，煙感探測器采用離子感煙火災探測器。煤氣或天然氣比重要比空氣小，因此煤氣探測器選用吸頂式的。

防盜監測有門磁探測器、玻璃破碎探測器、紅外探測器和緊急報警按鈕組成。門磁探測器裝在門窗上，當門窗被打開時，門磁的開關狀態發生改變，經光電耦合電路將信號傳送到C8051F040微處理器中。玻璃破碎探測器選擇聲控—— 振動雙技術型，只有同時探測到玻璃破碎發出的高頻聲音和敲擊玻璃引起的振動時才輸出報警信號。紅外探測器采用被動式熱釋電紅外傳感器，保證監測的隱蔽性。

2.3 GPRS通信模塊

GPRS模塊采用西門子公司的MC35模塊，支持數據、語音、短消息和傳真等多種通信方式，可以通過AT命令對其實現控制。串行線通過MAX3245芯片電平轉換后可直接和RS232串口相連。

3 系統軟件設計

軟件流程圖如圖2所示。采用模塊化的程序設計，各功能模塊都調試通過后，將它們根據總體設計的主流程組合起來成為最終的應用軟件。主程序通過查詢方式檢測到求助、盜情、火情信號時，調用相應的子程序以實現各自功能。圖2中火警、盜警處理子程序用來完成警情的確認，實現本地聲光報警，并調用GPRS短信報警子程序，用短信通知用戶及小區監控中心。

4 結論

本系統專門針對新建住宅小區及舊小區的用戶，與其他一些成套的自動報警系統相比，具有操作簡單、低成本、安裝方便、易普及和高可靠性等突出優點，非常適用于單戶家庭的安防監測。

參考文獻

[1]方建超.一種新型家居智能安防報警系統的研究[J].中國科技信息，2005.

[2]董春利.安全防范工程技術[M].北京:中國電力出版社，2009.

[3]徐中偉，姜春玲.住宅智能安防系統[J].泰山學院學報，2009.

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