宿舍智能防盜防火報警系統設計＊

劉乃生，苑龍軍

（濰坊學院，山東 濰坊 261061；山東工業技師學院，山東 濰坊 261053）

校園人員密集，特別是學生公寓更是學生出入最頻繁的場所，無論是在正常的學習期間，還是在學校假期期間，宿舍防盜防火工作都非常嚴峻。各學校采取的措施是多種多樣的[1-2]，為了做好防盜防火工作，就需要設計一些更科學、更安全可靠的防盜防火報警系統，以保證學生人身及財產安全免受損失，為此本論文以STC89C52單片機為主控制器，設計了一款宿舍智能防盜防火報警系統，以作為防盜防火報警之用。

1 系統總體結構設計

本系統可用分立元件結合模擬、數字相關知識將原件集成以實現電路結構與功能，但這種方法設計過程復雜，電流結構繁瑣，調試困難，穩定性不高，為此本系統利用單片機輔以少量的模塊實現電路功能，系統總體結構如圖1所示。

圖1 系統總體結構圖

硬件部分，系統以STC89C52單片機作為主控制器，人體檢測和煙霧檢測分別由人體紅外感應裝置和光電式煙霧感應裝置構成；聲光報警功能則由蜂鳴器和發光二極管實現；獨立鍵盤實現密碼解除報警功能；異地監控由GSM Modem模塊實現，GSM Modem通過和單片機的互相連接通信實現異地監控功能。軟件部分，可以通過軟件編程發揮單片機的控制作用，方便實現電路的邏輯功能。此方法既簡化了系統的硬件設計，又充分發揮了各個模塊的作用，實現了系統的穩定性要求。

2 系統硬件電路設計

2.1 無線數據收發模塊

GSM網絡具有覆蓋范圍廣、信號穩定、無同頻干擾、保密性好等特點，能處理大量的短消息、數據和傳真傳送等業務[3]。采用GSM網絡作為遠程控制的傳輸媒介有效地降低了系統造價，并能實現異地監控。本系統采用西門子TC35無線通信GSM模塊，該模塊自帶RS232通訊接口，可以方便地實現與PC機、單片機的聯機通信，其工作電壓為3.3V～3.5V，可工作在900MHz和1800MHz兩個頻段。模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模塊的短信息、第三組的二類傳真、以及2.4K、4.8K、9.6K的非透明模式，通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現電源連接、指令、數據及控制信號的雙向傳輸[4]。

2.2 紅外感應模塊

單純地利用D203S人體紅外熱釋電傳感器用于人體檢測的信號非常弱，需要配合紅外傳感信號處理器BISS0001進行放大，這就需要擴展外圍電路，難免會增加電路的復雜度。本系統利用熱釋電紅外感應模塊實現[5]，該模塊集成了BISS0001等部件，使得硬件電路更加簡單。人體熱釋電感應模塊基于紅外線技術，全自動感應，當人進入其探測范圍時輸出高電平，人體離開感應范圍時則自動延時關閉高電平，輸出低電平。

2.3 煙霧感應模塊

采用MQ2氣體傳感器可以實現煙霧檢測，煙霧探頭MQ2經與放大電路等外圍電路相連后才可形成煙霧檢測模塊，并且MQ2也同常用于工業檢測方面，且功率很大，不適合長期工作[6]。本系統采用煙霧探測器實現煙霧檢測，該探測器為集成模塊，功耗極低，待機工作電流約為10μA，適合長時間工作，且滿足低碳環保的要求，電路簡便，穩定性高，適合學生宿舍用。

2.4 聲光報警模塊

聲報警模塊由蜂鳴器構成，當人體感應模塊感應到第一個人走進宿舍內時，蜂鳴器會發出警報，持續幾秒關閉；同時當煙霧感應模塊感應到煙霧時，蜂鳴器同樣會發出警報，并由鍵盤輸入密碼解除警報。

光報警模塊由兩個發光二極管構成，當人體感應模塊感應到人活動時，綠燈被點亮；當煙霧感應模塊感應到煙霧時，紅燈被點亮。

2.5 獨立鍵盤

鍵盤輸入模塊由四個獨立鍵盤構成，三位鍵盤完成密碼輸入工作，一位鍵盤完成密碼確認工作。

3 系統軟件設計

系統軟件設計的流程圖如圖2所示。

圖2 系統軟件流程圖

主程序說明：系統首先進行初始化，單片機檢測人體紅外感應模塊的輸出信號，判斷有無人進入；同樣根據以上原理判斷是否有人外出，根據以上兩個判斷，由系統統計宿舍內人員的出入情況；其次，由GSM Modem模塊根據系統指令將宿舍內人員的統計數據發送到手機；最后，系統根據指令繼續進行人數檢測。

中斷0說明：當煙霧感應模塊檢測到煙霧存在時，系統進入中斷0狀態，聲光報警模塊開始發出報警信號，當有解警信號輸入時，系統進行終端返回，繼續執行主程序。

中斷1說明：中斷1用于完成警報的解除。系統首先進行按鍵掃描，判斷輸入數據是否與設定的警報解除密碼一致，如果密碼一致則警報解除，否則返回到中斷前狀態，繼續執行主程序。

4 結束語

本系統實現了人體感應、煙霧感應、聲光報警及異地監控功能。在電路硬件設計上，選用性能穩定的電路模塊而非分立元件實現，人體感應及煙霧感應由相應的傳感器模塊實現；聲光報警由二極管及蜂鳴器實現；異地監控功能由GSM modem模塊與單片機和手機的互相通信實現，并且可以通過手機對GSM modem進行控制，以獲得所需信息。警報發生后可通過鍵盤或手機發送命令進行解警。通過對各類型元器件的對比，考慮到設計成本和設計精度的要求，在充分保障系統可靠性的前提下，本論文選擇了成本低廉的元器件，降低了系統硬件投資并減少了軟件開發周期，對校內學生宿舍防盜防火報警系統的開發提供了一定的指導。

[1]郭兆正.單片機遙控防盜報警系統[J].錦州師范學院學報：自然科學版，2001，22（1）：37-39.

[2]劉純利，張玉山.單片機防盜報警系統的設計[J].安徽電子信息職業技術學院學報，2004，3（12）：71.

[3]王曄，牛小龍.基于 GSM 網絡的防盜報警系統的設計[J].電腦知識與技術，2012，8（4）：873-874.

[4]周美麗，李建新，白宗文.基于 GSM 多功能防盜報警系統的設計[J].現代電子技術，2011，34（23）：167-168.

[5]王寧.智能監控防盜報警系統[D].上海：同濟大學，2007.

[6]文武松，王璐，曹龍漢.基于 TC35i的超聲波汽車防盜報警裝置設計[J].汽車工程學報，2003，（6）：55-57.