基于單片機(jī)的智能家用報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

毛靜

（安康學(xué)院 電子與信息工程系，陜西 安康 725000）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們需要對(duì)室內(nèi)環(huán)境的安全進(jìn)行有效的監(jiān)控和及時(shí)的報(bào)警。傳統(tǒng)安防設(shè)備如防盜窗、防盜門等在使用時(shí)存在靈活性弱，有效性和及時(shí)性差等缺點(diǎn)[1]。如果有一種家用智能報(bào)警系統(tǒng)，在室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生異常時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、報(bào)警和通知主人，人們的生活環(huán)境將會(huì)更加安全。嵌入式技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展為這一系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了可能[2-3]。

本設(shè)計(jì)提出了一個(gè)基于STC89C52單片機(jī)控制GSM的智能家用報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)房屋災(zāi)情進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警。系統(tǒng)使用溫度傳感器對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)并且在數(shù)碼管顯示；使用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)屋內(nèi)是否有人非法侵入，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，若有異常，進(jìn)行蜂鳴報(bào)警，并控制GSM系統(tǒng)向主人發(fā)送信息。該智能報(bào)警系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境變化及時(shí)做出反應(yīng)，從而保證家居環(huán)境的安全[4]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1．1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)，主要的模塊有熱釋電紅外傳感模塊、溫度檢測(cè)模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、數(shù)碼管顯示模塊和GSM短信報(bào)警模塊。系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體框架圖Fig.1 Structure diagram of the power control unit test system

1.2 溫度檢測(cè)及顯示模塊設(shè)計(jì)

溫度檢測(cè)及顯示模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，DS18B20數(shù)字溫度計(jì)接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，耐磨耐碰，體積小，使用方便，并且具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性和卓越的靈敏性[5-6]。溫度檢測(cè)電路如圖2所示。

1.3 熱釋電紅外傳感模塊設(shè)計(jì)

熱釋電紅外傳感模塊主要用來(lái)對(duì)室內(nèi)是否有人體進(jìn)行檢測(cè)，主要由熱釋電紅外傳感器RE200B和BISS0001處理芯片構(gòu)成。BISS0001是CMOS類具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可以與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)處理，能有效的抑制其他信號(hào)的干擾，穩(wěn)定性高，調(diào)節(jié)范圍廣[7-8]。

圖2 溫度檢測(cè)模塊電路Fig.2 Temperature detection circuitmodule

若有人進(jìn)入熱釋電紅外傳感器的掃描范圍內(nèi)，RE200B產(chǎn)生微弱的電壓變化使得芯片被觸發(fā)，經(jīng)過(guò)BISS0001芯片的兩級(jí)放大后，在VO信號(hào)輸出端產(chǎn)生3.3 V左右的電壓；當(dāng)沒(méi)有人經(jīng)過(guò)時(shí)，VO端輸出0 V，輸出電壓送入單片機(jī)進(jìn)行判斷和處理，從而實(shí)現(xiàn)了人體檢測(cè)。

1.4 GSM短信報(bào)警模塊設(shè)計(jì)

GSM模塊主要由TC35i、電源電路、串口電路和GSM保護(hù)電路組成。TC35i新版西門子工業(yè)GSM模塊是一個(gè)既支持英文短信又支持中文短信息的工業(yè)級(jí)GSM模塊，支持?jǐn)?shù)據(jù)和語(yǔ)音兩種格式的SMS短信發(fā)送形式，且格式的設(shè)置都可通過(guò)AT命令來(lái)實(shí)現(xiàn)[9]。TC35i短信模塊體積小、重量輕、耗能低，具有SIM應(yīng)用工具包和AT命令集控制等優(yōu)點(diǎn)[10]。電源電路為GSM提供合適的電壓。GSM保護(hù)電路用于防止供給電壓過(guò)大。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以C和匯編語(yǔ)言為編程語(yǔ)言。該系統(tǒng)通過(guò)傳感器對(duì)室內(nèi)環(huán)境條件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并采取相應(yīng)措施。系統(tǒng)程序流程如圖3所示。系統(tǒng)啟動(dòng)之后，首先進(jìn)行初始化操作，為了能夠及時(shí)顯示溫度以及對(duì)非法入侵報(bào)警，系統(tǒng)采用中斷技術(shù)，使用單片機(jī)定時(shí)中斷T0，每隔500ms中斷一次。打開(kāi)中斷后，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行工作，當(dāng)有人進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用GSM短信發(fā)送程序，并進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警，為了讓報(bào)警產(chǎn)生效果，將報(bào)警時(shí)間延遲2分鐘。GSM發(fā)送短信程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖4所示。

圖3 程序設(shè)計(jì)流程圖Fig.3 Program flow chart

3 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)完成后，對(duì)各模塊進(jìn)行測(cè)試。接通電源后，數(shù)碼管能夠正常顯示當(dāng)前室內(nèi)的溫度，并且隨室內(nèi)溫度的改變而改變，表明溫度檢測(cè)和顯示模塊功能正常；然后，對(duì)是否能夠檢測(cè)到人體進(jìn)行了測(cè)試，當(dāng)有人進(jìn)入熱釋紅外傳感器掃描范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并且發(fā)送短信息到指定手機(jī)，沒(méi)有人體進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)不報(bào)警，表明報(bào)警和短息通知功能正常。因此，該系統(tǒng)的溫度檢測(cè)、顯示、報(bào)警和發(fā)送短信功能均正常。

4 結(jié) 論

此家用報(bào)警系統(tǒng)，主要以防盜和室內(nèi)溫度檢測(cè)為主，防盜報(bào)警體現(xiàn)于發(fā)送短信報(bào)警和驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，室內(nèi)溫度檢測(cè)主要將其顯示于數(shù)碼管。整個(gè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)在于系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化，實(shí)用性強(qiáng)。使用簡(jiǎn)單實(shí)用的傳感器，融合聲、溫、電、網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)燃夹g(shù)，系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)。此外，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想為智能家居、智能安防等系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供參考價(jià)值。

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