無線防火防盜智能報(bào)警裝置

北京信息科技大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，北京 100192

一、引言

目前市場上比較常見的報(bào)警器主要有：壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等[1]，但這幾種報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)：

壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器由于壓力板式安裝在墊子內(nèi)，當(dāng)主機(jī)停止工作，主人在家走動(dòng)時(shí)，很容易誤報(bào)，可靠性低；

開關(guān)式電子防盜報(bào)警器一般只有一個(gè)定點(diǎn)，有效范圍小，而且各種開關(guān)也易壞，誤報(bào)率高，不可靠；

遮光式觸發(fā)防盜報(bào)警器在受到太陽光照射就會引起誤報(bào)，同時(shí)，如果風(fēng)吹窗簾的擺動(dòng)等遮住了光也會引起誤報(bào)，所以這種報(bào)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(fù)雜，技術(shù)要求比較高，價(jià)格也比較昂貴，不利于廣泛利用[2]。

無線防火防盜智能報(bào)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(dòng)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(fù)雜的電路走線，安裝比較簡單。同時(shí)，系統(tǒng)采用的其它模塊也都是性價(jià)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(gè)地方。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(gè)裝置供電，紅外傳感器監(jiān)控有無非法活動(dòng)，煙霧傳感器監(jiān)控有無火災(zāi)發(fā)生，如果有異常將產(chǎn)生信號傳給STC12C5A60S2單片機(jī)，產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)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(jī)發(fā)送成功的信號。

此裝置有三種報(bào)警方式：在發(fā)生火災(zāi)或者盜竊時(shí)發(fā)出報(bào)警聲音、向指定的接收人發(fā)送短信、自動(dòng)撥打119（火災(zāi)）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(gè) GSM/GPRS通訊模塊，設(shè)計(jì)了可靠的外圍電路，并擴(kuò)展了端口，可實(shí)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(qiáng)大，可選功能豐富。

SIM900A 模塊主要應(yīng)用在通訊領(lǐng)域，如移動(dòng)電話、遠(yuǎn)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(jìn)行調(diào)試。圖3為SIM900A開發(fā)板電路連接圖。

2、STC12C5A60S2單片機(jī)

STC12C5A60S2單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，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(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S)，針對電機(jī)控制、強(qiáng)干擾場合[12]。由于其性價(jià)比極高，在無線防火防盜智能報(bào)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(jī)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(jià)比較高，穩(wěn)定性較好，應(yīng)用的范圍比較廣。

主要指標(biāo)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(shí)時(shí)間：可調(diào)（0.3s～18s）

封鎖時(shí)間：3s

觸發(fā)方式：L不可重復(fù)，H可重復(fù)，默認(rèn)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(rèn)）

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(shí)現(xiàn)繼電器控制，很大程度上增強(qiáng)了本裝置對其他電路的通斷控制能力，并且價(jià)格比較優(yōu)惠，所以采用此模塊。

主要指標(biāo)如下：

工作電壓：9VDC

待機(jī)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)采用鴻海科技的開關(guān)電源，型號為JMD20-0509 ，能夠同時(shí)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(bào)警裝置首要要求就是穩(wěn)定、安全，電源是否具有很強(qiáng)的工業(yè)特性是我們首要要考慮的，鴻海科技的開關(guān)電源JMD20-0509完全可以勝任，又由于價(jià)格也比較合理，所以是它是本系統(tǒng)的不二之選。

主要指標(biāo)：

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(shí)間：2 0 m s保護(hù)功能 過流超過標(biāo)稱值的1 2 5%動(dòng)作短路保護(hù)自動(dòng)恢復(fù)過壓保護(hù) 達(dá)到1 1 5%～1 3 5%的電壓標(biāo)稱值動(dòng)作輸出絕緣強(qiáng)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(jī)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(yùn)用Keil 4軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，程序語言采用C語言。

工作流程：當(dāng)無線防火防盜智能報(bào)警裝置正常開啟后，將一直處于檢測狀態(tài)，實(shí)際也就是在C語言里設(shè)置一個(gè)循環(huán)，一直檢測兩個(gè)傳感器的信號，當(dāng)其中一個(gè)或者兩個(gè)傳感器產(chǎn)生了報(bào)警信息，傳到了主控芯片STC12C5A60S2后將產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警，首先是本地報(bào)警開啟，用于控制本地的報(bào)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(bào)警電話，為了不長時(shí)間占用119或者110，只要對方接通本地將不再撥打，報(bào)警平臺可以根據(jù)電話號碼識別出異常地點(diǎn)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(gè)短信即可，待兩種情況都得到確認(rèn)后，或者其中一個(gè)短信中含有OFF信息，本地報(bào)警將關(guān)閉。任意一個(gè)聯(lián)系人向系統(tǒng)發(fā)送含有ON的短信，裝置將重新啟動(dòng)，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(bào)警裝置測試結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，將手機(jī)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(jī)卡分別綁定為在有火情時(shí)的通知對象和有非法活動(dòng)時(shí)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(jī)STC12C5A60S2控制的實(shí)用地報(bào)警裝置，具有很高的安全性和方便可靠性，價(jià)格低廉，有一定的參考價(jià)值。缺點(diǎn)是，由于采用多模塊拼接而成， 產(chǎn)品體積有點(diǎn)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。