基于單片機的起居室安全報警系統設計

摘 要：近年來，隨著人民的生活水平不斷提升，家庭安防已經逐漸走向家家戶戶，人們家中紛紛添置了智能安防設備，一款人體熱感應家庭安防報警系統的研究對于促進我國智能家居安防發展有重要意義。在本次設計中我們設計的起居室安全報警系統結構簡單，通過微型單片機將紅外熱感應傳感器數據進行采集，經過數模轉換傳輸到單片機，然后經過對比，判斷是否出現盜賊，當接收到的數值達到預設值，才啟動聲光報警。本設計采用微型控制器STC89C52作為控制核心，配合紅外傳感器完成家庭防盜報警功能，該設計結構簡單適用性強，對能廣泛應用于家庭、辦公等安防場所。

關鍵詞：紅外感應;STC89C52;報警電路;安防

一、緒論

近些年來智能家居的發展有了飛速進步，隨著人們生活的智能化發展，智能家居安全也走向了科技化，單片機的應用在智能家居安防系統的應用逐漸發展起來，在人體智能感應家庭安防報警的監測在產品質量、旅行安全、能源消費、安全生產等方面發揮著重要作用。就目前而言，人體智能感應家庭安防報警運用在生活各個方面，提高人體智能感應家庭安防報警的研究就成了一項重要的研究課題，微控制器的微控制器設計極大地增加了智能控制帶來的輸入成本，因此，應用單片機對紅外傳感器系統的家庭安防設計具有促進作用。

設計針對市場上現有產品的不足，研究了一種具有起居室安全報警感應功能的家用安全報警器，具有檢測安全安防的能力。設計達到以下功能：1）上電以后，實現LED燈、蜂鳴器、人體紅外感應器初始化操作。2）當按下“設防按鍵”以后，人體紅外感應器一直對環境進行探測。如果發現周圍有異常情況，LED燈會閃爍。3）當“開門按鍵” 被按下時，LED燈會閃爍，并且蜂鳴器也會響。4）當按下“撤防按鍵”以后，即使進入核心區域，按鍵“開門按鍵”，LED燈，蜂鳴器 也不會有異動。5）在正常情況下，每隔10S，會將電磁門狀態、布放情況上傳到單片機。6）在異常情況下，每隔1S，上報一次異常。

二、安全報警系統設計

（一）整體方案。基于單片機控制的起居室安全報警系統設計主要以單片機為核心進行控制，結合最小系統，紅外傳感器和LED指示燈實現感應安防功能，LED指示燈在設計中配備三個LED燈珠，分別用紅、黃、綠三種顏色燈代表系統工作狀態，系統在工作時，由主控設備單片機發出電平信號，控制傳感器進入工作狀態，紅外傳感器循環感應檢測范圍的紅外動靜，當檢測到入侵時，啟動傳感器高電平給單片機觸發警報，當觸發信號離開時，系統再次進入布防狀態，等待下一次人體傳感器檢測到的信號，其中電源模塊為單片機模塊工作提供5V電源，其硬件設計結構如圖1所示。

（二）硬件設計。本文中所設計的人體智能感應家庭安防報警系統所使用的STC89C52型單片機片具備以下標準功能：最高可達80MHz的時鐘頻率;FLASH ROM為內置的8KB，RAM和E?PROM分別是512KB和2KB;定時器/計數器是3個16位，一個6矢量2級中斷結構。當單片機跑程序死機時，可通過復位電路來重啟工作，而單片機工作的脈沖實際上是由晶振電路所提供。

在紅外報警監控系統中，紅外傳感器主要用于監測監控范圍內出現的異常現象，在本設計當中選擇采用HC-SR501 人體感應模塊實現，其具有全自動感應功能：當有人進入其感應范圍則輸入高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平。

（三）軟件設計。為保證模塊正常運行，使用單片機的時候，需要對單片機進行初始化。在程序開始時要先進行初始化判斷，判斷為真時，設置初始值，初始值設置完畢后，將其寫入存儲單元，然后重置初始值的判斷變量，判斷為假，程序結束。

當單片機檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監控區，驅動聲光報警電路開始報警，10秒后進入循環，其主程序流程如下圖所示。

三、系統功能與測試結果

（一）系統實現功能。通過proteus仿真了人體檢測家庭安防功能，將紅外熱感應傳感器數據進行采集，經過數模轉換傳輸到單片機，然后經過對比，判斷是否出現家庭安防信息，當接收到的數值達到預先設定的值，才啟動聲光報警。

功能的實現依靠C語言編程，語言C是一種結構化語言，通常在嵌入式系統的開發中使用。Keil的功能之一就是將.c的源代碼轉換成十六進制文件。在引入新文檔之后，必須將該文件添加到開。同時，為了運行用C編寫的程序，系統提供了適當的GCC編譯工具和GDB工具來編譯和調試用戶程序，方便后期調試和移值。

（二）系統功能測試結果。仿真軟件使用的是Proteus在完成程序加載后，點擊仿真軟件中的開始按鈕。整個仿真就開始運行，如圖4起居室安全報警系統系統仿真界面圖。

四、總結

本次設計的核心處理器采用STC89C52型單片機，通過其正常運轉處理紅外傳感器模塊的信息，傳遞測量數據給單片機處理運算，設計實現了人體智能感應家庭安防報警監控，同時還具有指示燈與蜂鳴器組成的報警系統。給單片機導入程序，完成硬件模塊的安裝后，連上電源，對設計進行調試，調試分析中，只要有指示燈亮，蜂鳴器就進行報警。設計中安裝了兩組指示燈，分別用紅燈和綠燈表示當前紅外感應狀態，當檢測到人員時實時報警。

硬件調試完畢后還對軟件進行了編程設計，驗證了設計功能。但不足之處在于，沒有合適的人體智能感應家庭安防報警測量數據誤差分析，驗證監控數據的合理性與有效性。

參考文獻

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[2] 宋文緒. 傳感器與檢測技術[M]. 北京： 高等教育出版社， 2014.

[3] 余錫存. 單片機原理及接口技術[M]. 西安： 西安電子科技大學出版社， 2016.

作者簡介：許左琳（1998—），男，漢族，籍貫：山東威海，單位：青島理工大學，學位：在讀本科。