陳翰 趙靜雅 高震宇

摘要：隨著通信、控制及電子等相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，人們迫切需要安全、方便和舒適的生活。但是隨著人們生活節(jié)奏的加快和大量家用電器和廚房設(shè)施的使用，家庭里的安全隱患也越來(lái)越多，而傳統(tǒng)的安全防范措施已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)的需求。本文綜合以上因素，建立了一個(gè)基于GSM網(wǎng)絡(luò)的家庭安防系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中采用了STC89C52單片機(jī)、GSM短信模塊和傳感器技術(shù)。本文給出基于GSM模塊的家庭防盜火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路和軟硬件系統(tǒng)組成，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了較為深入的分析研究。為了方便系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，在軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上運(yùn)用了模塊化的結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)基于GSM短信模塊的家庭防盜火災(zāi)報(bào)警器基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的控制功能和遠(yuǎn)程報(bào)警，具備了遠(yuǎn)程監(jiān)控目標(biāo)的功能，有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：GSM；傳感器；防盜；防火

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）09-0227-02

1引言

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民的生活水平得到較大的提高。因此人們對(duì)個(gè)人財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷地增強(qiáng)，并在防盜措施和消防報(bào)警方面提出了新的要求。本次設(shè)計(jì)的電子防盜火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一種家用的報(bào)警系統(tǒng)，旨在滿足現(xiàn)代家庭安全和消防的需求。

目前市面上有各種各樣的家庭報(bào)警器，雖然每一種報(bào)警器都有其獨(dú)特的特點(diǎn)，但是每一種報(bào)警器都有其所對(duì)應(yīng)的缺陷。在此次設(shè)計(jì)中所提出的防盜報(bào)警器中，我們采用了紅外線感應(yīng)報(bào)警，比之市面上的其他報(bào)警器，更加的隱蔽，也更加的安全。因此紅外感應(yīng)報(bào)警器也在市場(chǎng)上廣受用戶的好評(píng)，也因此得到了更為廣泛的應(yīng)用。本文采用的這種紅外式的傳感器可以使用非接觸的方式來(lái)檢測(cè)到人體所發(fā)出的紅外線，然后把它轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。 同時(shí)在防盜報(bào)警、人體接近開(kāi)關(guān)等方面也可以用紅外傳感器。

本設(shè)計(jì)主要利用了單片機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和短信模塊，將人體紅外感應(yīng)傳感器和煙霧傳感器采集的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，再通過(guò)使用相關(guān)單片機(jī)技術(shù)，從而達(dá)到檢測(cè)到有人體活動(dòng)或者煙霧濃度過(guò)高時(shí)自動(dòng)報(bào)警并且通過(guò)短信模塊給預(yù)設(shè)手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信的目的。

2設(shè)計(jì)意義

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的大多數(shù)的防盜防火報(bào)警系統(tǒng)都是外國(guó)品牌，由于國(guó)內(nèi)家庭防盜報(bào)警產(chǎn)品的制造商發(fā)展時(shí)間比較短，真正的快速發(fā)展也是在2000年之后。特別是在2004年，一些國(guó)內(nèi)制造商在投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模方面正在迅速擴(kuò)大和發(fā)展。但是與國(guó)外廠商相比還有很大差距。

在這個(gè)階段，大多數(shù)工程公司在安裝防盜報(bào)警產(chǎn)品的時(shí)候會(huì)更加傾向于國(guó)外品牌，其中，主要安裝的國(guó)外產(chǎn)品來(lái)自美國(guó)、日本和韓國(guó)。因?yàn)檫@三個(gè)國(guó)家開(kāi)發(fā)的防盜報(bào)警產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品功能穩(wěn)定，性能完善。所以在市場(chǎng)上大多數(shù)外國(guó)品牌來(lái)自這三個(gè)國(guó)家。

用于智能家庭住宅的安防系統(tǒng)具有高水準(zhǔn)的技術(shù)和完善的功能，它的安全性和可靠性都比較高。通過(guò)將每個(gè)家庭的防盜報(bào)警裝置連接到管理中心的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)的監(jiān)控。

本文根據(jù)住宅智能化的發(fā)展現(xiàn)狀和它的發(fā)展趨勢(shì)，研究設(shè)計(jì)了一套基于單片機(jī)和GSM模塊的相對(duì)完整的住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)。這個(gè)智能報(bào)警系統(tǒng)主要由GSM模塊、傳感器等組成，為了使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔，引入了模塊化的思想。雖然智能報(bào)警方面有比較多的資料，但基本只是單純的防盜或防火功能，而且這些報(bào)警器的誤報(bào)率相對(duì)較高，盡管一些產(chǎn)品的表現(xiàn)較好，但是它們往往價(jià)格昂貴，而且會(huì)受距離和容量的限制。 因此，開(kāi)發(fā)一種功能和結(jié)構(gòu)合理，包含各種技術(shù)和功能的新型報(bào)警系統(tǒng)具有比較重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本家庭防盜火災(zāi)報(bào)警器的硬件系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成。 單片機(jī)最小系統(tǒng)、煙霧檢測(cè)系統(tǒng)、紅外檢測(cè)系統(tǒng)、GSM短信發(fā)送模塊等。 該系統(tǒng)在手動(dòng)布防后可以通過(guò)傳感器電路檢測(cè)人體進(jìn)入和可燃?xì)怏w濃度，然后通過(guò)蜂鳴器和LED進(jìn)行聲光報(bào)警并用GSM模塊給預(yù)設(shè)手機(jī)號(hào)發(fā)送報(bào)警短信。

本報(bào)警器最終采用HC-SR501紅外模塊檢測(cè)人體活動(dòng)，MQ-2檢測(cè)空氣中液化氣，天然氣等可燃?xì)怏w的濃度值，通過(guò)GSM模塊發(fā)送短信。 當(dāng)有人在布放后進(jìn)入防區(qū)或者可燃?xì)怏w濃度過(guò)高時(shí)，聲光會(huì)自動(dòng)報(bào)警并發(fā)送短信。

煙霧傳感器MQ-2是使用二氧化錫來(lái)制作的氣敏材料，這種材料在潔凈的空氣中的導(dǎo)電率是比較低的。當(dāng)空氣中的可燃?xì)怏w濃度增加時(shí)傳感器的導(dǎo)電率也會(huì)增大。它對(duì)氫氣，液化氣等可燃?xì)怏w的靈敏度很高，同時(shí)他也可以檢測(cè)多種可燃?xì)怏w，價(jià)格也非常低。 同時(shí)，它的優(yōu)點(diǎn)還有探測(cè)范圍廣，響應(yīng)延遲低，穩(wěn)定性高和壽命長(zhǎng)等。

紅外模塊能檢測(cè)人體活動(dòng)是因?yàn)槿梭w的體溫通常在37度左右，所以會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)在10 UM左右的紅外線，被動(dòng)式紅外檢測(cè)探頭的工作原理就是檢測(cè)人體所發(fā)射的10 UM左右的紅外線。它通過(guò)濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上，感應(yīng)源在檢測(cè)到人體紅外輻射產(chǎn)生變化的時(shí)候就會(huì)輸出高電平，經(jīng)過(guò)放大電路后送給單片機(jī)進(jìn)行報(bào)警。這種模塊的優(yōu)點(diǎn)是功耗小、不易被發(fā)現(xiàn)、成本比較低，但是它容易受到環(huán)境溫度的干擾，使探測(cè)距離和靈敏度下降。 當(dāng)人體和紅外模塊中間有遮擋時(shí)人體的紅外輻射不易被探頭接收。

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

因?yàn)檎麄€(gè)軟件系統(tǒng)的功能都是用來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件電路的，所以當(dāng)硬件電路基本確定之后軟件相應(yīng)的子程序基本就能確定了。 從不同的軟件功能可以分為兩個(gè)大類(lèi)，一個(gè)是監(jiān)控軟件，也就是主程序，即整個(gè)系統(tǒng)的核心，協(xié)調(diào)操作者與各個(gè)模塊的聯(lián)系都是由它負(fù)責(zé)。二是執(zhí)行程序，也就是子程序，它負(fù)責(zé)所有實(shí)質(zhì)性的功能。

報(bào)警模塊子程序的編寫(xiě)原理：當(dāng)收到需要報(bào)警的信號(hào)之后，通過(guò)調(diào)用報(bào)警子程序之后即可完成報(bào)警功能。 報(bào)警原理：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到煙霧傳感器或者人體紅外模塊所發(fā)出的報(bào)警信號(hào)時(shí)，通過(guò)控制單片機(jī)的高低電平輸出來(lái)驅(qū)動(dòng) GSM模塊向用戶發(fā)送提前在單片機(jī)內(nèi)設(shè)置好的對(duì)應(yīng)的報(bào)警短信并控制發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行聲光報(bào)警。

最終，本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為電路的控制芯片，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件模塊的控制。軟件部分設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化，收集人體感應(yīng)模塊的輸出電壓、以及收集 MQ-2煙霧傳感器的電壓。 根據(jù)采集到的電壓值大小，進(jìn)行聲光報(bào)警和發(fā)送短信。

4結(jié)論

本設(shè)計(jì)研究了一種用GSM短信模塊實(shí)現(xiàn)的家用防盜火災(zāi)報(bào)警器。該防盜火災(zāi)報(bào)警器使用 STC89 C52單片機(jī)為核心工作處理器，并且與人體感應(yīng)傳感器和煙霧傳感器相連接，其中人體感應(yīng)傳感器是一種被動(dòng)式的紅外檢測(cè)器件，用不接觸人體的方式檢測(cè)出人體所發(fā)出的紅外輻射，并且可以把檢測(cè)的結(jié)果轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)輸出。當(dāng)檢測(cè)到人體活動(dòng)或者可燃?xì)怏w濃度過(guò)高時(shí)輸出從低電平變換為高電平，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的軟件處理后由單片機(jī)控制輸出信號(hào)，通過(guò) GSM短信模塊給用戶發(fā)送短信進(jìn)行報(bào)警的方式實(shí)現(xiàn)防盜防火報(bào)警。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：唐一東】