宿舍智能防盗防火报警系统

石玉军，向根祥，张招

（河西学院，甘肃 张掖 734000）

宿舍智能防盗防火报警系统

石玉军，向根祥，张招

（河西学院，甘肃 张掖 734000）

设计了一种基于STC89C52RC单片机控制的智能防盗防火报警系统。通过单片机控制烟雾传感器、热释电红外传感器和光电门实现了火灾检测、人体检测、人员出入宿舍情况的检测，并将检测到的信号进行处理，实现了宿舍无人提示锁门以及出现警情进行声光报警的功能。报警后通过矩阵式键盘输入密码进行警报的解除，并在LCD1602液晶屏上实时显示检测情况和各种提示信息。利用单片机内置EEPROM存储数据实现掉电不丢失数据；通过无线模块实现了异地监控。

单片机；传感器；声光报警；防火报警；异地监控

0 引 言

近年来，随着各高校招生规模地扩大，在校人数的快速增长，宿舍内的安全隐患也越来越多。由于同学们安全意识不强，私拉电线、违章使用大功率用电器、外出不锁门等行为引发事件危害着学生的财产和生命安全。而传统的防范措施存在很大的弊端，比如当事故发生时，防护铁门、铁栏杆就会成为人们逃生的最大障碍［1］。而采用智能防火防盗报警系统，便能很好地解决此类问题。目前市场上已有多种防火防盗系统，如用于防火灾事故的烟雾、温度检测报警系统，用于防盗的摄像监控系统，声响、震动检测报警系统等，但这些系统功能单一、各自独立，适应性差，如果将各种报警系统都安装齐全，则因设备庞大，安装麻烦成本太高，对大学生来讲也是无法承受的。由于目前报警系统存在的这些缺陷，导致宿舍发生火灾、抢劫、偷盗等重大事故时不能立即报警，失去最佳施救时机［2－6］。因此针对学生宿舍，从低成本的角度出发设计制作一种防盗防火报警器是很有必要的。

1 系统设计

系统结构框图如图1所示。

利用51单片机处理传感器检测到的信号进行智能控制。如图1为智能防盗防火系统的框图。传感器将检测到的信号输入单片机，单片机通过各个传感器输入的信号控制液晶屏显示信息和报警系统，矩阵键盘可以输入密码完成解警，查询等功能，宿舍无人时可提示锁门，通过无线模块还可以实现异地监控。

图1 单片机方案系统框图

2 系统硬件电路设计

2．1 热释电红外传感器模块

热释电红外（PIR）传感器，是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。它以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出，它产生的信号通过BISS0001［7］芯片进行放大处理。用光敏电阻来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，电阻值会降低，使输入保持为低电平，从而封锁触发信号。选择开关选择工作方式，当开关与芯片的2端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当开关与芯片的1端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间由外部的电阻和电容的大小调整；触发封锁时间由外部的电阻和电容的大小调整。

2．2 烟雾传感器模块

MQ－2烟雾传感器和LM393构成检测电路，经过烟雾传感器后的电压与电源电压经过可变电阻分压后的电压比较，超过则产生低电平。调节可变电阻则可以改变产生信号的烟雾浓度的阀值。

2．3 声光报警系统设计

光报警电路由NE555和CD4017构成，CD4017是十进制计数器／脉冲分配器，NE555产生的脉冲频率信号连接到CD4017的CLK端，由CD4017进行计数控制发光二级管循环闪烁发光，当烟雾传感器、热释电人体红外传感器检测到信号时，通过单片机I／O口控制继电器的吸合达到控制此电路报警的效果。

2．4 检测人员出入情况—光电门

光电门原理简单，由一个发光体通电照射光敏电阻即可，无光照射时光敏电阻阻值很大相当于按键断开，有光照射时则相当于按键闭合，利用人由里到外和由外到里的顺序不同，我们利用两个光电门来完成宿舍内人员的进出检测和人数的计数。采用红色高聚光发光体是由于其良好的聚光度，很长的距离仍然是一束光而不会发散。

2．5 无线模块电路图

NRF24L01＋无线模块工作在半双工模式［8］，它具有SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机I／O口模拟SPI进行连接（所选单片机无SPI接口利用软件模拟），其工作电压为3．3 V，不能直接与51系列单片机I／O口相连，根据经验相连的数据线接1 k的限流电阻，使用AMS1117－3．3稳压管提供所需电压。

3 系统软件设计

系统总流程如图2所示。

4 仿真测试

仿真采用Protues软件，仿真软件内无烟雾传感器、热释电红外传感器和光电门，仿真时均用轻触开关代替。而语音提示及声光报警电路都用发光二极管代替，设计电路语音模块触发为下降沿触发，平时指示灯状态为长亮状态，触发时快速闪烁一下。需说明的是红外传感器和光电门在正常状态输出高电平，所以三个按键均是常闭状态，触发时断开再按下即可。

5 总结与展望

本设计与制作经过软件仿真、硬件设计以及软硬件结合调试，目前基本达到了预期的要求。在这次设计电路过程中，电路设计方案做过多次修改与调整，通过这些修改与调整，使电路的各项技术指标得到了不断的提升；测试系统功能时通过对热释电人体红外传感器与火焰烟雾传感以及光电门的调试，可知智能防盗防火报警系统的总体方案设计基本正确、可行，其主要功能基本得以实现。防火防盗检测有效，宿舍人员进出情况能够记录并显示，异地通信有效，系统结构简单，可靠性高，成本低，实用效果良好为将来系统产品化打下了良好的基础。

图2 系统总流程图

［1］王至秋．宿舍智能防火防盗报警系统［J］．现代电子技术，2011，34（17）：141－143．

［2］ 杨万能，陈景卫，唐汇淑．一种有图像存储发送功能的防火防盗报警系统：中国湖南，CN1655198［P］．2005－08－17．

［3］ 邱世超，范雯惠，谭婷月，等．一种宿舍防火防盗报警系统：中国河北，CN202495130U［P］．2012－10－17．

［4］ 曾志辉，吕辉，李寅，等．家庭智能化防火防盗报警系统设计［J］．河南理工大学学报，2009，28（2）：207－210．

［5］ 陈经纬．小区智能防火防盗报警系统的构建［J］．产业与科技论坛，2011，10（16）：49－50．

［6］肖怀春．基于AT89S51为核心的防火防盗报警器的研究与设计［D］．江西：江西农业大学，2011．

［7］宋保业．基于BISS0001的热释电红外开关［J］．电子元器件应用，2007，9（7）：1－4．

［8］郝红安．555集成电路实用大全［M］．上海：上海科学普及出版社，1996．

An Intelligent Theft and Fire Alarm System Used in the Dorm itory

SHIYu-jun，XIANG Gen-xiang，ZHANG Zhao
（Hexi College，Zhangye Gansu 734000，China）

This paper designs an intelligent theft and fire alarm system based on single chip STC89C52RC，which through the single chip controls the smoke sensor，pyro-electric infrared sensors and photoelectric gate to realize fire detection，human body detection and personnel entry into and exit from the dormitory，and processes detected signal to realize door locking without promptaswell as sound and lightalarm in alert situation．The alarm can be cancelled by giving a password in thematrix keyboard，and LCD1602 givesa realtime display of the detection and promptings．Data stored in the EEPROM of the single chip are used to avoid data loss in case of power break．Remotemonitoring is realized through the wirelessmodule．

single chip；sensor；sound and light alarm；fire alarm；remotemonitoring

10．3969／j·issn．1000－3886．2014．04．029

TP391．8

A

1000－3886（2014）04－0085－02

石玉军（1972－），男，甘肃民勤人，硕士，高级实验师，专业：自动控制。

定稿日期：2013－12－05