智能住宅小区安防系统的设计

张晓培 常二框

（1.钦州学院机械与船舶海洋工程学院，广西钦州 535011；2.平顶山市工业学校计算机部，河南平顶山 467000）

智能住宅小区安防系统的设计

张晓培1常二框2

（1.钦州学院机械与船舶海洋工程学院，广西钦州 535011；2.平顶山市工业学校计算机部，河南平顶山 467000）

为了提高住宅小区智能化水平，针对住宅小区所面临的盗窃、火灾及煤气泄漏等安全问题，设计基于STC89C52单片机为控制核心的小区安防系统。在进行需求分析的前提下，采用集成芯片LM393、MQ-5气体传感器、火焰传感器、DS18B20温度传感器组成检测电路，上位机实时显示监测信息。该系统可检测并显示火灾、煤气泄漏及室内盗窃等安全方面的突发事件，并具有声光报警的功能，有效地提高了小区安防的智能化水平。

住宅小区；安防系统；单片机；传感器；声光报警

随着信息化技术的发展，智能住宅小区已经进入人们的生活中，安防报警系统作为重要的组成部分，其稳定、有效、自动化程度的日益完善和提高显得愈发重要。智能化安防技术主要是其相关内容数据的处理和服务等［1，2］。将影响人们生命财产安全的煤气泄漏、入户盗窃、火灾等因素，通过检测装置进行实时的信号采集，传输至上位机，搭建起由非法入室报警、火灾报警和煤气泄漏监测等组成智能住宅小区安防系统。

1 系统设计

智能住宅小区安防系统以STC89C52单片机为控制器，由火焰检测电路、气体检测电路、红外检测电路、声光报警电路和上位机组成。单片机通过传感器采集现场的安全情况，把现场的状况通过通信的方式传给上位机，并实时显示到上位机中。

2 系统的硬件设计

2.1 MQ-5气体传感器检测电路

MQ-5气体传感器是用来检测气体的浓度，通过调节可变电阻的大小来模拟气体浓度的变化。通过滑动变阻器给电压比较器设定参考电压，传感器检测信号从电压比较器的正向输入端输入，当比较器输出高电平时，单片机的P2.5口接收到这个信号时确定危险信号并做出危险提示。

2.2 火焰信号检测电路设计

火焰探头输出信号是模拟量，其输出端作为电压比较器的反向输入端，这样通过LM393处理过后的数字信号直接接单片机的P2.1引脚。LED1为电源指示灯，提示传感器是都可以工作，正常情况下是点亮的。LED2为输出指示灯，可以指示输入到单片机的电平信号，也便于在实际测试时观察其工作状态，R8是限流电阻，防止电流过大损坏指示灯。

2.3 温度传感器电路设计

本设计采用了DS18B20数字式的温度传感器，通过P2.0与单片机进行连接。

2.4 红外发射接收电路设计

红外发射管AT205的工作电流一般为5mA左右，使用中长时间超过额定电流工作会造成器件损坏，所以设计添加了限流电阻R2，实际使用中，如若要提高发射距离，可以通过改变此电阻的阻值来完成。接收管AT405工作时需要接反向电压，为提高感应距离，运用三极管放大接收电流，提高接收电路的灵敏度。

2.5 声光报警电路设计

报警电路利用蜂鸣器和发光二极管实现。LED灯如果直接通过高电平，电流较大，会损坏LED，所以设计了限流电阻R1，另一端与单片机端口P0.0、P0.1、P0.2连接，通过程序控制单片机的电平输出，低电平时点亮LED，高电平熄灭LED。蜂鸣器直接通过单片机引脚控制因为电流太小而声音太弱，经三极管放大后蜂鸣器的响度得到提高。

2.6 串口通信设计

单片机完成数据采集后，需要通过串行口把数据信息传输给上位机，51系列单片机的串口电平与PC上位机的串口电平标准不一致，所以单片机与PC上位机之间通信需要进行电平的转换，本设计中采PL2303芯片实现电平转换。

3 系统的软件设计

3.1 单片机程序流程图的设计

本系统的主程序流程图如图1所示，其包括系统检测是否有入室盗窃、火灾和煤气泄露等几种突发情况。

MQ-5气体传感器实时检测是否有煤气泄露，如果检测到有泄露情况，单片机发送特定数据给上位机，上位机显示泄漏，同时蜂鸣器报警，标志煤气泄漏的LED点亮，否则显示正常；温度传感器和火焰检测是否发生火灾，如果检测到温度高于30℃，并检测到明火时，认为出现火灾，或者没有检测到明火，但是温度超过了40℃，也认为是发生了火灾，单片机发送特定数据给上位机，上位机显示火灾，同时蜂鸣器报警，标志火灾的LED点亮，否则显示正常；红外传感器实时检测是否有物体或者是人体遮挡，如果检测到，单片机发送特定数据给上位机，上位机显示有人闯入，同时蜂鸣器报警，标志入室盗窃的LED点亮，否则显示正常。

3.2 上位机显示界面设计

单片机采集到传感器的信息后，通过串口通信把采集的数据发给上位机，上位机显示采集到的实时状态。采用C#语言编写上位机，上位机与单片机的通信需要设置串口数据传输协议，本设计中设定数据有效位是8位，无奇偶校验位，波特率为9 600。数据发送格式自行定义。该文上位机规定报警信息发送格式为_a_b_c_d，‘_’代表0或1，1代表发生，0代表安全。1a0b0c代表发生烟雾；0a1b0c代表发生入室盗窃；0a0b1c代表发生火灾；1a1b1c代表有火灾、煤气泄漏、发生入室盗窃；0a0b1c代表正常，d是用来传输温度设计的标志，发送数据0a0b0c20.5d，上位机就会显示如图2所示的内容。

图2 上位机界面

4 系统测试

当上位机、信号采集和控制等模块的软硬件准备好后，接通电源上电。经过操作测试，系统完全可以正常，符合设计的要求和指标。

5 结语

通过测试可以看出，本设计实现了火灾检测、煤气泄漏检测、入室盗窃检测信息的实时监控，还具有声光报警功能，可以有效地提高智能住宅小区智能化水平。

［1］徐丽君，刘翼伟.基于无线网络的智能监控系统设计与实现［J］.微计算机信息，2005（6）：9-11．

［2］王芳，马幼军，蒋国平.智能化住宅防盗防火报警系统设计［J］.传感器技术，2002（10）：25-27．

The Design of Intelligent Residential Security System

Zhang Xiaopei1Chang Erkuang2
（1.College of Mechanical and Ocean Engineering，Qinzhou University，Qinzhou Guangxi 535011；2.Information Technology System，Pingdingshan Industrial School，Pingdingshan Henan 467000）

In order to improve the level of intelligent district,according to the security problems of theft,fire and gas leakage in the residential district,a residential security system based on STC89C52 single chip microcomputer as the control core was designed.On the premise of the demand analysis,the system’s detection circuit was designed by us⁃ing the integrated chip LM393,MQ-5 gas sensor,flame sensor,DS18B20 temperature sensor detection circuit,and monitoring information was displayed in real time through the host computer.This system can detect and display the fire,gas leakage and indoor theft and other security emergencies,and has the function of sound and light alarm, which effectively improve the intelligent level of residential security.

residential district；security system；single chip microcomputer；sensor；sound and light alarm

TP277

A

1003-5168（2016）12-0034-02

2016-11-07

钦州学院校级科研项目（2014XJKY-23B）。

张晓培（1984-），女，硕士，讲师，研究方向：智能检测与控制。