基于PIC6F630的监区哨位报警控制系统设计

杨波

【摘要】 近年来，监狱罪犯脱逃的报导不时见于报端，防逃制逃的形势越来越严峻，给武警哨兵执勤工作带来了很大的压力。本文设计的监区哨位报警控制系统，是执勤工作信息化的一项重要举措，对防止罪犯逃脱具有重要意义。

【关键词】 单片机 报警 系统

一、引言

监狱是关押和改造犯人的重要场所，安全是第一要保证的，既要保证犯人在监区安心服刑，也要保障武警哨兵的安全以及监区的安全稳定。通过安装哨位报警设备，可有效的加强对服刑人员的管理，直观及时的反映监区的现场情况，增强安全保障措施，是执勤信息化管理的有力工具。

在信息化高速发展的今天，网络化、智能化是监狱系统的新要求，也是充分发挥报警系统的作用，实现“向科技要战斗力”的途径。正如中国科学院自动化所陈龙研究员在第三届中国安防论坛上所说：“安防系统要与时共进”，“网络化与智能化” 是监狱报警系统的必然选择。监区哨位报警控制系统是用于监狱、武警中队的执勤哨位发生突发事件时，紧急状况下的报警装置。接收主机以PIC微处理器为控制核心，10个无线防区、自动对码技术、蜂鸣器报警、LCD液晶显示。采用二次变频处理技术，无线接收灵敏度高，有效距离可达2000多米。报警分机安装在中队值班室，出现紧急状况时，报警分机向接收主机发送无线信号，主机收到报警信号后，立即启动蜂鸣声并语音拨号到预先设定的固定电话上，接收主机可通过RS232串口与控制电脑联接，并以动态地图的方式显示事发地点。

二、系统设计

报警控制系统主要功能是控制六路探测系统的状态显示、蜂鸣器、向探测系统发送故障诊断信号和向VCU发送报警信号等。系统可分为五个功能模块，如图1所示。

2.1 处理器在线编程电路模块

单片机正常运行所需要的配套电路，如在线编程接口，上电复位电路等。

2.2 电源变换电路

鉴于数字信号抵抗环境噪声的优越性，几乎全部处理数字信号的控制系统的设计不再采用价格昂贵的电压转换芯片，而是采用三极管、稳压管等电子元件搭建，性价比高。

2.3 LED指示逻辑电路

为增加系统响应速度，用于显示报警控制系统工作状态的LED灯模块由探测系统的信号直接控制，而不是由控制板上的MCU（中央控制系统）控制。控制系统上共有6路共18个LED灯，每路有黄、红、绿三种颜色，其中黄灯代表故障、红灯代表哨位警报、绿灯代表正常运行。

2.4 蜂鸣器驱动电路

考虑单片机端口带负载能力有限，设计乙类推挽功率放大电路，并采用矩形波驱动峰鸣器形式，使得报警时蜂鸣更加刺耳响亮。

2.5 VCU控制电路

当有探测系统发现报警时，报警系统向VCU输出报警信号。该报警信号可以通过总线传送到控制与监控中心，设计采用单片机控制继电触点的方式实现。

三、程序编制

报警控制系统选用芯片PIC6F630作为MCU，其内部集成高精度4MHz振荡器；12个具备独立方向控制功能的I/O引脚具有很强的带负载能力；采用14引脚封装，占用PCB面积小；同时，ICSP编程接口和软件开发环境兼容PIC16F876A，有效地简化了控制系统结构设计。组件技术将先进的控制算法做成许多基本的控制算法模块组件，如驱动组件、PID组件、模糊组件等。在实际的应用中，把这些基本控制算法模块组件进行多种组态，形成具体的控制回路。系统示意图如图2所示。

3.1 报警信号处理模块

报警信号处理模块的功能是根据各路探测系统的报警状态的变化判断是否驱动蜂鸣器报警或取消报警。程序在该模块中使用一个数组来分别标志6个探测系统的报警状态，数组中变量不同的值表示不同的含义：0表示对应探测系统上次被扫描时无报警信号；1表示探测系统正处于报警状态，并发出过警报；2表示探测系统正处于报警状态，但已经消音。当检测到探测系统信号后，报警信号处理模块根据探测系统报警状态进行相应的处理并将报警状态更新。

3.2 PID调节模块

在控制过程中，PID控制器是应用广泛的一种自动控制器。它具有原理简单、易于实现、适用面广的优点。因此在组态软件中，PID是一个单独的控制模块。并且，PID调节模块还可以变成3个独立的模块（比例、积分、微分模块）。在应用中可以有多种组合，方便灵活。

3.3 模糊控制模块

模糊控制模块由隶属度函数设计与规则库设计两部分组成，其模块类似于Matlab中的模糊控制箱。不同的是，此处的模糊控制模块的输入、输出都对应于组态软件实时数据库中的数据标签，具有很强的实际应用能力。基本控制模块可以根据点名到实时数据库中取点，运算结果又可以写回到实时数据库，由巡检任务自动输入和输出。

参 考 文 献

[1] 薛定宇.控制系统仿真与计算机辅助设计[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2] 林小峰.基于IEC 61131-3标准的控制系统及应用[M].北京：电子工业出版社，2007.

[3] 夏明娜.单片机系统设计及应用[M].北京：北京理工大学出版社，2015.

[4] 倪志莲.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学出版社，2010.