基于單片機(jī)的智能家用報警系統(tǒng)設(shè)計

毛靜

（安康學(xué)院 電子與信息工程系，陜西 安康 725000）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們需要對室內(nèi)環(huán)境的安全進(jìn)行有效的監(jiān)控和及時的報警。傳統(tǒng)安防設(shè)備如防盜窗、防盜門等在使用時存在靈活性弱，有效性和及時性差等缺點[1]。如果有一種家用智能報警系統(tǒng)，在室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生異常時能夠及時發(fā)現(xiàn)、報警和通知主人，人們的生活環(huán)境將會更加安全。嵌入式技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展為這一系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了可能[2-3]。

本設(shè)計提出了一個基于STC89C52單片機(jī)控制GSM的智能家用報警系統(tǒng)，對房屋災(zāi)情進(jìn)行實時監(jiān)控和報警。系統(tǒng)使用溫度傳感器對室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測并且在數(shù)碼管顯示；使用熱釋電紅外傳感器檢測屋內(nèi)是否有人非法侵入，檢測數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，若有異常，進(jìn)行蜂鳴報警，并控制GSM系統(tǒng)向主人發(fā)送信息。該智能報警系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境變化及時做出反應(yīng)，從而保證家居環(huán)境的安全[4]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1．1 系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)，主要的模塊有熱釋電紅外傳感模塊、溫度檢測模塊、蜂鳴器報警模塊、數(shù)碼管顯示模塊和GSM短信報警模塊。系統(tǒng)整體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體框架圖Fig.1 Structure diagram of the power control unit test system

1.2 溫度檢測及顯示模塊設(shè)計

溫度檢測及顯示模塊采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，DS18B20數(shù)字溫度計接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，耐磨耐碰，體積小，使用方便，并且具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性和卓越的靈敏性[5-6]。溫度檢測電路如圖2所示。

1.3 熱釋電紅外傳感模塊設(shè)計

熱釋電紅外傳感模塊主要用來對室內(nèi)是否有人體進(jìn)行檢測，主要由熱釋電紅外傳感器RE200B和BISS0001處理芯片構(gòu)成。BISS0001是CMOS類具有獨立的高輸入阻抗運算放大器，可以與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號處理，能有效的抑制其他信號的干擾，穩(wěn)定性高，調(diào)節(jié)范圍廣[7-8]。

圖2 溫度檢測模塊電路Fig.2 Temperature detection circuitmodule

若有人進(jìn)入熱釋電紅外傳感器的掃描范圍內(nèi)，RE200B產(chǎn)生微弱的電壓變化使得芯片被觸發(fā)，經(jīng)過BISS0001芯片的兩級放大后，在VO信號輸出端產(chǎn)生3.3 V左右的電壓；當(dāng)沒有人經(jīng)過時，VO端輸出0 V，輸出電壓送入單片機(jī)進(jìn)行判斷和處理，從而實現(xiàn)了人體檢測。

1.4 GSM短信報警模塊設(shè)計

GSM模塊主要由TC35i、電源電路、串口電路和GSM保護(hù)電路組成。TC35i新版西門子工業(yè)GSM模塊是一個既支持英文短信又支持中文短信息的工業(yè)級GSM模塊，支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音兩種格式的SMS短信發(fā)送形式，且格式的設(shè)置都可通過AT命令來實現(xiàn)[9]。TC35i短信模塊體積小、重量輕、耗能低，具有SIM應(yīng)用工具包和AT命令集控制等優(yōu)點[10]。電源電路為GSM提供合適的電壓。GSM保護(hù)電路用于防止供給電壓過大。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)以C和匯編語言為編程語言。該系統(tǒng)通過傳感器對室內(nèi)環(huán)境條件進(jìn)行檢測，檢測數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并采取相應(yīng)措施。系統(tǒng)程序流程如圖3所示。系統(tǒng)啟動之后，首先進(jìn)行初始化操作，為了能夠及時顯示溫度以及對非法入侵報警，系統(tǒng)采用中斷技術(shù)，使用單片機(jī)定時中斷T0，每隔500ms中斷一次。打開中斷后，系統(tǒng)開始進(jìn)行工作，當(dāng)有人進(jìn)入時，系統(tǒng)調(diào)用GSM短信發(fā)送程序，并進(jìn)行蜂鳴器報警，為了讓報警產(chǎn)生效果，將報警時間延遲2分鐘。GSM發(fā)送短信程序設(shè)計的流程圖如圖4所示。

圖3 程序設(shè)計流程圖Fig.3 Program flow chart

3 系統(tǒng)測試

系統(tǒng)軟硬件設(shè)計完成后，對各模塊進(jìn)行測試。接通電源后，數(shù)碼管能夠正常顯示當(dāng)前室內(nèi)的溫度，并且隨室內(nèi)溫度的改變而改變，表明溫度檢測和顯示模塊功能正常；然后，對是否能夠檢測到人體進(jìn)行了測試，當(dāng)有人進(jìn)入熱釋紅外傳感器掃描范圍內(nèi)時，系統(tǒng)報警并且發(fā)送短信息到指定手機(jī)，沒有人體進(jìn)入時，系統(tǒng)不報警，表明報警和短息通知功能正常。因此，該系統(tǒng)的溫度檢測、顯示、報警和發(fā)送短信功能均正常。

4 結(jié) 論

此家用報警系統(tǒng)，主要以防盜和室內(nèi)溫度檢測為主，防盜報警體現(xiàn)于發(fā)送短信報警和驅(qū)動蜂鳴器報警，室內(nèi)溫度檢測主要將其顯示于數(shù)碼管。整個設(shè)計的創(chuàng)新點在于系統(tǒng)的自動化和智能化，實用性強(qiáng)。使用簡單實用的傳感器，融合聲、溫、電、網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)燃夹g(shù)，系統(tǒng)易于實現(xiàn)。此外，系統(tǒng)的設(shè)計思想為智能家居、智能安防等系統(tǒng)的開發(fā)提供參考價值。

[1]趙新民.智能儀器原理及設(shè)計[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008.

[2]高洪志.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)教程[M].北京:人民郵電出版社，2009.

[3]曾光宇.現(xiàn)代傳感器技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社，2001.

[4]張毅剛，彭喜元.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社，2008.

[5]秦曾煌.電子技術(shù)[M].6版.北京:高等教育出版社，2004.

[6]侯玉寶.基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[7]楊洪升.基于89C51單片機(jī)的數(shù)字溫度計設(shè)計[J].煤炭技術(shù)，2011（2）:80-82.YANG Hong-sheng.The design of digital thermometer based on 89 C51[J].Journal of Coal Technology，2011（2）:80-82.

[8]黃超澤，郭其一，毛中亞.基于MSP430及TC35i的短信收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計[J].電氣自動化，2013（1）:74-75.HUANG Chao-ze，GUO Qi-yi，MAO Zhong-ya.Thedesign of SMS transceiver system based on MSP430 and TC35i[J].Electrical Automation，2013（1）:74-75.

[9]Jennifer L Reed，Thuy D Vo，Christophe H Schilling.An expanded genome-scale model of Escherichia coli K-12（iJR904GSM/GPR）[J].Genome Biology，2003，4（9）:1465-6906.

[10]David N.Moecular control of electron transfer euents within and between transfer euents within and between biomole cules [J].Molecular Electronic：Bio-sensors and Biocomputers NATO Science Series，2003，96：227-236.