基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程智能化家庭安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

程暉

網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)及圖像壓縮與傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，使得家庭能夠使用通訊及圖像處理的技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像可以為家庭提供高效且價(jià)格低廉的安全防護(hù)系統(tǒng)。本課題主要基于單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)家庭安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，入侵報(bào)警，火災(zāi)報(bào)警。本文重點(diǎn)介紹研究過程中所采用的技術(shù)手段和如何實(shí)現(xiàn)的過程。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 遠(yuǎn)程防護(hù) 防火防盜報(bào)警

1 國內(nèi)安防系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國的安防行業(yè)已經(jīng)形成包括研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和報(bào)警運(yùn)營與中介服務(wù)的產(chǎn)業(yè)，全國大約有1.5萬家安防產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品經(jīng)銷和安防報(bào)警企業(yè)，涉及防盜報(bào)警、保安報(bào)警服務(wù)、監(jiān)控、智能家居，據(jù)統(tǒng)計(jì)世界上有一半的安防產(chǎn)品都是由中國制造的，現(xiàn)在中國安防系統(tǒng)扔以每年20%～30%的速度增長，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平也在不斷提高，安防系統(tǒng)需求必將繼續(xù)擴(kuò)大。

2 系統(tǒng)的功能能及原理

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示

控制模塊由單片機(jī)、手機(jī)和遙控器組成，控制模塊主要協(xié)調(diào)系統(tǒng)正常工作，單片機(jī)將傳感器傳送的信息進(jìn)行處理、識(shí)別并將關(guān)鍵信息顯示出來，用戶可以通過手機(jī)查看實(shí)時(shí)的家庭狀態(tài)，使用起來靈活方便。

信息采集模塊由各種傳感器來完成相關(guān)信息的采集，傳感器將采集到的信息經(jīng)過處理傳遞到主控制模塊進(jìn)行處理。

報(bào)警模塊主要由聲光報(bào)警器組成，當(dāng)接收到危害家庭的信息時(shí)，按設(shè)定好的處理方式開啟報(bào)警模式。

3 溫度傳感器

硬件包括AT85S52單片機(jī)，測溫電路，通訊模塊電路，時(shí)鐘電路，液晶顯示電路等。

系統(tǒng)特性：測溫范圍-55℃～+125℃，精度±0.5℃。

系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，集成電路越來越強(qiáng)大，價(jià)格也變得越來越便宜，一支DS18B20的價(jià)格只有十幾元人民幣。

系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)：因引線的減少，使得系統(tǒng)接口簡化，是系統(tǒng)調(diào)試起來更方便DS18B20是全數(shù)字元器件所以故障率很低，抗干擾能力強(qiáng)，減少了系統(tǒng)日常維護(hù)。

DS18B20有三個(gè)外引線：數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ，外供電源線VDD，地線GND。DS18B20有兩種供電方式：一種數(shù)據(jù)線供電方式，另一種是外部供電方式，這種方式完成溫度測量時(shí)間相對(duì)較短。

4 溫度系統(tǒng)程序

系統(tǒng)軟件采用C語言來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的各種功能。主程序?qū)δK初始化，然后調(diào)用測溫、顯示等模塊來顯示和控制溫度，主程序主要負(fù)責(zé)溫度實(shí)時(shí)顯示，讀出并處理DS18B20測量的實(shí)時(shí)溫度并調(diào)用各個(gè)子程序。

4.1 計(jì)算溫度子程序

讀出溫度子程序主要包括初始化，判斷DS18B20是否存在，如果存在就進(jìn)行一系列的讀操，若不存在則返回。

4.2 按鍵處理子程序

按鍵處理子程序用來負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置，主程序循環(huán)一次需要對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，判斷是否有輸入鍵。

4.3 計(jì)算溫度子程序

計(jì)算溫度子程序?qū)AM中的值進(jìn)行BCD碼轉(zhuǎn)換，進(jìn)行溫度的正負(fù)判斷。

5 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

5.1 紅外探測模塊

紅外探測模塊蔡永光電傳感器ST178，應(yīng)用原理是當(dāng)光電傳感器接收孔檢測到火焰輻射的紅外線時(shí)，接收管輸出一定電壓，輻射越強(qiáng)烈輸出電壓就會(huì)越大，ST178對(duì)人體輻射的紅外線不敏感，對(duì)火焰輻射的紅外線特別靈敏，且價(jià)格實(shí)惠，所以本系統(tǒng)采用ST178作為紅外敏感元件。

5.2 溫度采集模塊

本系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)檢測溫度當(dāng)溫度高于常態(tài)時(shí)作出聲光報(bào)警，為能夠準(zhǔn)確采集到溫度采用AD590溫度傳感器。AD590供電電壓范圍3～30V，靈敏度1μA/℃。AD590輸出的電流信號(hào)傳輸距離達(dá)1KM以上。適用于多點(diǎn)溫度測量、遠(yuǎn)距離溫度測量。

5.3 原理圖及分析

原理圖如圖2所示

分析：

（1）開關(guān)1按下時(shí)，數(shù)碼顯示溫度值，此溫度可調(diào)范圍為0～255，如果溫度超過50℃就會(huì)報(bào)警。

（2）當(dāng)開關(guān)2按下時(shí)，數(shù)碼顯示煙霧值，煙霧濃度可調(diào)范圍0～510，如果濃度超過100時(shí)開始報(bào)警。

（3）當(dāng)開關(guān)3按下時(shí)，數(shù)碼顯示輻射值，輻射可調(diào)范圍為0～765，如果輻射值超過200就會(huì)報(bào)警。

主要設(shè)計(jì)思路

主程序如果判斷以上三項(xiàng)有沒有發(fā)生異常，若有一項(xiàng)不正常，則系統(tǒng)判定為火災(zāi)并開啟報(bào)警知道異常排除。

參考文獻(xiàn)

[1]王煜東.傳感器應(yīng)用電路400例[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]楊蓉.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].安防科技，2007（08）.

[3]張瑋.火災(zāi)探測及聯(lián)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].河北科技大學(xué)，2010.

作者單位

大連海洋大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 遼寧省大連市 116300