基于SMS高校宿舍安防报警系统的设计★

王何宇，顾能华，邢明锋

（衢州学院 信息与电子工程系，衢州，324000）

0 引言

高校宿舍是大学生日常生活中最重要的场所，学生在校时间60%在宿舍度过，宿舍的安全，不仅关系到学生的人身财产安全，而且关系到学校正常的教学和生活秩序。随着高校不断扩招，高校的安全安防问题日趋严重。高校宿舍起火事件时有发生，各种事故也是屡见不鲜。因此高校宿舍迫切需要一个能及时通知学生和校内有关保安人员的安全安防系统。有鉴如此，拟设计一套基于GSM网络的SMS高校宿舍安防报警系统。系统通过烟雾传感器、红外温度传感器实时监测宿舍内空气的烟雾浓度和温度信息，从而判断出宿舍的安全程度，启用相应的室内室外报警程序，通过GSM通知学生和学校保安等相关人员，并可开启电磁阀，喷洒自来水，从而达到预防事故恶化和灭火的效果。

1 系统硬件设计

本系统硬件部分由传感器检测电路，AD转换电路，单片机控制电路，LCD显示电路，GSM模块驱动电路，报警驱动电路以及电磁阀控制电路。各模块间的逻辑关系如图1所示。

1.1 传感器检测电路

系统包括烟雾传感器和温度传感器两种。烟雾传感器采用MQ-2型，外形如图2示。MQ-2是一种体电阻控制型的气敏器件，其阻值随被测气体的浓度（成分）而变化。适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。MQ-2阻值与气体浓度之间一般为非线性关系，但在浓度域的气体检测时可近似认为是线性的。器件放置一段时间后，再通电使用时，阻值是先下降，然后又上升，通电大约10min后（叫初期稳定时间），才能稳定到与气氛状态相应的阻值。为了避免通电开始时的误报动作，可在软件里设置即初始预热时间内不动作。器件的响应时间约为10s，恢复时间约为30～60s。长时间使用时，要有防止灰尘堵塞不锈钢网的措施。其检测电路如图3所示。DS1预热指示灯，当指示灯熄灭后，比较器输出稳定，可正常工作。

图2 MQ-2外形结构

温度传感器采用美国AD公司生产AD22100，如图4所示。AD22100是一种新型电压输出温度传感器，灵敏度高，成本低及使用简便。测量范围－50℃～150℃，当工作电压＋5V时，输出电压VOUT与测量温度TA之间的关系为如式(1)：

因此输出电压范围0.25～4.75V,可直接进行AD转换，检测电路如图5所示。

1.2 单片机控制电路

本系统工作环境是高校宿舍，所以烟雾传感器和温度传感器一般不超过4个，另对烟雾浓度和温度的测量要求不需要很高，综合考虑，采用单片机PIC16F877A作为主控制器，其内置8通道10位AD转换器，满足系统要求。显示用LCD1602。外围电路及在线编程电路(ISP)如图6所示。

图6 PIC16F877A外围电路

1.3 TC35i接口电路

目前，国内已经开始使用的GSM模块有很多，而且这些模块的功能、用法差别不大。本设计采用的是西门子TC35系列的TC35i。这种无线模块功能上与TC35兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35i与GSM2/2兼容、双频(GSM900/GSMl800)、RS232数据接口。该模块及射频电路和基带与一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。与单片机接口电路如图7所示。

图7 TC35i与单片机接口电路

1.4 报警模块和电磁阀控制

报警模块用压电式蜂鸣器，12V电源，内置报警声且音量大，容易引起注意。采用12V继电器驱动。电磁阀用普通的12V即可，也用继电器驱动。

2 系统软件设计

系统软件设计包括AD转换、LCD1602显示、与GSM通信、警报和电磁阀控制等。系统流程图如图8所示。

图8 系统流程图

这里主要介绍单片机与TC35i的通信。单片机与TC35i的软件接口其实就是单片机通过AT指令控制手机的控制技术。首先设置TC35i模块的工作模式：AT+CMGF=n，n=0为PDU模式；n=1为文本模式；通常设置为PDU模式，在这种模式下，能传送或接受透明数据(用户自定义数据)。AT+CMGR=n为读TC35i模块短消息数据，n为短消息号。AT+CMGL=n为列出TC35i模块内的短消息，n=0为未读的短消息，n=1为已读的短消息，n=2为未发送的短消息，n=3为已发送的短消息n=4为所有短消息。AT+CMGD=n为删除TC35i模块的短消息，n为短消息编号。

3 系统调试与结论

本系统制作完成后，在某高校5－503号宿舍进行测试，共布2个温度点，2个烟雾点。分别在正常状况下和危险状况下测试，测试结果如表1所示。

表1 两种状态下测试结果

测试结果表明，系统能准确的测出宿舍内的温度和烟雾状态，在危险的状态下，能及时发出警告、喷洒自来水进行前期预防事件恶化，并及时通过短消息发送到校内保安系系统中。

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