宿舍智能防盗防火报警系统设计＊

刘乃生，苑龙军

（潍坊学院，山东 潍坊 261061；山东工业技师学院，山东 潍坊 261053）

校园人员密集，特别是学生公寓更是学生出入最频繁的场所，无论是在正常的学习期间，还是在学校假期期间，宿舍防盗防火工作都非常严峻。各学校采取的措施是多种多样的[1-2]，为了做好防盗防火工作，就需要设计一些更科学、更安全可靠的防盗防火报警系统，以保证学生人身及财产安全免受损失，为此本论文以STC89C52单片机为主控制器，设计了一款宿舍智能防盗防火报警系统，以作为防盗防火报警之用。

1 系统总体结构设计

本系统可用分立元件结合模拟、数字相关知识将原件集成以实现电路结构与功能，但这种方法设计过程复杂，电流结构繁琐，调试困难，稳定性不高，为此本系统利用单片机辅以少量的模块实现电路功能，系统总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构图

硬件部分，系统以STC89C52单片机作为主控制器，人体检测和烟雾检测分别由人体红外感应装置和光电式烟雾感应装置构成；声光报警功能则由蜂鸣器和发光二极管实现；独立键盘实现密码解除报警功能；异地监控由GSM Modem模块实现，GSM Modem通过和单片机的互相连接通信实现异地监控功能。软件部分，可以通过软件编程发挥单片机的控制作用，方便实现电路的逻辑功能。此方法既简化了系统的硬件设计，又充分发挥了各个模块的作用，实现了系统的稳定性要求。

2 系统硬件电路设计

2.1 无线数据收发模块

GSM网络具有覆盖范围广、信号稳定、无同频干扰、保密性好等特点，能处理大量的短消息、数据和传真传送等业务[3]。采用GSM网络作为远程控制的传输媒介有效地降低了系统造价，并能实现异地监控。本系统采用西门子TC35无线通信GSM模块，该模块自带RS232通讯接口，可以方便地实现与PC机、单片机的联机通信，其工作电压为3.3V～3.5V，可工作在900MHz和1800MHz两个频段。模块有AT命令集接口，支持文本和PDU模块的短信息、第三组的二类传真、以及2.4K、4.8K、9.6K的非透明模式，通过独特的40引脚的ZIF连接器，实现电源连接、指令、数据及控制信号的双向传输[4]。

2.2 红外感应模块

单纯地利用D203S人体红外热释电传感器用于人体检测的信号非常弱，需要配合红外传感信号处理器BISS0001进行放大，这就需要扩展外围电路，难免会增加电路的复杂度。本系统利用热释电红外感应模块实现[5]，该模块集成了BISS0001等部件，使得硬件电路更加简单。人体热释电感应模块基于红外线技术，全自动感应，当人进入其探测范围时输出高电平，人体离开感应范围时则自动延时关闭高电平，输出低电平。

2.3 烟雾感应模块

采用MQ2气体传感器可以实现烟雾检测，烟雾探头MQ2经与放大电路等外围电路相连后才可形成烟雾检测模块，并且MQ2也同常用于工业检测方面，且功率很大，不适合长期工作[6]。本系统采用烟雾探测器实现烟雾检测，该探测器为集成模块，功耗极低，待机工作电流约为10μA，适合长时间工作，且满足低碳环保的要求，电路简便，稳定性高，适合学生宿舍用。

2.4 声光报警模块

声报警模块由蜂鸣器构成，当人体感应模块感应到第一个人走进宿舍内时，蜂鸣器会发出警报，持续几秒关闭；同时当烟雾感应模块感应到烟雾时，蜂鸣器同样会发出警报，并由键盘输入密码解除警报。

光报警模块由两个发光二极管构成，当人体感应模块感应到人活动时，绿灯被点亮；当烟雾感应模块感应到烟雾时，红灯被点亮。

2.5 独立键盘

键盘输入模块由四个独立键盘构成，三位键盘完成密码输入工作，一位键盘完成密码确认工作。

3 系统软件设计

系统软件设计的流程图如图2所示。

图2 系统软件流程图

主程序说明：系统首先进行初始化，单片机检测人体红外感应模块的输出信号，判断有无人进入；同样根据以上原理判断是否有人外出，根据以上两个判断，由系统统计宿舍内人员的出入情况；其次，由GSM Modem模块根据系统指令将宿舍内人员的统计数据发送到手机；最后，系统根据指令继续进行人数检测。

中断0说明：当烟雾感应模块检测到烟雾存在时，系统进入中断0状态，声光报警模块开始发出报警信号，当有解警信号输入时，系统进行终端返回，继续执行主程序。

中断1说明：中断1用于完成警报的解除。系统首先进行按键扫描，判断输入数据是否与设定的警报解除密码一致，如果密码一致则警报解除，否则返回到中断前状态，继续执行主程序。

4 结束语

本系统实现了人体感应、烟雾感应、声光报警及异地监控功能。在电路硬件设计上，选用性能稳定的电路模块而非分立元件实现，人体感应及烟雾感应由相应的传感器模块实现；声光报警由二极管及蜂鸣器实现；异地监控功能由GSM modem模块与单片机和手机的互相通信实现，并且可以通过手机对GSM modem进行控制，以获得所需信息。警报发生后可通过键盘或手机发送命令进行解警。通过对各类型元器件的对比，考虑到设计成本和设计精度的要求，在充分保障系统可靠性的前提下，本论文选择了成本低廉的元器件，降低了系统硬件投资并减少了软件开发周期，对校内学生宿舍防盗防火报警系统的开发提供了一定的指导。

[1]郭兆正.单片机遥控防盗报警系统[J].锦州师范学院学报：自然科学版，2001，22（1）：37-39.

[2]刘纯利，张玉山.单片机防盗报警系统的设计[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2004，3（12）：71.

[3]王晔，牛小龙.基于 GSM 网络的防盗报警系统的设计[J].电脑知识与技术，2012，8（4）：873-874.

[4]周美丽，李建新，白宗文.基于 GSM 多功能防盗报警系统的设计[J].现代电子技术，2011，34（23）：167-168.

[5]王宁.智能监控防盗报警系统[D].上海：同济大学，2007.

[6]文武松，王璐，曹龙汉.基于 TC35i的超声波汽车防盗报警装置设计[J].汽车工程学报，2003，（6）：55-57.