住宅小区智能安防系统设计

史兆强，刘阳，李雷，钟光良

（河南科技学院机电学院，新乡　453003）

住宅小区智能安防系统设计

史兆强，刘阳，李雷，钟光良

（河南科技学院机电学院，新乡453003）

0　引言

随着城镇化的不断推进，智能小区在现代科技的支撑下得到了快速的发展。住户的安防方面，科技的进步也造成盗窃作案手段日益高明；另外，每年因燃气泄漏、火灾而造成的家庭财物损失也严重危害着个人、社会的安全。为了应对新形势下的安防挑战［1］，本文设计了一种家庭防盗、防火、检测燃气泄漏的报警器。该报警系统使用传感器采集信号，经过单片机的相应处理，无线传送数据，控制声光报警电路和GSM模块开始报警。接收终端设计有两种方案：针对个体用户，报警短信接收终端采用手机，即将报警短信接收号码设定为户主手机号。针对小区统一设防，报警短信接收终端采用该系统设计的报警情况显示电路。系统不需要监控人员时刻处于观察状态，从而可使得监控人员获得一种较为轻松的工作状态，提高了防盗、防火、检测燃气泄漏报警系统的可靠性与可操作性。

1　总体设计方案

系统整个方案如图1所示。对于人体红外探测电路，在布防期间，当有非法人员进入热释电红外传感器的探测区域内时，它迅速检测到周围环境中人体辐射的红外光线，这些红外光线通过该传感器的处理，将其转换成电信号输出给传感器信号处理芯片，再经过一系列的放大处理后，通过无线发射电路传送出去。对于危险气体泄漏检测电路，在该报警系统工作状态下，气体传感器将一直在检测室内空气中危险气体的含量，并根据该传感器内部气敏元件的阻值大小变化，将气体含量的情况转化成电信号并经过相应的处理，然后也通过无线发射电路传送出去。

图1　系统总体设计框架

2　硬件部分设计

系统的主处理器选用性价比高的AT89C51单片机［2］。该安防报警系统包括人体红外检测电路，危险气体检测电路，布防/撤防控制及指示电路，单片机最小系统，声光报警电路以及GSM短信报警电路等。当状态指示发光二极管亮时，表示处于布防状态；反之，处于撤防状态。系统设置在监测点上的传感器电路时刻监测家庭中的情况，当有非法人员闯入或者空气中的危险气体含量高于设定值时，相对应的传感器电路的输出发生跳变，控制无线发射电路的启动。经过编码后将数据发送出去。接收端有效解码后，单片机读取数据引脚的电平状态，经软件查询、识别判决等处理后，输出相应的控制信号实现报警功能。

2.1信号采集电路设计

图2　红外信号处理电路原理图

（1）人体热释电红外信号处理电路

人体热释电红外信号的处理选用芯片BISS0001［3］，如图2所示。检测电路有两种工作方式：可重复触发方式和不可重复触发方式。上面的电路图中，转换开关S01是这两种工作方式的选择开关。当S01与3端连通时，该芯片工作在可重复触发方式；当S01与1端连通时，芯片则工作在不可重复触发工作方式。该传感器检测电路工作在可重复触发方式时，Vo输出高电平的延迟时间Tx由外部元件R09、RL1和C06的大小调整；触发封锁时间Ti由外部R08和C07的大小调整。

（2）危险气体检测电路

检测电路中采用了QM-N10半导体气敏传感器，它对烟雾、燃气等有害气体具有很好的检测效果［4］。该传感器内部的气敏元件接触到空气中的有害气体时，易发生氧化-还原反应，根据气敏元件阻值的变化可把泄漏到空气中的甲烷、天然气、烟雾等有害气体的数量转换成电信号，以便后续电路能够对其进行相关的处理，实现控制功能，电路如图3所示。

图3　危险气体泄漏检测电路

2.2无线传输电路设计

设计无线传输选用了315MHz的无线传输模块（发射模块F05C和接收模块J04E），它与PT2262/T2272编解码芯片配套使用，可以很可靠地完成无线收发的功能。无线发/收电路如图4所示。

图4　315MHz无线发/收模块图

2.3单片机与GSM模块串口通信设计

单片机与TC35i短信模块［5］的通信承担着向外传输警情的任务。本设计采用TC35i模块。单片机通过串口与它通信。由于GSM串口与单片机的TTL逻辑电平不一致，转换由MAX232实现的，接口电路如图5。

图5　单片机与TC35i的通信

2.4报警声光提示电路

（1）室内报警电路

室内报警声光提示电路如图6所示，当有警情时进行声光提示，达到提醒人员目的。电路的控制端ALARM与单片机P1.0接口连接。

（2）报警点显示电路

一般小区楼房的单元号在十以下，楼层从1位数到2位数不等。电路如图7所示。其中，LED1、LED2两位数码管用以显示楼房号，LED3显示单元号，LED4、LED5两位数码管显示楼层号，LED6显示每层的门牌号。

图6　报警声光提示电路

图7　报警地点显示电路

3　结语

本文以单片机和GSM短信模块为核心，设计了一种适合单个家庭布防使用的防盗、防火和燃气泄漏检测的报警系统。设计结合各种探测器，对家中的情况进行监控，一旦发生警情，系统自动发送短信报警，既能满足单个普通家庭的安防需求，也可与小区物业管理中心连通，使物管可迅速得知警情，及时赶到现场进行处理，确保户主人身和财产的安全。

［1］谢卫华.基于单片机的家庭智能防盗系统［D］.东北林业大学硕士学位论文，2010：18-21，42-45.

［2］李朝青.单片机原理及接口技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2006：21-24.

［3］李静，王德兴等.基于热释电红外传感器的人防盗报警防盗系统设计［J］.电脑开发与应用.2010，23（12）：26-27.

［4］张俊林.家庭防盗系统设计［J］.重庆科技学院学报（自然科学版），2010，12（4）：115-117.

［5］陈小勇等.GSM模块和单片机设计的防盗监控系统［J］.信息技术，2009.

Pyroelectric Sensor；QM-N10；Single Chip Microcomputer；GSM

Design of Intelligent Security System for the Residence Community

SHI Zhao-qiang，LIU Yang，ZHONG Guang-liang，LI Lei
（School of Mechanical and Electrical，Henan Institute of Science and Technology，Xinxiang 453003）

1007-1423（2016）22-0071-04DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.22.015

史兆强（1993-），男，安徽界首人，在读本科，专业为应用电子技术教育

刘阳（1991-），男，河南驻马店人，在读本科，专业为应用电子技术教育

李雷（1994-），男，河南郑州人，在读本科，专业为应用电子技术教育

钟光良（1995-），男，河南驻马店人，在读本科，专业为应用电子技术教育

2016-05-10

2016-07-20

设计一种住宅小区无线自动安放报警系统，该系统由发射端各类传感器、单片机、声光报警和短信报警电路组成。接收方案设置为两种：业主手机终端接收和物业统一接收，便于对警情及时处理。系统具有反应速度快，抗干扰能力强，灵敏度高等特点，能满足现代小区智能化的安防要求。

热释电传感器；QM-N10；单片机；GSM

河南科技学院大学生创新训练计划项目（No.2015CX022）

Designs a wireless automatic alarm system for residence community，the system includes the sensors，single chip microcomputer，sound and light and message alarm circuit.There are two receivers，the mobile phone and the residential property management system，to deal with the alarm in time.The system has the advantages of quick response，strong anti-interference ability and high sensitivity，can actually meet the intelligent security requirements of the modern residence community.