摘 要:設(shè)計了一套基于C8051F040的智能家居安防報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用電子探測、智能控制和GPRS通信等技術(shù),實現(xiàn)了異常情況自動偵測、智能判斷及短信報警等功能,克服了傳統(tǒng)家居安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高等缺點,有較強(qiáng)的適用性和競爭性。
關(guān)鍵詞:智能家居安防報警系統(tǒng) C8051F040 探測器 GPRS
中圖分類號:TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0049-01
隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們的安全意識不斷提高,安防報警系統(tǒng)已成為住宅小區(qū)家居智能化系統(tǒng)的重要組成部分。然而,新建小區(qū)統(tǒng)一安裝的安防系統(tǒng)一般功能復(fù)雜,成本很高,沒有考慮小區(qū)居民的實際情況和安防需求,舊小區(qū)的安防系統(tǒng)改造需要重新布線、重新安裝,成本也比較高。鑒于此,本文設(shè)計了專門針對單戶家庭安全防范的智能家居安防報警系統(tǒng),它集防火、防盜、無線遠(yuǎn)程報警等功能于一體。該系統(tǒng)安裝方便,操作簡單,成本較低,完全能滿足單戶家庭的安防要求,為住戶的財產(chǎn)和生命安全提供一個便捷、可靠的保障。
1 系統(tǒng)設(shè)計方案
本系統(tǒng)總體設(shè)計思路是:當(dāng)家人外出時,安防系統(tǒng)可人工設(shè)防,也可延時自動布防。在系統(tǒng)布防后,防火和防盜探測器自動收集火情、盜情信息并傳輸給單片機(jī),控制器做出判斷處理后,通過GPRS通信模塊向戶主和小區(qū)保安中心發(fā)送報警信息,保安中心可據(jù)此確定出警方案,及時制止犯罪和消除火災(zāi)險情。當(dāng)遠(yuǎn)程報警結(jié)束后,安裝在室內(nèi)的聲光報警系統(tǒng)自動啟動,告知周圍鄰居家中發(fā)生的情況,實現(xiàn)就地報警求助,同時對入侵室內(nèi)的盜竊分子起到震懾作用。另外,當(dāng)用戶在家中出現(xiàn)緊急情況時,通過緊急求助按鈕,發(fā)出相應(yīng)的遠(yuǎn)程求助信息,同時啟動室內(nèi)聲光報警系統(tǒng),向周圍鄰居發(fā)出緊急呼救信息,實現(xiàn)就近救助。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要包括防火、防盜監(jiān)測模塊、微控制器、GPRS短信報警模塊和聲光報警器等�？紤]系統(tǒng)的抗干擾能力和微控制器的安全工作,輸入信號采用光電耦合實現(xiàn)現(xiàn)場信號與主機(jī)信號的隔離,輸出信號經(jīng)放大后由繼電器驅(qū)動聲光報警器。
2.1 微控制器
微控制器選擇Silicon Lab公司推出的C8051F040 8位片上混合信號處理芯片。該芯片采用高速CIP-51內(nèi)核,指令集與8051完全兼容,但運(yùn)算速度是傳統(tǒng)MCS-51單片機(jī)的5～10倍。包含13路外部輸入的12位逐次逼近型ADC和8通道外部輸入的8位ADC;兩個通道的12位電壓型DAC;64個數(shù)字I/O口,2個UART、SMBus/I2C、SPI等串行總線接口,符合CAN2.0B規(guī)范的控制器局域網(wǎng)總線接口,5個16位定時器、16位可編程計數(shù)器;其片內(nèi)含有4352字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)和64k字節(jié)的程序存儲器(FlashROM),還提供了64k字節(jié)地址空間的外部存儲器接口;通過JTAG接口可進(jìn)行在系統(tǒng)非侵入式調(diào)試,開發(fā)調(diào)試非常方便[5]。
2.2 防火、防盜監(jiān)測
防火監(jiān)測由煙感探測器和煤氣探測器共同完成。防火監(jiān)測對被保護(hù)區(qū)域進(jìn)行實時的監(jiān)視和探測,把火災(zāi)初期階段能引起火災(zāi)的參數(shù)(易燃?xì)怏w、煙、熱、光等信息)及時準(zhǔn)確地檢測出來通報單片機(jī),并由主機(jī)確認(rèn)后進(jìn)行報警。為了保證探測的準(zhǔn)確性,煙感探測器采用離子感煙火災(zāi)探測器。煤氣或天然氣比重要比空氣小,因此煤氣探測器選用吸頂式的。
防盜監(jiān)測有門磁探測器、玻璃破碎探測器、紅外探測器和緊急報警按鈕組成。門磁探測器裝在門窗上,當(dāng)門窗被打開時,門磁的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變,經(jīng)光電耦合電路將信號傳送到C8051F040微處理器中。玻璃破碎探測器選擇聲控—— 振動雙技術(shù)型,只有同時探測到玻璃破碎發(fā)出的高頻聲音和敲擊玻璃引起的振動時才輸出報警信號。紅外探測器采用被動式熱釋電紅外傳感器,保證監(jiān)測的隱蔽性。
2.3 GPRS通信模塊
GPRS模塊采用西門子公司的MC35模塊,支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真等多種通信方式,可以通過AT命令對其實現(xiàn)控制。串行線通過MAX3245芯片電平轉(zhuǎn)換后可直接和RS232串口相連。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件流程圖如圖2所示。采用模塊化的程序設(shè)計,各功能模塊都調(diào)試通過后,將它們根據(jù)總體設(shè)計的主流程組合起來成為最終的應(yīng)用軟件。主程序通過查詢方式檢測到求助、盜情、火情信號時,調(diào)用相應(yīng)的子程序以實現(xiàn)各自功能。圖2中火警、盜警處理子程序用來完成警情的確認(rèn),實現(xiàn)本地聲光報警,并調(diào)用GPRS短信報警子程序,用短信通知用戶及小區(qū)監(jiān)控中心。
4 結(jié)論
本系統(tǒng)專門針對新建住宅小區(qū)及舊小區(qū)的用戶,與其他一些成套的自動報警系統(tǒng)相比,具有操作簡單、低成本、安裝方便、易普及和高可靠性等突出優(yōu)點,非常適用于單戶家庭的安防監(jiān)測。
參考文獻(xiàn)
[1] 方建超.一種新型家居智能安防報警系統(tǒng)的研究[J].中國科技信息,2005.
[2] 董春利.安全防范工程技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2009.
[3] 徐中偉,姜春玲.住宅智能安防系統(tǒng)[J].泰山學(xué)院學(xué)報,2009.
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關(guān)鍵詞:智能家居安防報警系統(tǒng) C8051F040 探測器 GPRS
中圖分類號:TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0049-01
隨著我國社會、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們的安全意識不斷提高,安防報警系統(tǒng)已成為住宅小區(qū)家居智能化系統(tǒng)的重要組成部分。然而,新建小區(qū)統(tǒng)一安裝的安防系統(tǒng)一般功能復(fù)雜,成本很高,沒有考慮小區(qū)居民的實際情況和安防需求,舊小區(qū)的安防系統(tǒng)改造需要重新布線、重新安裝,成本也比較高。鑒于此,本文設(shè)計了專門針對單戶家庭安全防范的智能家居安防報警系統(tǒng),它集防火、防盜、無線遠(yuǎn)程報警等功能于一體。該系統(tǒng)安裝方便,操作簡單,成本較低,完全能滿足單戶家庭的安防要求,為住戶的財產(chǎn)和生命安全提供一個便捷、可靠的保障。
1 系統(tǒng)設(shè)計方案
本系統(tǒng)總體設(shè)計思路是:當(dāng)家人外出時,安防系統(tǒng)可人工設(shè)防,也可延時自動布防。在系統(tǒng)布防后,防火和防盜探測器自動收集火情、盜情信息并傳輸給單片機(jī),控制器做出判斷處理后,通過GPRS通信模塊向戶主和小區(qū)保安中心發(fā)送報警信息,保安中心可據(jù)此確定出警方案,及時制止犯罪和消除火災(zāi)險情。當(dāng)遠(yuǎn)程報警結(jié)束后,安裝在室內(nèi)的聲光報警系統(tǒng)自動啟動,告知周圍鄰居家中發(fā)生的情況,實現(xiàn)就地報警求助,同時對入侵室內(nèi)的盜竊分子起到震懾作用。另外,當(dāng)用戶在家中出現(xiàn)緊急情況時,通過緊急求助按鈕,發(fā)出相應(yīng)的遠(yuǎn)程求助信息,同時啟動室內(nèi)聲光報警系統(tǒng),向周圍鄰居發(fā)出緊急呼救信息,實現(xiàn)就近救助。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要包括防火、防盜監(jiān)測模塊、微控制器、GPRS短信報警模塊和聲光報警器等�？紤]系統(tǒng)的抗干擾能力和微控制器的安全工作,輸入信號采用光電耦合實現(xiàn)現(xiàn)場信號與主機(jī)信號的隔離,輸出信號經(jīng)放大后由繼電器驅(qū)動聲光報警器。
2.1 微控制器
微控制器選擇Silicon Lab公司推出的C8051F040 8位片上混合信號處理芯片。該芯片采用高速CIP-51內(nèi)核,指令集與8051完全兼容,但運(yùn)算速度是傳統(tǒng)MCS-51單片機(jī)的5～10倍。包含13路外部輸入的12位逐次逼近型ADC和8通道外部輸入的8位ADC;兩個通道的12位電壓型DAC;64個數(shù)字I/O口,2個UART、SMBus/I2C、SPI等串行總線接口,符合CAN2.0B規(guī)范的控制器局域網(wǎng)總線接口,5個16位定時器、16位可編程計數(shù)器;其片內(nèi)含有4352字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)和64k字節(jié)的程序存儲器(FlashROM),還提供了64k字節(jié)地址空間的外部存儲器接口;通過JTAG接口可進(jìn)行在系統(tǒng)非侵入式調(diào)試,開發(fā)調(diào)試非常方便[5]。
2.2 防火、防盜監(jiān)測
防火監(jiān)測由煙感探測器和煤氣探測器共同完成。防火監(jiān)測對被保護(hù)區(qū)域進(jìn)行實時的監(jiān)視和探測,把火災(zāi)初期階段能引起火災(zāi)的參數(shù)(易燃?xì)怏w、煙、熱、光等信息)及時準(zhǔn)確地檢測出來通報單片機(jī),并由主機(jī)確認(rèn)后進(jìn)行報警。為了保證探測的準(zhǔn)確性,煙感探測器采用離子感煙火災(zāi)探測器。煤氣或天然氣比重要比空氣小,因此煤氣探測器選用吸頂式的。
防盜監(jiān)測有門磁探測器、玻璃破碎探測器、紅外探測器和緊急報警按鈕組成。門磁探測器裝在門窗上,當(dāng)門窗被打開時,門磁的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生改變,經(jīng)光電耦合電路將信號傳送到C8051F040微處理器中。玻璃破碎探測器選擇聲控—— 振動雙技術(shù)型,只有同時探測到玻璃破碎發(fā)出的高頻聲音和敲擊玻璃引起的振動時才輸出報警信號。紅外探測器采用被動式熱釋電紅外傳感器,保證監(jiān)測的隱蔽性。
2.3 GPRS通信模塊
GPRS模塊采用西門子公司的MC35模塊,支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真等多種通信方式,可以通過AT命令對其實現(xiàn)控制。串行線通過MAX3245芯片電平轉(zhuǎn)換后可直接和RS232串口相連。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件流程圖如圖2所示。采用模塊化的程序設(shè)計,各功能模塊都調(diào)試通過后,將它們根據(jù)總體設(shè)計的主流程組合起來成為最終的應(yīng)用軟件。主程序通過查詢方式檢測到求助、盜情、火情信號時,調(diào)用相應(yīng)的子程序以實現(xiàn)各自功能。圖2中火警、盜警處理子程序用來完成警情的確認(rèn),實現(xiàn)本地聲光報警,并調(diào)用GPRS短信報警子程序,用短信通知用戶及小區(qū)監(jiān)控中心。
4 結(jié)論
本系統(tǒng)專門針對新建住宅小區(qū)及舊小區(qū)的用戶,與其他一些成套的自動報警系統(tǒng)相比,具有操作簡單、低成本、安裝方便、易普及和高可靠性等突出優(yōu)點,非常適用于單戶家庭的安防監(jiān)測。
參考文獻(xiàn)
[1] 方建超.一種新型家居智能安防報警系統(tǒng)的研究[J].中國科技信息,2005.
[2] 董春利.安全防范工程技術(shù)[M].北京:中國電力出版社,2009.
[3] 徐中偉,姜春玲.住宅智能安防系統(tǒng)[J].泰山學(xué)院學(xué)報,2009.
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