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摘 要：該系統以凌陽(yáng)公司的16位單片機SPCE061A作為主控制器，通過(guò)煙霧傳感器與人體熱釋電紅外傳感器分別感應煙霧與人體紅外信號，通過(guò)單片機做出報警動(dòng)作。采用兩片凌陽(yáng)單片機作為從站，達到異地網(wǎng)絡(luò )監控的目的。采用雙光電開(kāi)關(guān)的設計，感應人員的進(jìn)出情況。采用射頻信號發(fā)射與接收裝置，感應貴重物品的進(jìn)出。測試結果表明，系統工作良好，幾天內的人員與貴重物品進(jìn)出情況均有記錄。該設計主要創(chuàng )新點(diǎn)是采用單片機進(jìn)行控制，可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )監控。 本系統設計主要是滿(mǎn)足宿舍自動(dòng)報警的需要，設計的目標是要實(shí)現語(yǔ)音報警、時(shí)間設定和顯示、燈光報警并實(shí)現網(wǎng)絡(luò )報警等功能。 1 設計方案 1.1 主控制器的選擇 采用凌陽(yáng)公司的16位單片機SPCE061A 作為主控制器。由于SPCE061A 內置有2KB的SRAM 和32KB的內存FLASH，能滿(mǎn)足本系統存儲密碼及各類(lèi)數據的要求，且CPU時(shí)鐘頻率高達49.152MHz，能保證響應的快速性，內置的語(yǔ)音模塊更提高了系統人機界面的友好性。 1.2 異地監控方案選擇 采用無(wú)線(xiàn)通信方式。使用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊NRF2401進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。這種通信方式不受線(xiàn)路長(cháng)短影響，主從站位置可任意設置，布置比較靈活。 1.3 貴重物品檢測方案選擇 門(mén)框寬一般在1~2m，采用射頻收發(fā)模塊實(shí)現較為方便，將發(fā)射機附在貴重物品上，接收機固定在門(mén)口，當貴重物品出入時(shí)，即可進(jìn)行記錄。發(fā)射機與接收機電路結構都較簡(jiǎn)單，體積小，攜帶方便。 1.4 系統總體框圖 根據上述設計思想，系統總體框圖如圖1所示。系統由上位機和下位機兩大部分組成。上位機進(jìn)行鍵盤(pán)輸入、語(yǔ)音提示、報警和人員物品進(jìn)出情況記錄。下位機進(jìn)行煙霧檢測、人體紅外檢測、貴重物品檢測、人員進(jìn)出情況檢測等數據采集工作。下位機通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將檢測信號送入上位機。上位機進(jìn)行數據處理并作出相應動(dòng)作。 
圖1 系統總體框圖 2 理論分析與計算 2.1 物品檢測電路的計算 采用無(wú)線(xiàn)發(fā)射與接收方式進(jìn)行貴重物品檢測，通信距離與發(fā)射功率、接收靈敏度和工作頻率有關(guān)。選用通信頻率為8MHz，電感為47μH。
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根據題目要求，為實(shí)現對宿舍安防情況進(jìn)行異地監控，采用一主兩從的方式進(jìn)行模擬，其中主站可以實(shí)現對從站的搜索，實(shí)時(shí)顯示從站是否在線(xiàn)，并進(jìn)行信息的接收處理、顯示、記錄與報警，從站進(jìn)行信息獲取與發(fā)送。主站上可實(shí)現對從站信息的實(shí)時(shí)顯示，并將報警及貴重物品進(jìn)出信息存儲在主站的FLASH 內，省去了外接存儲芯片，可方便地讀取與顯示。利用人體傳感器并通過(guò)對進(jìn)出宿舍的人員進(jìn)行計數來(lái)確定宿舍內人數，并提示鎖門(mén)。采用單片機內部時(shí)鐘作為時(shí)間基準，通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行時(shí)間設定，用以記錄報警時(shí)間。利用單片機內部的語(yǔ)音模塊實(shí)現語(yǔ)音報警，直觀(guān)實(shí)用。這種控制方案充分利用了單片機的片內資源，使用外部器件少，簡(jiǎn)單實(shí)用。 2.3 煙霧探測模塊 采用MQ-2煙霧傳感器，它具有探測范圍廣，靈敏度高，響應恢復快，穩定性?xún)?yōu)，壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，配以簡(jiǎn)單的驅動(dòng)電路即可實(shí)現煙霧檢測。煙霧傳感器電路如圖2所示。當未檢測到煙霧信號時(shí)，比較器輸出低電平；當傳感器檢測到煙霧信號時(shí)，比較器輸出5V高電平，報警器動(dòng)作。
圖2 煙霧傳感器結構圖 2.4 人體紅外探測模塊采用芯片BISS0001配以熱釋電紅外傳感器KBS-6B和少量外接元器件構成被動(dòng)式紅外人體傳感器。加裝菲涅爾透鏡大大提高了檢測范圍，很好的滿(mǎn)足了人體檢測需求。當有人從熱釋電傳感器通過(guò)時(shí)，BISS0001的Vo口輸出一正向脈沖，報警器動(dòng)作。電路結構如圖3所示。
圖3 熱釋電紅外傳感器結構 2.5 人員進(jìn)出檢測設計 采用前后放置的兩個(gè)紅外光電開(kāi)關(guān)，通過(guò)對開(kāi)關(guān)順序的檢測確定人員進(jìn)/出宿舍。當有人出宿舍時(shí)控制信號1先置高，然后控制信號2置高，通過(guò)對時(shí)序的判斷即可得出人員外出的結論。有人進(jìn)入時(shí)同理。檢測電路如圖4所示。
圖4 人員進(jìn)出檢測電路圖 2.6 貴重物品檢測設計 為達到貴重物品檢測的要求，將一單調諧回路諧振放大器至于卡片內，卡片掛在貴重物品上，卡片向外發(fā)出射頻信號，當其出入宿舍時(shí)，與副邊線(xiàn)圈發(fā)生諧振，負載電壓發(fā)生變化，通過(guò)對負載的檢測即可記錄人員進(jìn)出情況。電路如圖5所示。
圖5 貴重物品檢測電路圖 3 程序設計 主站系統加電后進(jìn)行初始化并要求輸入密碼，密碼輸入正確即可對火災、貴重物品、鍵盤(pán)等進(jìn)行監控，并根據監控的情況作出相應的處理。從站加電初始化后即開(kāi)始對各個(gè)傳感器狀態(tài)進(jìn)行監控并進(jìn)行數據發(fā)送。其程序流程如圖6所示。
圖6 主程序流程圖 4 測試數據與分析4.1 測試儀器 測試儀器及型號如表1所示。 表1 測試儀器及型號
測試方法及測試數據如表2~表5所示。 表2 煙霧傳感器輸出電壓測試
表3 人員進(jìn)出情況測試
表4 熱釋電紅外傳感器測試
表5 安全情況記錄測試
5 結 語(yǔ) 本系統通過(guò)測試較好地實(shí)現了設計的各項要求。 主要創(chuàng )新是加入了語(yǔ)音報警功能，更加實(shí)用；加入從站搜索功能，可以實(shí)時(shí)顯示各從站的工作狀態(tài)；加入無(wú)人看守功能，并能在特定時(shí)段發(fā)現人員活動(dòng)后立即發(fā)出報警；加入時(shí)鐘功能，可實(shí)現時(shí)間設定和顯示。 來(lái)源：電子工程網(wǎng) |
