宿舍智能防火防盗报警系统

宿舍防火防盗智能报警系统

摘要：本系统采用ARM1138单片机作为控制系统的控制核心，利用Q-2烟雾传感器实现烟雾检测，热释电人体红外传感器实现人体检测，红外光电传感器检测人员进出，URAT模块实现异地通讯和网络控制，键盘输入密码解警，无线发射器和无线接收报警器实现贵重物品进出检测，蜂鸣器模块实现报警，所有记录情况采用液晶显示。上位机与主控端直接通信，实现人机交互，体现智能化。主控端可以与各监控端通信，能显示当前各监控端的安全信息。监控端具有人体监测、烟雾监测、声光报警。烟雾传感器放大电路、声光报警电路、键盘电路、稳压电源电路经过测试均达到较好效果。

利用有线通信实现主控端对各宿舍监控端传感器模块的控制。经过测试，本系统能够很好的完成题目各项要求。

关键词：ARM1138；UART通信；烟雾传感器；热释电人体红外传感器

1方案论证与设计

给出总体方案，列举出关键技术，分别对关键技术阐述方案。

显示模块

主

机外部存储

键盘电路有线传输声光报警

直流电源

显示模块

从

机

声光报警

显示模块

有线传输

人体检测

直流电源

键盘电路烟雾检测

1.1控制模块方案

方案一：采用通用的51单片机作为主控制器。51单片机通用灵活、价格低廉、使用方便，但此单片机字长有限，数据处理能力很弱，处理速度较慢，资源不够丰

富，需要扩展较多的外围电路，降低了系统的可靠性，增加了制作的费用，难以满足本设计要求。

方案二：可编程逻辑器件CPLD,它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、标准产品无需测试等特点，可实现较大规模的电路设计。但是，该器件主要依赖于软件设计，缺少硬件的配合，致使程序设计复杂，难以使用，运算速度太快。CPLD同样难以满足本设计的需要。

方案三：采用 ARM1138 单片机来实现，此单片机I/O接口比较多，易于扩展外围电路，开发板集成了键盘、数码管，时钟、ZLG7290等芯片。另外方便的是该芯片内置在线仿真，编程接口，可以方便实现在线调试，这大大简化了系统的开发和调试的复杂度。

对以上三种方案进行比较，方案一需要扩展较多的外围电路，降低了系统的可靠性，增加了制作的费用，方案二依赖于软件设计，缺少硬件的配合，致使程序设计复杂，难以使用，采用方案三接口比较多，可以方便实现在线调试，这大大简化了系统的开发和调试的复杂度。

1.2电源模块

方案一：采用两节4.2V可充电式锂电池供电，经过7805的电压变换后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足，并且可以充电，重复利用，因此，这种方案比较可行。但锂电池的价格过于昂贵，这会大大超出我们的预算，为遵循此次大赛成本低的原则，放弃了这种方案。

方案二：采用9V干电池经7805降压、稳压后给单片机系统和其他传感器供电。电池电量低，使用后丢弃会对环境造成污染，不符合绿色环保的理念。

方案三：采用直流稳压电源。输出精度高，0到32V可调，调节范围大，使用简单，能为单片机提供稳定的工作环境。

经过比较，采用方案三。

1.3有线模块方案

方案一：红外通信，红外通信器件易得，价格低廉，但必须直线收发是其致命弱点。

方案二：采用自制的无线电发射和接收电路进行无线收发，此方案虽然思路简单，但是硬件电路的连接与调试十分复杂，装置工作时的稳定性难以保证。

方案三：综合使用RS485总线和RS232总线，通过RS485与RS232接口转换，将通过RS485的信息通过RS232传到单片机上，但是这需要连线布局，较为麻烦。

方案四：采用UART有线通信模块，UART有线通信协议十分简单，以低电平作为起始位，高电平作为停止位，中间可传输5—8比特数据和一比特奇偶校验位，奇

偶校验位的有无和数据比特的长度有通信双方约定。收发可同时进行，互不干扰。综上考虑，我们选用UART有线通信模块，确保了通信的流畅性和准确性。

1.4显示部分设计方案

方案一：采用八位共阴极LED数码管进行显示，利用单片机串行口的移位寄存器工作方式，外接MAX7219串行输入共阴极显示驱动器，每片可驱动8个LED数码管。

方案二：采用点阵字符型TS12864A-3LCD液晶显示，可以显示数字与阿拉伯字母等字符，随着半导体技术的发展，TS12864A-3LCD的液晶显示越来越广泛的应用于各种显示场合。

比较这两种方案，数码管显示驱动简单，但显示信息量少，功耗大；利用液晶显示可以工作在低电压、低功耗下，显示界面友好、内容丰富，综合考虑，选用TS12864A-3LCD来实现显示功能。

1.5烟雾检测模块方案

方案一：采用光敏传感器，该传感器是最常见的传感器之一，可以对许多烟雾浓度进行检测，但是在进行检测时要将烟雾信号转化为光信号才可以，经尝试，电路不稳定，不易控制。

方案二：采用Q—2烟雾传感器，它是一种离子是烟雾传感器，工作性能稳定可靠，低功耗，结构设计独特，防虫、防尘、抗外界光线干扰并且有特殊的防潮设计。可以广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器，并且价格适中。

综合考虑我们选择方案二。

1.6人员监测模块的选择

方案一：采用光电开关。它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通，从而检测物体有无的。物体不限于人、动物、金属等，所有能反射光线的物体均可被检测。因此，它不能起到只检测宿舍有无人员的作用，并且监测距离有限。

方案二：利用图像识别的原理。先提前把宿舍人员信息存储起来，对宿舍的人员进行辨别，当非本宿舍人员进入时便提示并报警，直到宿舍人承认并消除报警后再停止报警，利用图像识别不仅能实现报警功能，而且还能实现记录进入人的面貌，但是其成本高，推广起来不方便，不适用于学校宿舍的推广。

方案三：采用热释电人体红外传感器。菲涅尔滤光片能有效地让人体辐射的红外线通过，而阻止太阳光、灯光等可见光中的红外线通过，免除干扰。在电子防盗、人体探测器领域中，应用广泛，技术性能稳定。本身不发生任何类型的辐射，器件