宿舍智能防盗防火报警系统设计与制作.docxVIP

论文|宿舍智能防盗防火报警系统的设计与制作 ---- 山东菏泽学院蒋震机电工程学院，作者：王镇 张瑞增 孟小凤 指导教师：纪兆毅 　摘 要：本设计以51单片机为核心，实现了人体红外感应，烟雾感应，声光报警，键盘密码解警，局域网内异地监控，远程电话报警，宿舍人员流动情况统计，宿舍无人提示锁门，记录宿舍内安防情况，监控点多路监控，贵重物品出入宿舍情况检测等功能，构建了一套低成本、低功耗、实用的宿舍智能防盗防火报警系统。　本系统通过12864实时显示宿舍内烟雾、人员流动情况，经NRF24L01无线模块将各个宿舍安防信息传送至楼管室，楼管室内总机通过与上位机通信，利用APMserv将宿舍情况连接至局域网内。各宿舍人员可通过网络在异地了解宿舍内安防情况。另外，当有意外情况发生时，可拨打宿舍人员电话通知意外情况的发生，并立即发出报警和求助信息，通过密码键盘解除警报。以微弱电磁感应来检测宿舍内贵重物品的出入情况。　关键字：单片机；局域网内监控；远程电话报警；无线多路监控一、方案比较、设计与论证1.1总体设计方案　基于设计要求，系统可分为人体红外感应，烟雾感应，声光报警，键盘密码解警，互联网内异地监控，远程电话报警，宿舍人员流动情况统计，宿舍无人提示，宿舍一周内安防情况记录，监控点多路监控，贵重物品出入宿舍检测模块。为实现系统的功能，需对各模块进行论证。系统结构图如图1所示。图1 系统结构图1.2密码键盘输入　采用4*3的矩阵按键来构成密码键盘，通过扫描方式获得键值。此方案占用IO口较少，操作方便。因其占用IO少且性能稳定，故本系统中采用此方案。1.3异地监控　利用广泛散布的互联网络，在一栋宿舍楼内通过APMserv建立一台主机服务器，宿舍内人员可通过登录相应IP进入用户监控系统，实时监控本宿舍安防情况。此方案耗费低，实时性强，操作简单，且容易在学校内实现。配合电话拨号报警功能，保证安防及求救信息的可靠性。1.4人员流动情况记录　方案一：采用人体热释红外传感器感应人体，当有人走过时，会产生高低电平变化，单片机接收到电平变化后，将信号进行处理，储存为人员流动情况。但此方案对于人体的进入及外出无法辨别，且由于人体热释红外传感器的特性，高电平需持续一段时间。若此时间段内有多名人员走过就会产生误差，故不采用此方案。　方案二：采用两个光电开关安置在门内外两侧的墙壁内，当有人自门外走向门内时，门外的光电开关先有反应，当人进入后门内光电开关再有反应：而当有人自门内走向门外时，反应时间恰好相反。根据这个时间差将两个光电开关的信号传入单片机，单片机进行处理后辨别进入还是外出人员，从而对进入宿舍，外出宿舍及剩余人数进行记录。此方案实现简单，可靠性高，故本系统采用此方案。1.5宿舍无人提示锁门　利用记录人员流动记录的光电开关进行判断宿舍是否有人，根据光电开关记录下的进入人数及外出人数，两数之差，当差值为零同时进入人数不为零时，表示此时外出的人员为宿舍内最后一名人员。这时触发ISD4004语音芯片，播放语音提示锁门。此方案可靠性高，可准确产生提示信号，采用语音芯片提示，直接有效。1.6宿舍安防情况记录模块　采用EEPROM对安防信息进行记录，通过单片机外接ROM，每隔一秒进行一次写操作，每隔一周对EEPROM进行一次清零操作。当有意外情况发生时，将写入值计一次数。另外外部设置一个按键，当要查看记录值时可通过按键查看一周内宿舍内的安防情况。此方案可记录时间长，掉电后可继续保持记录数据。1.7网络化控制模块　利用NRF24L01进行无线数据传输，其数据传输率为1或2Mbps，工作在2.4-2.5GHz世界通用ISM频段。可实现多位数据的传送，在接收端可接收到多数量可靠数据。鉴于本系统所需的安防信息包括整栋宿舍楼，信息量大。1.8贵重物品检测模块　利用微弱电磁感应技术，在每件贵重物品上粘贴钢磁片，同时在门口安装由霍尔元件构成的霍尔电磁感应器。当带有钢磁片的贵重物品出入时，霍尔电磁感应器感应到物品出入，及时报警。此方案成本低廉，可靠性高，操作简单。二、单元模块设计2.1人体红外感应模块　采用DYP-ME003构成人体感应门口，其基于红外线技术，当人进入其感应人进入其感应范围则输出高电平， 人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。检测距离可达7米。如下图2即为其感应范围图。图2 人体热释红外传感器感应范围2.2烟雾感应模块　采用MQ-2烟雾传感器，其测量范围广，灵敏度高，恢复时间短等优点使其成为检测烟雾的首选传感器。当单片机接收到烟雾感应值后，立即产生信号驱动声光报警电路，产生报警信号。烟雾感应模块的电路图如图3所示。图3 烟雾传感器电路图2.3键盘密码输入模块　采用矩阵键盘作为输入设备。组成“0—9，*.#“12位数键盘。按下“*”后开始输入秘密，根据提示按下“#