智能住宅小区安防系统的设计
摘 要：为了提高住宅小区智能化水平，针对住宅小区所面临的盗窃、火灾及煤气泄漏等安全问题，设计基于STC89C52单片机为控制核心的小区安防系统。在进行需求分析的前提下，采用集成芯片LM393、MQ-5气体传感器、火焰传感器、DS18B20温度传感器组成检测电路，上位机实时显示监测信息。该系统可检测并显示火灾、煤氣泄漏及室内盗窃等安全方面的突发事件，并具有声光报警的功能，有效地提高了小区安防的智能化水平。
关键词：住宅小区；安防系统；单片机；传感器；声光报警
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2016）12-0034-02
随着信息化技术的发展，智能住宅小区已经进入人们的生活中，安防报警系统作为重要的组成部分，其稳定、有效、自动化程度的日益完善和提高显得愈发重要。智能化安防技术主要是其相关内容数据的处理和服务等[1，2]。将影响人们生命财产安全的煤气泄漏、入户盗窃、火灾等因素，通过检测装置进行实时的信号采集，传输至上位机，搭建起由非法入室报警、火灾报警和煤气泄漏监测等组成智能住宅小区安防系统。
1 系统设计
智能住宅小区安防系统以STC89C52单片机为控制器，由火焰检测电路、气体检测电路、红外检测电路、声光报警电路和上位机组成。单片机通过传感器采集现场的安全情况，把现场的状况通过通信的方式传给上位机，并实时显示到上位机中。
2 系统的硬件设计
2.1 MQ-5气体传感器检测电路
MQ-5气体传感器是用来检测气体的浓度，通过调节可变电阻的大小来模拟气体浓度的变化。通过滑动变阻器给电压比较器设定参考电压，传感器检测信号从电压比较器的正向输入端输入，当比较器输出高电平时，单片机的P2.5口接收到这个信号时确定危险信号并做出危险提示。
2.2 火焰信号检测电路设计
火焰探头输出信号是模拟量，其输出端作为电压比较器的反向输入端，这样通过LM393处理过后的数字信号直接接单片机的P2.1引脚。LED1为电源指示灯，提示传感器是都可以工作，正常情况下是点亮的。LED2为输出指示灯，可以指示输入到单片机的电平信号，也便于在实际测试时观察其工作状态，R8是限流电阻，防止电流过大损坏指示灯。
2.3 温度传感器电路设计
本设计采用了DS18B20数字式的温度传感器，通过P2.0与单片机进行连接。
2.4 红外发射接收电路设计
红外发射管AT205的工作电流一般为5mA左右，使用中长时间超过额定电流工作会造成器件损坏，所以设计添加了限流电阻R2，实际使用中，如若要提高发射距离，可以通过改变此电阻的阻值来完成。接收管AT405工作时需要接反向电压，为提高感应距离，运用三极管放大接收电流，提高接收电路的灵敏度。
2.5 声光报警电路设计
报警电路利用蜂鸣器和发光二极管实现。LED灯如果直接通过高电平，电流较大，会损坏LED，所以设计了限流电阻R1，另一端与单片机端口P0.0、P0.1、P0.2连接，通过程序控制单片机的电平输出，低电平时点亮LED，高电平熄灭LED。蜂鸣器直接通过单片机引脚控制因为电流太小而声音太弱，经三极管放大后蜂鸣器的响度得到提高。
2.6 串口通信设计
单片机完成数据采集后，需要通过串行口把数据信息传输给上位机，51系列单片机的串口电平与PC上位机的串口电平标准不一致，所以单片机与PC上位机之间通信需要进行电平的转换，本设计中采PL2303芯片实现电平转换。
3 系统的软件设计
3.1 单片机程序流程图的设计
本系统的主程序流程图如图1所示，其包括系统检测是否有入室盗窃、火灾和煤气泄露等几种突发情况。
MQ-5气体传感器实时检测是否有煤气泄露，如果检测到有泄露情况，单片机发送特定数据给上位机，上位机显示泄漏，同时蜂鸣器报警，标志煤气泄漏的LED点亮，否则显示正常；温度传感器和火焰检测是否发生火灾，如果检测到温度高于30℃，并检测到明火时，认为出现火灾，或者没有检测到明火，但是温度超过了40℃，也认为是发生了火灾，单片机发送特定数据给上位机，上位机显示火灾，同时蜂鸣器报警，标志火灾的LED点亮，否则显示正常；红外传感器实时检测是否有物体或者是人体遮挡，如果检测到，单片机发送特定数据给上位机，上位机显示有人闯入，同时蜂鸣器报警，标志入室盗窃的LED点亮，否则显示正常。
3.2 上位机显示界面设计
单片机采集到传感器的信息后，通过串口通信把采集的数据发给上位机，上位机显示采集到的实时状态。采用C#语言编写上位机，上位机与单片机的通信需要设置串口数据传输协议，本设计中设定数据有效位是8位，无奇偶校验位，波特率为9 600。数据发送格式自行定义。该文上位机规定报警信息发送格式为_a_b_c_d，‘_’代表0或1，1代表发生，0代表安全。1a0b0c代表发生烟雾；0a1b0c代表发生入室盗窃；0a0b1c代表发生火灾；1a1b1c代表有火灾、煤气泄漏、发生入室盗窃；0a0b1c代表正常，d是用来传输温度设计的标志，发送数据0a0b0c20.5d，上位机就会显示如图2所示的内容。
4 系统测试
当上位机、信号采集和控制等模块的软硬件准备好后，接通电源上电。经过操作测试，系统完全可以正常，符合设计的要求和指标。
5 结语
通过测试可以看出，本设计实现了火灾检测、煤气泄漏检测、入室盗窃检测信息的实时监控，还具有声光报警功能，可以有效地提高智能住宅小区智能化水平。
参考文献：
[1]徐丽君，刘翼伟.基于无线网络的智能监控系统设计与实现[J].微计算机信息，2005（6）：9-11.
[2]王芳，马幼军，蒋国平.智能化住宅防盗防火报警系统设计[J].传感器技术，2002（10）：25-27.
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