【正文】 電紅外傳感器原理圖所需元器件：BISS000RE200B、極性電容該電路由熱釋電人體紅外傳感器及其主要的芯片 BISS0001 組成，其間加一些外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)熱釋電的檢測(cè)功能，將檢測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò) Vo 輸出給控制器。在輸入信號(hào)為電壓 200mV，頻率為 60HZ 是輸入電壓值時(shí)，將可調(diào)變阻器調(diào)到最大時(shí)輸出電壓可以達(dá)到 。如果金屬探測(cè)器監(jiān)測(cè)到信號(hào)時(shí)會(huì)發(fā)出報(bào)警，需要輸入密碼解警，否則一直報(bào)警，主控室同樣可以解警?？萍悸鋵?shí)生活，創(chuàng)新改變生活，希望人人都能馳騁在無(wú)限思維的海洋中。本次競(jìng)賽極大地鍛煉了我們各方面的能力，我們懂得了合作的重要性與思維的無(wú)限性。由于時(shí)間緊，工作量大，加之我們經(jīng)驗(yàn)不足，水平有限，系統(tǒng)還存在很多需要改進(jìn)的地方。通過(guò)不斷的硬件試驗(yàn)和程序調(diào)試，宿舍防盜防火報(bào)警系統(tǒng)能較好的按照題目的要求運(yùn)行。其中的無(wú)線傳輸模塊可以達(dá)到 50m 左右，能很好的符合題目的要求，各模塊測(cè)試也基本正常，基本上實(shí)現(xiàn)了各功能的測(cè)試，創(chuàng)新部分的語(yǔ)音密碼功能也符合了我們的思路。 語(yǔ)音密碼功能校驗(yàn)初始密碼設(shè)為 123，根據(jù)語(yǔ)音提示進(jìn)行密碼修改和密碼解警。 測(cè)試結(jié)果 傳感器的測(cè)量各端口初始化，并開(kāi)各傳感器、打開(kāi)主控端與監(jiān)控端無(wú)線通信，進(jìn)行整體測(cè)量，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量取有效值，得數(shù)據(jù)如下：表 2 各傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)表 類別宿舍宿舍現(xiàn)有人員是否有煙霧及吸煙人密碼是否錯(cuò)誤LCD 顯示部分 是否發(fā)出提示或報(bào)警A 無(wú)人 有 是 A 宿舍 異常 0 人 提示并報(bào)警A 無(wú)人 無(wú) 是 A 宿舍 異常 0 人 提示并報(bào)警A 無(wú)人 有 否 A 宿舍 異常 0 人 提示并報(bào)警A 無(wú)人 無(wú) 否 A 宿舍 正常 0 人 提示關(guān)門A 一人 有 是 A 宿舍 異常 0 人 報(bào)警無(wú)提示A 一人 無(wú) 是 A 宿舍 異常 0 人 報(bào)警無(wú)提示A 一人 有 否 A 宿舍 異常 0 人 報(bào)警無(wú)提示A 一人 無(wú) 否 A 宿舍 正常 0 人 無(wú)B 無(wú)人 有 是 B 宿舍 異常 1 人 提示并報(bào)警B 無(wú)人 無(wú) 是 B 宿舍 異常 0 人 提示并報(bào)警B 無(wú)人 有 否 B 宿舍 異常 0 人 提示并報(bào)警B 無(wú)人 無(wú) 否 B 宿舍 正常 0 人 提示關(guān)門B 一人 有 是 B 宿舍 異常 0 人 報(bào)警無(wú)提示B 一人 無(wú) 是 B 宿舍 異常 1 人 報(bào)警無(wú)提示B 一人 有 否 B 宿舍 異常 1 人 報(bào)警無(wú)提示B 一人 無(wú) 否 B 宿舍 正常 0 人 無(wú) 無(wú)線傳輸距離的測(cè)量我們采用 PT2272/2262 無(wú)線傳輸模塊，并利用自制 LED 數(shù)碼管顯示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，20m發(fā)送數(shù)據(jù) 0001，40m 發(fā)送數(shù)據(jù) 0010，50m 發(fā)送數(shù)據(jù) 0100，60m 發(fā)送數(shù)據(jù) 1000。 測(cè)試方法采用先局部后整體的方法，分模塊進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試成功之后將各個(gè)模塊整合，進(jìn)行總體測(cè)試，記錄數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析。宿舍智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)第 6 頁(yè) 共 20 頁(yè) 開(kāi)始各模塊初始化傳感器檢測(cè)有無(wú)異常YN語(yǔ)音提示關(guān)門煙霧傳感器檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)記錄人員進(jìn)出情況Y熱釋電人體紅外傳感器檢測(cè)NY 是否是最后一人YN聲光報(bào)警將監(jiān)測(cè)信息通過(guò)無(wú)線傳輸給控制端 是否第一人進(jìn)入YN輸入解鎖碼 密碼是否正確聲光報(bào)警等待解警YN圖 監(jiān)測(cè)點(diǎn)程序框圖宿舍智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)第 7 頁(yè) 共 20 頁(yè) 開(kāi)始各模塊初始化時(shí)鐘顯示接收信息P C 機(jī)存儲(chǔ)最近一年信息 、 可查詢狀況節(jié)點(diǎn)位置信息處理信息處理BA無(wú)線發(fā)送 無(wú)線發(fā)送采集信息發(fā)送控制信息存儲(chǔ)近七天信息圖 主控程序流程圖四、 系統(tǒng)測(cè)試與結(jié)果分析 測(cè)試環(huán)境模擬宿舍房間布局，成比例的制作一個(gè)系統(tǒng)模擬平臺(tái)，并將熱釋電人體紅外傳感器，煙霧傳感器等模塊放在適當(dāng)?shù)奈恢?，達(dá)到完全模擬宿舍房間的功能。圖 煙霧傳感器原理圖三、 軟件設(shè)計(jì)程序主要分為主控端程序與各監(jiān)控端程序，主控端主要實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)端傳來(lái)的信息的處理及保存，及時(shí)的反饋到監(jiān)控端，還實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。用發(fā)光二極管查看電路是否工作。其電路圖如圖 所示：圖 1*8 鍵盤原理圖 煙霧傳感器模塊所需元器件：MQ2 煙霧傳感器、LM324 芯片、發(fā)光二極管、滑動(dòng)變阻器等。先掃描行線，并都送高電平，另外四根作為接收線，并從接收線取得一個(gè)數(shù)據(jù) keyfirst，然后把剛才的接收線作為掃描線，并都送高電平，把剛才的掃描線作為接收線，并從接收線取得一個(gè)數(shù)據(jù) keylast，通過(guò)對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)的處理即可得出是哪個(gè)鍵按下。穩(wěn)壓電源電路如圖 所示。電路經(jīng)過(guò) 220/24V 變壓器將市電轉(zhuǎn)換為可以利用的 24V 電壓，再經(jīng)過(guò)電橋的整流，電容濾波，LM317 穩(wěn)壓，最終達(dá)到基本穩(wěn)定的電壓將其輸出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。二、 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)由 SPCE061A 單片機(jī)控制，利用無(wú)線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間的通信，宿舍單元的單片機(jī)控制各傳感器的工作狀態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？紤]到宿舍的一些大部分貴重物品如電腦，手機(jī)，MP3 等是金屬的，因此可以采用金屬傳感器來(lái)檢測(cè)是否被拿出宿舍，以此來(lái)監(jiān)測(cè)貴重物品。方案二：根據(jù)超市等一些大型場(chǎng)合的防偷盜檢測(cè)原理，采用貼條形碼的形式，將貴重物品的表面貼上條形碼，將檢測(cè)裝置放置在宿舍的門口，當(dāng)物品被拿出時(shí)便報(bào)警。將振動(dòng)的加速度轉(zhuǎn)換成與之成比例的電壓輸出。考慮到現(xiàn)實(shí)環(huán)境因素，人員出入情況選擇方案一，宿舍內(nèi)人員有無(wú)情況選擇方案三。在電子防盜、人體探測(cè)器宿舍智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)第 3 頁(yè) 共 20 頁(yè) 領(lǐng)域中，應(yīng)用廣泛，技術(shù)性能穩(wěn)定。方案三：采用熱釋電人體紅外傳感器。方案二：利用圖像識(shí)別的原理。 人員監(jiān)測(cè)模塊的選擇方案一：采用光電開(kāi)關(guān)。當(dāng)煙霧探頭碰到煙霧或者某些特定的氣體時(shí)煙霧探頭內(nèi)部阻值發(fā)生變化，傳送出高電平，再經(jīng)過(guò)外電路傳給單片機(jī)，再由其發(fā)生信號(hào)。但是傳感器潮濕后失效退化，長(zhǎng)時(shí)間后敏感度會(huì)下降。方案二：采用半導(dǎo)體式 CO 探測(cè)器。當(dāng)溫度達(dá)到熱敏傳感器的臨界值時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警，但是溫度難以控制，無(wú)法把握，并且當(dāng)熱度很高時(shí)就已經(jīng)很難控制。 考慮到顯示內(nèi)容較多、方便人機(jī)交流我們選用 LCD 液晶顯示器。自帶字庫(kù)，有豐富的文字和圖形顯示功能，有良好的人機(jī)交換界面。但是只能顯示非常有限的符號(hào)與數(shù)字，占用資源較多且信息量少，顯然不能勝任設(shè)計(jì)復(fù)雜的顯示功能。 顯示模塊的選擇方案一：使用 LED 數(shù)碼管顯示。收發(fā)距離遠(yuǎn)，測(cè)量精度高。 無(wú)線收發(fā)模塊的選擇方案一：利用凌陽(yáng) SPCE061A 單片機(jī)配備的無(wú)線收發(fā)模組，它能精確的收發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)與主控室之間的通信，頻率較高，價(jià)格昂貴，不適用于公寓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大面積推廣。體積小，重量輕，攜帶方便，輸出電壓可調(diào)。輸出精度高，0 到 32V 可調(diào)，調(diào)節(jié)范圍大，使用簡(jiǎn)單，但是體積重量較大，不方便攜帶。但是不滿足長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)供電。 電源模塊的選擇方案一：采用 伏干電池。開(kāi)發(fā)更加容易，使整個(gè)系統(tǒng)變得更加簡(jiǎn)單，性價(jià)比較高，C 語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言可以互相調(diào)用，具有 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換和兩路 D/A 轉(zhuǎn)換器，有強(qiáng)大的數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。方案三：采用凌陽(yáng)公司的 SPCE061A 單片機(jī)。但是，該器件主要依賴于軟件設(shè)計(jì)，缺少硬件的配合，致使程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，難以使用，運(yùn)算速度太快。51 單片機(jī)通用靈活、價(jià)格低廉、使用方便，但此單片機(jī)字長(zhǎng)有限，數(shù)據(jù)處理能力很弱，處理速度較慢，資源不夠豐富，需要擴(kuò)展較多的外圍電路，降低了系統(tǒng)的可靠性，增加了制作的費(fèi)用，難以滿足本設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)總體由煙霧傳感器、熱釋電人體紅外傳感器、鍵盤模塊，語(yǔ)音提示模塊，無(wú)線傳輸模塊組成，系統(tǒng)組成如圖 所示。經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)能夠很好的完成題目各項(xiàng)要求。煙霧傳感器放大電路、聲光報(bào)警電路、鍵盤電路、穩(wěn)壓電源電路均為自制電路，經(jīng)過(guò)測(cè)試均達(dá)到較好效果。主控端可以與各監(jiān)控端無(wú)線通信，能顯示當(dāng)前各監(jiān)控端的安全信息與人員進(jìn)出情況，并能發(fā)送一些安防提示信息。2022 年山東省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽論文設(shè)計(jì)題 目：宿舍智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)2022 年 9 月 20 日宿舍智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng) 目 錄摘 要 .......................................................................1一、 方案設(shè)計(jì)與論證 ...........................................................2 主控系統(tǒng)的選擇 ..................................................................................................................2 電源模塊的選擇 ..................................................................................................................3 無(wú)線收發(fā)模塊的選擇 ..........................................................................................................3 顯示模塊的選擇 ..................................................................................................................3 火災(zāi)監(jiān)測(cè)模塊的選擇 ..........................................................................................................4 人員監(jiān)測(cè)模塊的選擇 ........................................................................................................