基于单片机的小区安防系统的研究

摘  要：本文研究的是小区的安防系统的设计，根据小区的安防系统设计的功能要求，对智能小区的安防系统整体方案进行了研究，对系统硬件元件进行了选型及设计。其中主要部件传感器，考虑到成本问题，选择红外探测传感器，在硬件设计的基础上进行软件设计，使系统能够保证实时语音播报，实时显示。

关键词：智能小区;安防系统;单片机

中图分类号：TP368.12;TP277      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）18-0025-03

Abstract：This paper studies the design of the security system of the community. According to the functional requirements of the security system design of the community，the overall scheme of the security system of the intelligent community is studied. The hardware components of the system are selected and designed，among which the main components are sensors. Considering the cost problem，the infrared detection sensor is selected，and the software design is carried out on the basis of hardware design，so that the system can guarantee real-time voice broadcast and real-time display.

Keywords：intelligent community;security system;single chip microcomputer

0  引  言

隨着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，人们对生活环境提出了更高的要求，智能社区日益普及。智能社区防御与安全系统是智能社区系统的核心模块，小区安防系统物联网技术（IoT）的一些应用，提供了将全球物理对象识别和连接成一个统一系统的功能。随着建筑业的快速发展，人们渴望获得更智能的生活条件。智能社区安全系统（ICSS）正成为物联网的最主要应用方向之一。ICSS的目的是防止入侵、自动物业管理、实时报警、快速处理事故等，系统能自动提高社区安全、管理效率和节约人力资源。

1  小区安防系统的整体方案设计

本设计主要由单片机控制模块、GSM模块、键盘模块、显示模块、电源模块组成和报警模块组成。系统总体框图如图1所示。

系统以STC89C52系列芯片作为主控芯片，温度、湿度、防盗、烟雾等传感器则是环境当中各个信息的采集源，从而设计出51系列单片机基础上的一款防盗式的拨号报警应用系统。当系统内部的MQ-2系列的烟雾传感器监测到烟雾的实时浓度高于预设阈值的时候，蜂鸣器便会报警，且发送报警短信。在有人的时候按下防盗的相应按键开启防盗功能，如果红外电的热释电检测出存在人的时候，系统便会看成是非法侵入，此时单片机经由串口操控GPRS A6模块首先将报警短信消息发送到系统里预留的手机号码上，这条消息的主要内容为“有人非法进入”，进而提示房屋的主人存在异常情况。

2  硬件方案选择

主控芯片选STC89C52型单片机，即由著名STC公司所生产研发的具备功耗较低、较高性能的CMOS8位的实际微控制器，具有8k字节的系统可编程的Flash存储器。STC89C52中具备8路10位的实际高速A/D转换，和2路的实际PCA捕获/匹配。其每秒能够完成的转换数能达到25万次之多，且价格较为便宜。

语音播报模块选用中青世纪科技有限公司的ISD4004语音芯片，语音的录制电路和播放电路则是将话筒和喇叭与语音芯片相连接而组成的。音频功放部分选用的是LM386音频功率放大器。

液晶显示模块选用的是LCD1602液晶显示屏，选用10k上拉电阻来增加输入电流。LCD与LED相比较，具有功耗低、抗干扰能力强和价格低等其他方面的一些优势。

GPS选用U-blox公司的NEO-6M-0001天线一体GPS模块，内置陶瓷天线，可使用USART串口TTL或IIC通信。

气体传感器选用MQ-2型气体传感器，其具有价格低、响应速度较快、寿命长以及稳定等优势，对于液化气、丁烷以及丙烷等气体的灵敏度都较高。

GSM模块满足本文研究的需要且性价比很高，因此选择其和外部的设备之间实现通讯，以及接收短信。

3  系统硬件电路设计

单片机中的最小系统如图2所示，其主要组成部分包括复位电路、晶振电路、单片机以及排阻等。K1是按键，将手动复位按下，复位就是使程序再次运作，即重新开启运行。X1是晶振，为单片机供应振荡信号，单片机方可实现运行程序，相当于人体的心脏。而排阻是液晶屏中的上拉电阻，在没接通时为高阻态，不能得到高电平，使液晶屏显示异常。

按键电路如图3所示。

温湿度检测电路如图4所示。DHT11系列传感器为可以输出有效的温度与湿度的一款数字型一体化的温湿度有效传感器，DHT11系列传感器内部输出信号早已实现校准工作便输送到了操控器当中。DHT11系列的温度的实际传感器具备4个有效的外接引脚，当传感器实现上电的时候，便需预热一秒钟的时间，由于刚刚开始上电的时候存在不稳定的一个阶段，因此这一整段的时间当中操控器无需发送相关指令到传感器当中。

本文设计的系统内部使用了人体外部可以发射出相应的红外线，能够让红外线的热释电实际传感器有效检测出来。红外热释电路图如图5所示。

LCD显示接口电路图如图6所示。

电源的接口电路示意图如图7所示，J1是电池的接口，SW1是电源的开关，R2是二极管中限流电阻，而D1是电源的指示灯。

本系统中声音报警电路使用的是蜂鳴器发出声音报警、温度传感器、烟雾传感器、红外热释电传感器，每个传感器检测到相应的值超出设定范围时，蜂鸣器都会发出长鸣声，进行报警，蜂鸣器报警电路图如图8所示。LED发光二极管是灯光报警电路，如图9所示。

4  系统软件设计

主程序流程图如图10所示。

本文设计的系统以STC89C52系列的单片机作为系统内部控制的核心，编程语言由C语言完成设计，编程软件为Keil Vision系列软件。

按下设防的相应按键的时候，无论红外线热释电实际传感器，或烟雾传感器，以及红外对管和温度传感器等各个模块当中检测所得温度比预设温度值高的时候，单片机均可以经由GPRS A6模块进而给系统指定的相应手机号码当中发送出有效信息且拨打相应的电话号码，并由蜂鸣器实现报警动作。

5  系统调试

进行焊接工作时首先必须查询系统电路基本原理图，防止焊接出现错误情况，还应检查各个系统内部元器件，检查元件有没有存在反向问题、焊线位置是不是有虚焊问题，用万用表进行相应的检测，检测所有线路是不是存在问题，对电源芯片进行详细的检查，一旦电源存在插错问题，系统便会出现瘫痪问题，那么之前全部工作便没有意义。

6  结  论

本文设计的防盗式拨号报警应用系统当中主要的组成部分以STC89C52系列单片机为核心，HC-SR501系列红外线的热释电有效感应器主要用于进行不法人员非法入室情况的检测，DHT11系列温湿度的实际传感器主要用于检测相应的温度数值，MQ-2系列的烟雾的实际传感器主要用于检测烟雾的实际浓度有没有高于预设范围，系统中GPRS A6模块主要是用于实现相关短信通知的发送，经由系统内部软件的有效编程完成系统各个不同模块的有效报警，也就是烟雾与红外线的实际热释电各种报警信息，本文设计的这款报警系统具备的优势在于可用性非常强、内部电路非常简单、具备非常强的可操作性、各个不同的元器件具备非常高的灵敏度，因此本文设计的系统应用性非常强。

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作者简介：焦灵侠（1983-），女，汉族，陕西西安人，讲师，硕士，研究方向：控制理论与控制工程。