2012年6月
建材品装饰
基于单片机的家居安全报警装置
刘寰
(重庆建工集团房地产开发有限公司)
工艺与设备
摘要：传统机械式的家居安全装置不利于监测火灾、入室盗窃等事故。为此，提出一种基于单片机的家居安全报警装置，该装置采用主要由单片机C8051F020，温度传感器，红外热释电传感器和CSM无线通讯模块组成。本装置利用温度传感器和红外热释电传感器实时监测室内状况，如果监测到室内出现异常状况，报警装置通过GSM移动通信网络将报警信息以短信的方式发送给用户，使用户在第时闻内了解家居的安全状况，实验测试结果表明该装置能够有效实现家居安全监测。
关键词：家居安全报警装置：CSM通信：单片机：温度传感器：红外热释电传感器
引言
我国的家居安全报警装置经过二十多年的发展，已经形成了一个集研发，生产，销售，工程与系统集成，报警运营与中介服务等为一体的朝阳产业。随着国家经济的持续发展，人们生活水平的不断提高，家居安全的市场不断的扩大，需求也将更加的追切，现在正是中国家居安全报警装置发展的黄金时期。安防设备在我国应用广泛，现在主要设计的安防设备有楼宇自动化安防设备，智能家居系统，智能交通系统等，
家居安全报警装置发展趋势已由过去的简单化，机械式转变为智能化，集成化的发展方向，主要有基于ZigBee无线通讯技术的家居安防产品，基于以太网技术的家居安防产品和基于GSM移动通讯技术的家居安防产品。
基于ZigBee无线通讯技术的家居安防产品适合于家庭数字化电器较多的家庭，通过家庭网络集中器对家庭中各个数据监测点下达命令，各个设备能够根据用户下达的命令执行相应命令，并将运行结果远程反馈给用户，也可以通过语音来远程操纵家中的每一个联网设备，基于 ZigBee无线通讯技术的家居安防产品能够提供更好的用户体验，提高家居的安全系数，但是其技术现在还不够成熟，且装置制造成本较高。
基于以太网技术的家居安防产品比较适合应用于整个居住小区组成的大的一个安防系统，利用虚拟仪器技术，以太网技术，将整个居住小区的安防设备联网到控制中心，当出现异常情况时物业部门就会采取相应的措施，这样遇到异常情况时能够提供一个更快的响应速度，使安全，舒适，快捷，方便的智能小区成为可能，但线路键设的工作量较大。
基于CSM移动通讯技术的家居安全装置最适于家庭用户使用，他的优点是无线信号覆盖面广闪，只要有2G/3C网络覆盖的地方用户都可以接收到来自家居安全报警装置的报警信息，而且价格低廉，基于GSM 无线通讯技术的家居安全装置彻底解决了传统机械式的家居安全装置无法实现远程报警和易于破解的间题，被称为新一代的家居安全防盗产
整体方案设计
家居安全报警装置主要针对的用户群体是普通家庭，要求所设计的家居安全报警装置操作筒单，使用方便，占用空间少和价格便宜等特点；同时警通家庭用户对家居安全的系数的要求并不像某些专门的场所那样要求严格，而且普通家庭的住房面积有限，数据采集点多数为2-3个，此外，普通家庭用户多数白天离家上班，家中无人看管，这需要所设计的报警装置具备远程通信功能，能够用户及时了解家中情况；同时考虑到用户生活一般都有各自的规律，为了提供家居安全报警装置的用户体验，本装置提供一个自动开启保护和自动关闭保护的功能，该功能配合一个实时时钟，方便用户自行设定家居安全报警装置自动开启和关闭保护的时间点。此外，为方便用户使用家居安全报警装置，本装置提供一个简单直观的人机交互界面。通过以上分析确定了家居安全报警装置功能及模块如图1所示。
2安全报警装置硬件设计
家居安全报警装置的控制器采用高速51单片机C8051F020。 C8051F020片内集成了很多外设，包括CIP-51内核，随机存储器RAM，只读存储器ROM，I/O口，定时器/计数器，数模转换，模数转换，SPI总线和SMBUS总线等，把计算机的基本组成单片以及模拟数字外设集都集成在一起，构成了一个完整的片上系统，C8051F020与传统的51系列
万方数据
微的票盗检测
电器模块
A系线
天交点
GSM通信摄块
图1家属安全报警装置功能及模块组成示意图
单片机相比，C8051F020在原本基础之上增加了许多的功能，同时 C8051F020在可靠性和适行速度上也有很大的提高，利用控制器 C8051F020对家居的各个传感器数据进行实时读取，在各个节点采集数据为安全范围时，将测量数据在本地显示，如果出现异常，则通过GSM 通值模块主动向用户发送信息。
本装置的硬件设计主要包括传感器信号检测、GSM通信。传感器检测电路包括火灾检测和非法入室检测，其中温度传感器实现火灾检测，红外热释电传感器实现非法入室检测。温度传感器采用了DALLAS半导体公司推出的一种智能温度传感器，他与传统的热敏电阻相比较，他输出的被测温度的数字信号，而非模报信号，并且DS18B20读写信息只需要一根接口线。因此，使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性能更高，红外热释电传感器LH1778通过配置热释电红外开关BISS0001和少量的外接元件实现信号检测，电路图如图2所示，图2中，BISS0001的运算放大器OP1作为热释电红外传感器的前置放大器，由C3耦合给送算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅处理后，检出有效出发信号区启动延退时间定时器，输出信号经晶体管T1，接通负载，光敏电阻用来检测环境照度，SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端接通时，红外开关处于可重复出发工作方式，当 SW1与2端连通时，红外开关则处于不可重复出发的工作方式。
手
图2红外热释电传感各电路
GSM通讯模块的主要组成有GSM的基带处理器，供电电路（ASIC)，射频电路，天线等，GSM的基带处理器是整个模块的核心，负责整个模块的数据处理和向各个模块发送控制信号，它处理的信息涵盖了所有与之通信设备的数字和模拟功能，他支持FR，HR和EFR语音信道编码。为实现CSM模块的整体功能，还需要一些外围电路的助如电源电路，启动电路，关机电路，数据通信电路，语音通信电路，SIM卡电路，指示灯电路
等，GSM模块接口电路如图3所示。安全报警装置软件设计
根据图1所示功能，本报警装置软件模块主要有：
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