滨州学院电气工程系 靳 鹤 高联学 陈汝兵 孙景旭 于淳潇

宿舍智能防火防盗报警系统

滨州学院电气工程系 靳 鹤 高联学 陈汝兵 孙景旭 于淳潇

本系统以应用ATmega16单片机对整个系统进行控制，实现了对各房间子系统的全面监测。在子系统中通过各种传感器不明火灾、可疑人员进入进行监控，大量无线通信设备的使用实现了异地监控网络的智能化，无线追踪技术的运用实现了宿舍贵重物品进出的检测。

ATmega16；无线追踪；监控

1 方案的整体设计

该系统非常适合在学生宿舍中安装，它能够全天候的对宿舍的安全情况进行监控，当有异常出现时，它将会发出报警信号。如图1所示为系统的总体框图。

3个信号及3个房间总控台无线通讯ATmega16单片机热释电传感器烟雾传感器光电开关EAS声光报警显示电路无线收ATmega16单片机无线收发声光报警显示电路上位机键盘输入键盘输入。

图1 总体设计框图

1.1 稳压电源模块

常采用开关稳压芯片AS1015，该芯片的其优点非常明显，通过调节电位器可实现输出电压连续可调，压差为0且热稳定性好，缺点是电磁兼容有可能对系统的性能产生影响。

1.2 主控制器模块

本系统采用ATmega16单片机作主控制芯片。ATmega16单片机具有能耗低、速度快、保密性强的优点，并且具有非常丰富的集成资源。

1.3 异地监控电路

为了实现主机、从机之间的无线通信，我们采用ZigBee模块中的ZM2410，把它的工作频段为设为2.4GHz，这样它就具有了250kbit/s和500kbit/s的传输速率，只要传输距离在1公里范围以内，便可自组织网络，数据传输稳定性强且传输量大。

2 硬件设计

2.1 总控制台设计

总控制台以ATmega16芯片作为主控芯片，通过zigbee模块使用串口通信完成对各个房间的子系统进行实时的监控，芯片与上位机进行对接，实现了上位机对系统的控制。

2．1．1 电源电路设计

为了提高系统的性能，我们采用了AS1015开关稳压电源作为主电源，同时为了满足AS1015开关稳压电源的电磁兼容性，我们采用了滤波性能好的钽电容，开关频率、稳定性和转换效率得到了有效改善，图2为AS1015稳压电源电路图。

本系统需要3.3V、5V、12V的电源，R3电阻选用欧姆金属膜型的，R1选用欧姆的可调电位器进行调节。

为了更好的实现开关电源的功能，我们需要慎重选择储能电感。控制开关只有在关断期间才能向负载提供能量，因负载电流只有储能电流的1/4。

Io为负载的电流，当占空比为0.5时，大小为最大电流的1/4。T为工作周期，根据以上分析得：

2．1．2 总控制系统电路的设计（见图3）

为了实现对信号的实时监控，ATmega16主控芯片所接收到的信号经过数据处理设备处理后将信号反馈回子系统，同时接受上位机的控制信号。

图2 AS1015稳压电源电路图

图3 总控制系统电路电路图

图4 PT2262工作原理图

图5 PT2272工作原理图

2.2 宿舍监控子系统的设计

该子系统通过烟雾传感器、热释电传感器以及光电开关对宿舍的整体情况进行实时监控，并将异信号据通过nRF24L01传给总控制台，同时声光报警器发出报警信号，如果出现误报可实现密码解警。

2．2．1 贵重物品检测电路的设计

为了实现对贵重物品的检测，确保宿舍贵重物品的安全，采用PT2262/2272检测器和解码器对贵重物品进行检测。PT2262检测器发出编码信号，PT2272解码芯片收到信号后，VT脚输出高电平，PT2262电路图如图4所示。

图5为子系统中PT2272的电路，PT2272作为信号接收装置，以实时接收编码信号，并在信号强度小于限定值时触发MCU模块进行警报。

2．2．2 宿舍监控子系统输入输出设备的设计

宿舍监控子系统由EAS检查装置、烟雾传感器、热释电传感器、光电开关及矩阵键盘组成，热释电传感器BIS001的检测距离大于等于5米。检测数据保存在ATmega16内部EEPROM，而矩阵键盘则实现了按键控制和密码解警。

3 总结

该智能监控系统系统实现了宿舍的防火、防盗以及报警功能。大量的高灵敏性传探测器的使用实现了对整个片区的无死角监测，大量无线通信设备的使用实现了异地监控网络的智能化，上位机技术的引用实现了PC机对系统的智能控制和管理，更有效的防止宿舍以外情况的出现。

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本文受国家级大学生创新创业训练计划项目资助，项目编号：1214090307。