單片機典型案例開發（二）

一、宿舍智能報警系統設計方案

　　摘要：該系統以凌陽公司的16位單片機SPCE061A作為主控制器，通過煙霧傳感器與人體熱釋電紅外傳感器分別感應煙霧與人體紅外信號，通過單片機做出報警動作。本系統設計主要是滿足宿舍自動報警的需要，設計的目標是要實現語音報警、時間設定和顯示、燈光報警并實現網絡報警等功能。

　　1 設計方案

　　1.1 主控制器的選擇

　　采用凌陽公司的16位單片機SPCE061A作為主控制器。由于SPCE061A內置有2 KB的SRAM和32 KB的內存FLASH,能滿足本系統存儲密碼及各類數據的要求，且CPU 時鐘頻率高達49.152 MHz,能保證響應的快速性，內置的語音模塊更提高了系統人機界面的友好性。

　　1.2 異地監控方案選擇

　　采用無線通信方式。使用無線收發模塊NRF2401進行無線通信。這種通信方式不受線路長短影響，主從站位置可任意設置，布置比較靈活。

　　1.3 貴重物品檢測方案選擇

　　門框寬一般在1~2 m,采用射頻收發模塊實現較為方便，將發射機附在貴重物品上，接收機固定在門口，當貴重物品出入時，即可進行記錄。發射機與接收機電路結構都較簡單，體積小，攜帶方便。

　　1.4 系統總體框圖

　　根據上述設計思想，系統總體框圖如圖1所示。系統由上位機和下位機兩大部分組成。上位機進行鍵盤輸入、語音提示、報警和人員物品進出情況記錄。下位機進行煙霧檢測、人體紅外檢測、貴重物品檢測、人員進出情況檢測等數據采集工作。下位機通過無線收發模塊將檢測信號送入上位機。上位機進行數據處理并作出相應動作。

　　圖1 系統總體框圖

　　2 理論分析與計算

　　2.1 物品檢測電路的計算

　　采用無線發射與接收方式進行貴重物品檢測，通信距離與發射功率、接收靈敏度和工作頻率有關。選用通信頻率為8MHz,電感為47μH。

　　2.2 控制方案分析

　　根據題目要求，為實現對宿舍安防情況進行異地監控，采用一主兩從的方式進行模擬，其中主站可以實現對從站的搜索，實時顯示從站是否在線，并進行信息的接收處理、顯示、記錄與報警，從站進行信息獲取與發送。主站上可實現對從站信息的實時顯示，并將報警及貴重物品進出信息存儲在主站的FLASH內，省去了外接存儲芯片，可方便地讀取與顯示。利用人體傳感器并通過對進出宿舍的人員進行計數來確定宿舍內人數，并提示鎖門。采用單片機內部時鐘作為時間基準，通過鍵盤進行時間設定，用以記錄報警時間。利用單片機內部的語音模塊實現語音報警，直觀實用。這種控制方案充分利用了單片機的片內資源，使用外部器件少，簡單實用。

　　2.3 煙霧探測模塊

　　采用MQ-2煙霧傳感器，它具有探測范圍廣，靈敏度高，響應恢復快，穩定性優，壽命長等優點，配以簡單的驅動電路即可實現煙霧檢測。煙霧傳感器電路如圖2所示。當未檢測到煙霧信號時，比較器輸出低電平;當傳感器檢測到煙霧信號時，比較器輸出5 V高電平，報警器動作。