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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(nèi)置有2 KB的SRAM和32 KB的內(nèi)存FLASH，能滿足本系統(tǒng)存儲密碼及各類數(shù)據(jù)的要求，且CPU時鐘頻率高達49.152 MHz，能保證響應的快速性，內(nèi)置的語音模塊更提高了系統(tǒng)人機界面的友好性。 1.2 異地監(jiān)控方案選擇 采用無線通信方式。使用無線收發(fā)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?qū)捯话阍?~2 m，采用射頻收發(fā)模塊實現(xiàn)較為方便，將發(fā)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(fā)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(tǒng)總體框圖 根據(jù)上述設計思想，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集工作。下位機通過無線收發(fā)模塊將檢測信號送入上位機。上位機進行數(shù)據(jù)處理并作出相應動作。 
圖1 系統(tǒng)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(fā)射與接收方式進行貴重物品檢測，通信距離與發(fā)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(jù)題目要求，為實現(xiàn)對宿舍安防情況進行異地監(jiān)控，采用一主兩從的方式進行模擬，其中主站可以實現(xiàn)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(fā)送。主站上可實現(xiàn)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(nèi)，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(shù)來確定宿舍內(nèi)人數(shù)，并提示鎖門。采用單片機內(nèi)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(nèi)部的語音模塊實現(xiàn)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(nèi)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(wěn)定性優(yōu)，壽命長等優(yōu)點，配以簡單的驅(qū)動電路即可實現(xiàn)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。
圖2 煙霧傳感器結構 2.4 人體紅外探測模塊采用芯片BISS0001配以熱釋電紅外傳感器KBS-6B和少量外接元器件構成被動式紅外人體傳感器。加裝菲涅爾透鏡大大提高了檢測范圍，很好的滿足了人體檢測需求。當有人從熱釋電傳感器通過時，BISS0001的V.口輸出一正向脈沖，報警器動作。電路結構如圖3所示。
圖3 釋熱電紅外傳感器結構 2.5 人員進出檢測設計采用前后放置的兩個紅外光電開關，通過對開關順序的檢測確定人員進/出宿舍。當有人出宿舍時控制信號1先置高，然后控制信號2置高，通過對時序的判斷即可得出人員外出的結論。有人進入時同理。檢測電路如圖4所示。
圖4 人員進出檢測電路圖 2.6 貴重物品檢測設計為達到貴重物品檢測的要求，將一單調(diào)諧回路諧振放大器至于卡片內(nèi)，卡片掛在貴重物品上，卡片向外發(fā)出射頻信號，當其出入宿舍時，與副邊線圈發(fā)生諧振，負載電壓發(fā)生變化，通過對負載的檢測即可記錄人員進出情況。電路如圖5所示。
圖5 貴重物品檢測電路圖 3 程序設計主站系統(tǒng)加電后進行初始化并要求輸入密碼，密碼輸入正確即可對火災、貴重物品、鍵盤等進行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控的情況作出相應的處理。從站加電初始化后即開始對各個傳感器狀態(tài)進行監(jiān)控并進行數(shù)據(jù)發(fā)送。其程序流程如圖6所示。
圖6 主程序流程圖 4 測試數(shù)據(jù)與分析4.1 測試儀器 測試儀器及型號如表1所示。
4.2 測試方法及測試數(shù)據(jù) 測試方法及測試數(shù)據(jù)如表2、表3所示。 表2的測試數(shù)據(jù)表明，煙霧傳感器性能良好。 表3顯示的測試數(shù)據(jù)符合設計要求。
5 結語 本系統(tǒng)通過測試較好地實現(xiàn)了設計的各項要求。主要創(chuàng)新是加入了語音報警功能，更加實用；加入從站搜索功能，可以實時顯示各從站的工作狀態(tài)；加入無人看守功能，并能在特定時段發(fā)現(xiàn)人員活動后立即發(fā)出報警；加入時鐘功能，可實現(xiàn)時間設定和顯示。 |
