关键字 |
| 采购产品安全系统- PIR传感器-气体传感器-烟雾传感器-熔断器故障探测器- RS-232接口电路SMS(短消息服务)- GSM通信。 |
介绍 |
| 家庭安全是最重要的每个房主，无论是在一个单独的房子或公寓。无论你是第一次在家还是出门，为了获得绝对的安心，你必须确保你的家安装了完善的家庭安全监控系统。该无线家庭和工业自动化和安全系统可以使用GSM技术[7]为住宅、工业和所有家庭和商业目的提供安全系统。安全系统是某些电子设备，用于检测侵入家庭或工业[9][10]。家庭自动化安防系统的基本组件是运动探测器，lpga探测器和烟雾探测器。本文旨在克服许多其他安全装置所存在的缺陷，使其成为最有效的安全装置。它比任何其他安全设备都更便宜，也更容易维护。这个装置有两种工作模式。 |
| a.内部模式 |
| b.外部模式 |
| 当用户在无线安全区域内选择内部模式时，除PIR传感器外的整个传感器将被激活，与单片机连接的蜂鸣器将发出警报，并将不安全原因显示在与单片机连接的LCD上。在此模式下，安全区域内的电器自动切换到手动模式，由用户控制。 |
| 当用户在无线安全区域之外选择外部模式时，所有传感器将处于活动状态，预先编程的安全区域地址以及问题将以短信形式发送到指定的警察局、消防局、安全室，并在不安全、火灾事故、人员意外移动等情况下发送给用户，这些情况由各自的传感器感应。在这种模式下，电气 |
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| 图1:整体系统框图 |
| 安全区域的设备将自动切换到自动模式，用户将通过短信[8]控制它。 |
PIR传感器 |
| PIR(被动红外)传感器是一种热释电设备，通过测量周围物体发出的红外水平的变化来检测运动。这种运动可以通过检查信号I/O引脚上的高信号来检测。PIR传感器是一种用于检测红外发射源[1]的电子设备。所有温度高于绝对零度(-273.15®C或-459.67®F)的生物都会发出红外辐射。这种辐射(能量)人眼是看不见的，但可以被为此目的而设计的电子设备检测到。在这种情况下，术语“被动”是指PIR不发射任何能量类型，而只是“被动”地通过其壳体中的“windowâ '  '接受红外能量。 |
| A)被动红外线传感器的工作所有PIR传感器都将探测红外线辐射的变化，以热量的形式由许多身体发出，包括人、汽车，以及较小程度上像狗和其他小动物。身体越大，发出的红外辐射就越多，PIR传感器就更容易探测到。视场是可以探测到红外线辐射变化的区域。视场可以随着温度和热源大小的变化而改变。每个区域都由传感器持续监测。当一个人或其他热源进入任何区域时，该区域的红外辐射水平就会增加。传感器通过打开连接的晶体管并启动内置的“Timeâ '  '进程来检测和处理这个变化。如果热源(人)在视场中继续移动，PIR传感器将继续处理红外辐射的变化，照明将保持在[2]。如果一个人在视场中静止不动或移出检测区域，传感器将不会检测到区域之间的红外辐射的任何变化，在“TimeÃⅱÂ′Â′”周期结束后，灯将熄灭。 |
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| 图:2 PIR传感器外部视图 |
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| 图:3 PIR传感器内部视图 |
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| 图:4 PIR传感器到微控制器的接口电路 |
| 为了使传感器最有效地检测区域之间的热量变化，建议穿过区域而不是向上或沿着区域[5]行走。PIR传感器是被动设备，它们不发射或辐射任何能量或光束。 |
气体和烟雾传感器 |
| 该传感器用于检测家庭工业或商场发生的气体泄漏和烟雾。用于检测液化石油气/丁烷/丙烷/甲烷/酒精/氢/烟等气体。气体传感器有不同类型，根据不同的浓度参数检测不同的气体。这里我们使用MQ-5和MQ-2气体和烟雾传感器，分别检测煤气/甲烷/液化石油气和可燃气体/烟雾。 |
| 表1:气体烟雾传感器的类型 |
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气体和烟雾传感器的类型 |
| 传感器由微Al2O3陶瓷管组成。二氧化锡敏感层、测量电极和加热器由塑料和不锈钢网固定在压碎物上。加热器为工作敏感元件[10]提供必要的工作条件。 |
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| 图:5气体烟雾传感器部件说明 |
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| 表2:气体烟雾传感器部件 |
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| 图:6气体烟雾传感器到微控制器的接口电路 |
| 在气体/烟雾传感器(MQ-2/ MQ-5)中，共有6个引脚，其中4个引脚用于捕捉信号，2个引脚用于提供加热电流。当传感器检测到气体/烟雾泄漏时，电路开始工作，提供5伏电源，电流通过加热器线圈加热。在特定温度下，电流通过1KΩ可变电阻。由于这种效应，NPN晶体管基极发射极上的电压在NPN晶体管开始传导时增加，因此产生的集电极电压变为零。单片机的输入引脚连接在NPN晶体管的集电极上，从而实现单片机对气体泄漏的感知 |
熔断器故障检测器 |
| 熔断器故障探测器是一种特殊类型的传感器，当安全areaâ '  '的熔断器被一些不需要的人或人为的方法击穿时，它将被激活。在这些情况下，熔断器故障检测器将主动低信号发送给单片机。在正常情况下，引脚4和5之间的IC (MCT2E)将是开的，微控制器引脚36将是高的。当熔断器发生故障时，IC (MCT2E)引脚4和5将关闭，单片机引脚36将为零。 |
| 集成电路(MCT2E)还将在电源和控制电路之间提供隔离。 |
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| 图:7熔断器故障检测电路 |
GSM调制解调器 |
| GSM(全球移动通信系统)是一种蜂窝网络。GSM网络在四种不同的频率范围内运行。大多数GSM网络运行在900mhz或1800mhz频段。手机的传输功率限制在GSM 850/900/300的最高2瓦，1800/1900的最高1瓦。GSM规范在实际使用中支持的最长距离是35Km(22英里)。本文采用基于SIM300的GSM modem向用户和系统[3]接收和发送短信。 |
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| 图:8 SIM300短信猫图片 |
| GSM modem通过RS232协议与单片机接口。微控制器通过标准AT命令接收和发送消息。 |
控制和接口电路 |
| 如今，微控制器是如此便宜和容易获得，人们普遍使用它们而不是简单的逻辑电路，如计数器，其唯一目的是获得一些设计灵活性和节省一些空间。一些机器和机器人甚至依赖于大量的微控制器，每个微控制器都有特定的任务。最新的微控制器是“In System Programmableâ ' ”，这意味着您可以修改正在执行的程序，而无需将微控制器从其位置移走。本文采用PHILIPS公司生产的P89V51RD2单片机。它有8位数据总线，16位地址总线，32个8位通用寄存器，16位定时器，3个内部和2个外部中断，位以及16字节的字节可寻址RAM区域。4个8位端口(短型号有2个8位端口)。16位程序计数器和数据指针，64K闪存和UART串行通信。采用Flash Magic软件对单片机进行编程。在电路中，PORT 0被指定为传感器的输入;PORT 1用于显示控制，PORT 2用于电磁继电器控制，PORT 3用于与GSM modem通信。 |
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| 图:9带16*2液晶显示屏的微控制器接口电路 |
继电器和蜂鸣器接口电路 |
| 电磁继电器是一种由电磁铁控制的电气开关。电磁继电器是一种根据用户指令控制家用电器的装置。蜂鸣器用于对气体和烟雾探测发出警告声音。微控制器在其输出上没有足够的驱动能力来驱动继电器，因此有许多方法来驱动继电器。继电器通常由晶体管或驱动器IC控制，如ULN2003。每个继电器和蜂鸣器的驱动电流需要在+12V电源下约60mA |
| 为了提高微控制器的驱动容量，采用了达林顿晶体管阵列ULN2003。ULN2803是12V TTL, CMOS器件。内部采用高电压、大电流。每个达林顿阵列包含7个开放收集器。达林顿对与共同发射器，每个通道额定500mA，可以承受600mA的峰值电流。抑制二极管包括感性负载驱动和输入钉相对于输出，以简化电路板布局。 |
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| 图:10单片机与继电器和蜂鸣器的接口电路 |
系统运行情况 |
| 该系统完全由单片机控制，单片机对传感器、探测器和GSM modem进行连续监测。如果传感器输入引脚的电压电平为零，则通过串口[4]向GSM modem发送“AT + CMGS =”用户移动电话号码。GSM调制解调器将响应字符“>”。接收到“>”字符后，单片机再次向GSM Modem发送安全问题类型短信+ CTRL Z。GSM modem会将问题类型发送给用户。例如，在安全区域检测到的任何时刻，当微控制器引脚编号39变为逻辑零时。单片机察觉到这一变化后，立即将AT + CMGS = Ã①Â′Â +888888888888Ã①Â′Â发送给GSM modem, GSM modem将“>”字符发送给单片机。接收到“>”字符后，单片机再次向GSM Modem发送“MOMENT DETECTED”短信。短信猫向用户发送短信。 |
| 当有新的短信到达时，短信猫将发送AT + CMTI: " SM "， 1个字节流给单片机，单片机读取短信，发送命令AT + CMGR = 1给短信猫。GSM modem将以类似如下的方式响应:+ CMGR: " REC UNREAD "， " +888888888888"， " 08/08/09 18:20:35 + 00"， + CR + LF USER SMS OK。第一部分是命令+ CMGR，第二部分是消息的状态，第三部分是senderâ '  ' s手机号码，第四部分是基站时间戳，后面是回车和换行字符，消息内容，最后是“OK”终止字符。微控制器收到短信后，根据用户短信[9]采取必要的动作。例如用户发送短信“Light One On”到GSM modem号码，GSM modem收到短信后将AT + CMTI:“SM”发送给单片机。接收到命令后单片机将文本消息读取命令“AT + CMGR = 1”发送到GSM modem，接收到读取命令后单片机将接收到的消息以+ CMGR格式发送:“REC UNREAD”、“+ 888888888888”、“08/08/098:20:35 + 00”，亮一亮OK。微控制器接收到原始消息后，将跳过六个倒逗号前的所有字符，然后读取原始消息并与预加载的用户消息进行验证，然后将引脚号25调高。 |
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| 图:11传感器和单片机输入波形 |
| 从图11中可以看出，当传感器处于理想位置时，单片机的输入保持在5V左右，这是单片机认为的逻辑输入。当传感器被激活时，晶体管的基极发射极(VBE)上的电压增加，使晶体管打开。现在晶体管的集电极发射极(VCE)上的电压是250mv，这反过来又作为微控制器的输入。由于单片机的逻辑低值为800mv，而晶体管的输入在低范围内，因此认为是逻辑零。 |
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| 图:12张工作模特照片 |
结论及未来工作 |
| 本文介绍了移动控制的用户友好和低成本的家庭和工业自动化和安全系统。在对包括家庭自动化设计和无线网络在内的所有主题的文献进行了全面的研究之后。开发了一个简单的系统来提高标准。它是一种采用简单硬件开发的实时监控和远程控制系统，简化了安全系统无差错的可能性。该系统易于实现，可靠性高，安全性高，成本低，是对现有家庭安全系统的特别改进。 |
| 主控制程序采用嵌入式C语言开发，并使用Keil包转换为exe文件。该程序实现了微控制器中所有硬件之间的交互，并通过GSM向用户发送相应的信号。 |
| 系统。在未来，这个应用程序可以扩展到监测“N”个位置，使用Zigbee进行无差错数据传输。 |
鸣谢 |
| 我们要向教授、博士表示最深切的感谢。K.Padmanabhan，马德拉斯大学仪器仪表中心教授兼主任(注册)，感谢他鼓舞人心的指导，细致的监督和真诚的建议。 |
参考文献 |
- 张建平，刘建平，“基于水力红外传感器的距离估计”，电子与工程学报。博洛尼亚大学。IEEE出版物，(2008)716-719。
- 霍斯提卡，“传感器模拟电路”，弗劳恩霍夫微电子研究所。电路与系统。，IEEE Publication, E-ISBN: 978-1-4244-1124-5, (2007) 97-102.
- 王志强，陈志强，陈志强，“基于gsm的无线家用电器监控系统”，电子工程学报，(2004)，37- 38。
- ShubhaKadambe，“预后/诊断的信号处理和特征提取工具箱”。自动化测试，IEEE出版物，ISBN: 0-7803-9101-2，(2005) 431-437。
- Moshiri B.， Khalkhali a . M.， Momeni H. R.，“使用DST和DSmT方法的传感器数据融合设计家庭安全系统”。德黑兰大学，德黑兰;IEEE出版物，(2007)1-6。
- 白英文，陈世昌，任福，“住宅内部对讲与安全控制系统的设计与实现”，中国计算机工程，2007年第10届国际学术会议，ISBN: 978-0-662-45804-3，(2007) 1-6。
- R. Hariprakash, G. Venkatramu, S. Ananthi，“马德拉斯大学，K. Padmanahan“远程可控自动家庭安全系统的一些问题和方法”系统和网络通信。ICSNC，第三届国际会议出版物，ISBN:978-0-7695-3371-1，(2008) 400-403。
- Rosendahl A.， Botterweck G.， Koblenz- landau大学“移动家庭自动化-合并移动增值服务和家庭自动化技术”，国际移动业务管理会议(ICMB 2007)， ISBN: 0- 7695-2803-1，(2007) 31。
- 中国武汉，“一种改进的家庭网络短消息安全协议”行业应用学会年会，1994年IEEE出版物会议记录，ISBN: 0-7803-1993-1, 3(1994) 2121-2125。
- Litton C. D.， Vinson R. P.，“柴油鉴别火灾/烟雾传感器在可修复煤尘测量中的应用”，1994年IEEE会议记录，(1994)2121-2125。
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