基于ARM的智能化公寓安防測控系統(tǒng)設計

縱觀目前校園安防的現(xiàn)狀，無論高校還是中小學校都不容樂觀，學生在學校寢室里物品被盜以及學生使用電器不當引起火災，是高校管理中的一個“大問題”。隨著傳感器技術、網(wǎng)絡技術、控制技術和通信技術的調整發(fā)展，為學生公寓的現(xiàn)代化動態(tài)管理，提升學生公寓的居住安全性，把安全事故控制在最低限，解除學業(yè)生和學校的后顧之憂提供了可能。本文遵循可靠性、獨立性、安全性、聯(lián)動性、擴展性、實用性、經(jīng)濟性的原則設計出一個基于ARM的學生公寓智能安防測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由采集終端和異地集中控制終端兩部分組成，兩者通過RS232總線進行串行通信，可實現(xiàn)異地控制和多終端網(wǎng)絡同步控制，不僅具有人體檢測、煙霧檢測、聲光報警、鍵盤密碼解警、以及宿舍內貴重物品進出情況記錄等功能，且具有電路設計簡單，可靠性高，針對性強，人機交互友好，成本低的特點。

1.系統(tǒng)組成及基本原理

本系統(tǒng)由多個宿舍監(jiān)控站和一個樓管站組成，示意圖如圖1所示。宿舍監(jiān)控站安裝在宿舍需要防范的部位，完成宿舍里不現(xiàn)探測區(qū)域內的各種災情發(fā)生前的各種參數(shù)（如人體熱釋電紅外信號，火災煙霧濃度）等的可靠探測，并通過RS232總線傳輸?shù)綐枪苷尽枪苷驹O在值班區(qū)域，為方便查詢，存儲功能等，采用PC機實現(xiàn)，通過PC機上顯示的信息監(jiān)控各個宿舍，以便及時報警并通知管理員采取相應的措施。

圖1 系統(tǒng)示意圖

宿舍監(jiān)控站由各種探測器、微處理器、聲光報警、顯示及接口電路組成，其框圖如圖2所示。采用人體探測器實現(xiàn)監(jiān)測人體非法侵入和人員進出信息：采用紅外探測器和煙霧傳感器實現(xiàn)火災現(xiàn)場信息的采集：采用磁傳感器實現(xiàn)監(jiān)測貴重物品移動信息。其工作流程如下：微處理器通過對數(shù)據(jù)采集模塊提供的信息，按照預先設定的程序處理和保存，同時將盜竊情況、火災情況實現(xiàn)聲光報警，并通過RS232接口發(fā)送到異地PC管理終端。

樓管站由主控計算機，通信接口芯片、監(jiān)控管理軟件、鋪設總線及電源組成。其T作過程為：樓管站通過主控計算機顯示的信息監(jiān)測宿舍監(jiān)控站的情況，當宿舍監(jiān)控站發(fā)來報警信息時對其進行保存和處理，并通知管理員采取必要的措施。

圖2 宿舍監(jiān)控站總體框圖

2 硬件電路設計

由于樓管站的功能主要由監(jiān)測管理軟件實現(xiàn)，因此系統(tǒng)的電路設計主要是宿舍監(jiān)控站的電路設計。

主控模塊：本系統(tǒng)采用基于ARM的Easyarm LM3S1138作為主控制模塊芯片，用于處理和保存數(shù)據(jù)采集模塊送來的信息。Easyarm LM3S1138[5]具有32位代碼指令、32位地址總線、34個中斷源、共64 KB單周期Flash、16 KB單周期SRAM、尋址范圍32位地址寬度，兩個同步串行端口(SSI)、3個完全可編程的串口、ADC以及多個GPIO．且具有豐富的內部資源，其高性能的32位運算能力可以輕松控制整個系統(tǒng)，同時其低功耗、低成本符合應用環(huán)境，尤其是其具有豐富的中斷源為接收采集器的數(shù)據(jù)提供了很大的方便。

紅外探測模塊：采用E18-D80NK紅外避障傳感器，該模塊南門外紅外壁障、門內紅外壁障兩個傳感器裝置并排組成。

當有人進入時，門外裝置先被遮住并檢測到信號，傳送低電平信號至主控芯片，門內開關冉被遮住檢測到信號，傳送低電平門至主控芯片，當門內、外兩側傳感器電平信號均消失后，即為該終端檢測到進入一人，若人離開房間，原理相反。

人體檢測模塊：主要采用DYP-ME003人體感應模塊，當人數(shù)紀錄為零時開啟該模塊電路。若有人進入感應范圍則輸出高電平，聲光模塊報警：若人進門之前通過鍵盤輸入正確密碼解鎖，聲光模塊停止報警，實現(xiàn)防盜功能。如若計數(shù)器為零且門開關電路為斷開時，該模塊輸出高電平，聲光模塊報警，實現(xiàn)門鎖提示功能。

煙霧檢測模塊：主要采用GH-312煙霧感應模塊，可以檢測到有害氣體和煙霧的產生。當室內煙霧超出閾值時輸出高電平，由ARM處理使聲光模塊報警，實現(xiàn)防火功能。

貴重物品檢測模塊：該模塊采用SEN-65磁感應器，可檢測到貼有特定磁條的物體。當有人攜帶貼有磁性標簽的貴重物品離開房間時，磁感應裝置檢測到并向主控模塊發(fā)出高電平，控制器使報警系統(tǒng)工作，實現(xiàn)檢測貴重物品進出情況的功能。

通信模塊：系統(tǒng)通信模塊采用程控電阻通信協(xié)議，ARM和PC之間通過MAX232完成電平轉換。對安裝好的系統(tǒng)設置通信的基本參數(shù)，如表1所示。

表1基本參數(shù)取值

電路原理圖如圖3所示。

圖3 電路原理圖