·测试与控制·
机电产品开发与创新
Development ＆Innovation of M achinery ＆E lectrical P roducts
Vol．22,No．6
Nov ．,2009
第22卷第6期2009年11月文章编号：1002－6673（2009）06－148－03
收稿日期：2009－08－31
基金项目：东北林业大学研究生论文资助项目（GRAM09）作者简介：谢卫华（1985-），男，河南漯
河人，在硕士读研究生。主要研究方向：信息检测与处理技术；宋蛰存（1956-），男，博士，教授，硕士生导师。
谢卫华，宋蛰存
（东北林业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150040）
0引言
本设计是一种基于STC89C52单片机的远程智能短信报警系统，该系统不仅能在发现家中出现盗情、火情时及时的短信通知事主，还能在家中无人时，根据用户的设定模拟出家中有人的情形，起到主动防御的作用，让小偷主动放弃偷盗。
1系统的基本工作过程与工作原理
本防盗报警系统是一种新型的电子安全报警系统，该系统的设计是将电子探测、单片机控制和通信技术相结合，从而形成一个可靠的防盗报警系统。系统总体构成包括时钟模块、信号采集与处理模块、短信自动报警器和键盘显示模块等。当用户离家时，把系统置于工作模式，系统可以根据用户设定的
时间，控制室内电灯开关、声音播放给盗犯一种家中有人的感觉，起到迷惑盗犯目的，使其主动放弃偷盗。防盗、防火探测器不断地进行采集，当在警戒范围内出现人体时、家中发生煤气泄
漏或火灾时，信号处理电路向单片机输出信号，单片机与短信模块通信，短信通知家主，同
时启动本地声光报
警，提起周围人的警惕。系统总体结构如图1所示。
2系统硬件电路
（1）微控制器。微控制器采用8位高性能单片机
SCT89C52RC ，该微处理器与51系列单片机完全兼容，
它具有比51系列单片机更强大的功能，抗干扰能力强，性能稳定，资源丰富、8KB flash 存储、512B RAM ，时钟晶振实际可达80MHz ，性价比较好，在高速、低速应用场合均可使用。用STC 提供的 工具可以将程序代码下载进单片机，程序烧写非常方便
[2]
。
（2）时钟电路。实时时钟芯片采用Dallas 公司生产的DS1302，该芯片附加3l 字节静态RAM ，可通过简单的串行总线与单片机进行通讯，实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31d 时可自动调整，包括闰年，有效至2100年。可采用12h 或24h 方式计时，采用双电源(主电源和备用电源)供电，可设置备用电源充电方式，芯片为8引脚小型DIP 封装
[3]
。
（3）室内温湿度测量。温湿度测量采用的是SHT10传感器，SHTxx 系列产品是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点[4]。SCL 用于微处理器与SHTxx 之间的通讯同步。DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在SCL 时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCL 时钟上升沿有效。数据传输期间，在
SCL 时钟高电平时，DATA 必须保持稳定。为避免信号
冲突，微处理器应驱动DATA 在低电平。需要一个外部的上拉电阻（例如：10k Ω）将信号提拉至高电
平。
摘要：介绍了一种以STC89C52单片机、GSM 短信模块为核心的智能防火防盗报警系统，并从基本工作
原理、电路构成等进行了详细阐述。该系统可以实现遇到险情及时短信报警、通过短信控制家用电器，还能在家中无人时模拟出有人的情形，以迷惑盗犯。该系统自动化程度高、适用性强、电路设计可靠
，一般家庭都能接受。
关键词：单片机；短信模块；门磁；智能化中图分类号：TP39
文献标识码：A
doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2009.06.059
图1系统结构框图
图5短信控制流程图
（4）键盘与显示。显示电路使用带中文字库的LCD12864，可以显示8×4行16×16点阵的汉字，也可
完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。键盘电路用于系统参数设置。
（5）串口与短信模块通信。系统采用JB35中文短信模块。模块除了GSM 通信功能外，还具备短息处理、短信控制、振铃控制、短信回传等多种功能于一体，以直观的中文作为短信遥控指令和报警短信内容，且用户可自定义。短信模块和单片机的通信通过RS232进行。常见的家庭防盗报警器都是通过电话线拨号报警的，然而固定电话配线箱一般都集中放在居民楼的楼道里，如果小偷入室前先打开配线箱把电话线破坏了，系统就不能报警了
[5]
，用JB35G 开发的家庭GSM 防盗报警器就
完全可以避免被破坏的可能，大大争强了报警器的可靠性和安全性。
（6）防盗、防火系统电路。此系统主要利用磁铁传感器来实现，将磁铁传感器装在门上和窗上，有线门磁、窗磁内部是一个干簧管，它的通断受外部磁铁的影响，正常是常闭的状态，一旦门窗被打开，
这是磁铁传感器将改变状态，并将这个信号传给单片机，引起单片机中断。煤气泄漏的接法与这个类似，当检测到有煤气泄漏时，改变端口输出状态，引发单片机中断。此时单片机将这个信息通过短信模块以短信的形式传给家庭主人，使得主人很快知道家里有陌生人进屋了或者是煤气
发生了泄漏。
（7）继电器控制。家用电器控制系统是用一个固态继电器来控制家电开关的，利用手机发短信远程控制单片
机，然后通过ULN2003驱动芯片来驱动继电器，控制继
电器开关[6]。
（8）语音。语音电路采用ISD4004芯片，该系列芯片采用CMOS 技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮陈列。芯片设计是基于所有操作由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口（SPI 或Microwire ）送入
[7]
。
芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存贮在片内闪烁存贮器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”。采样频率可为4.0，5.3，6.4，8.0kHz ，频率越低，录放时间
越长，而音质则有所下降，片内信息存于闪烁存贮器中，可在断电情况下保存
100年（典型
值），反复录音10万次。
ISD4004采用的3.0v 供电，因此电源部分采用了TPS76030芯片实现，该芯片能很好的满足系统的需要，
为了使输出电源的纹波小，在输出部分用了一个2.2μf 和0.1μf 的电容，另外在芯片的输入端也放置了一个
0.1μf 的滤波电容，减小输入端受到的干扰。
3软件设计
主程序流程见图4。本系统要实现的功能比较多，软件编写比较复杂，主程序主要完成的工作有：检测屋内环境温湿度，有没有陌生人进入，有没有煤气泄漏，发生险情时及时发短信通知家主。短信控制部分，实现远程控制家中的电气设备，通过播放已经录制好的生活录音，控制电灯的开关，模拟出家中有人的
情形。对于本系统而言，软件所实现的功能比较多，主要采用C 语言编程，软件的调试比较繁琐。根据控制系统的要求编写了软件后，经下载线将程序下载到电路板的单片机里与硬件一起调试。短信控制流程如图5所示。
4结论
本课题设计的智能家庭防火防盗控制系统区别于以往的仅侧重于安防的思路，而是家庭信息化的整体解决方案。本系统既有
防盗的功能，还具有智能家居的功效。本系统的创新点是使用语音芯片录音，在家中无人的时候模拟出家中有人一样的环境，起到迷惑小偷的目的，图2防火防盗监测电路
图3继电器控制电路
图4主程序流程图
（下转第155页）
A Design of the Intelligent Fire Alarm System of Household Base on Microcontroller
XIE Wei-Hua ，SONG Zhe-Cun
（Northeast Forestry University ，Harbin Heilongjiang 150040，China ）
Abstract:This paper introduces a STC89C52microcontroller,GSM text messaging as the core module of the intelligent fire anti-theft alarm system,and the basic working principle,such as circuit described in detail.The system enables instant messaging dangers encountered by the police,to control home appliances through SMS,but no one at home when the situation was simulated in order to commit theft confusing.The system is a high degree of automation,the application of strong,reliable circuit design,acceptable to the average family.Key words:MCU ；SMS module ；magnets sensor ；intelligent
使其主动放弃偷盗。系统实现的功能有，家庭主人可以随时发短信询问家里的温度情况，并且当家里温度偏高时系统自动发短信通知主人；当有陌生人进入家里时，系统自动发短信通知主人；主人可以在回家前发短信给系统将需要的家用电器自动打开。
研制出功能齐全的、智能化水平较高的、能够实时传输数据的无线数据采集与传输终端的基于单片机的家居安防产品是本设计研究的目的。系统的设计本着经济、实用、美观的设计原则，具有体积小、测量快、携带方便的特点，能满足日常家庭的要求。
文中给出了系统的硬件组成和结构并给出了关键模块的连接方式，以及软件实现的结构框图。由于本系统留有丰富的接口，所以随着宽带无线通信技术、Internet 技术和微处理器技术的发展，系统的功能可以得到不断的补充和完善。以防盗为例，在家中安装摄像头，以嵌入式系统为视频中央处理器，完成视频压缩与识别，就
可以实现家庭的实时监控和报警。可以看出，智能家居安防系统拥有广阔的应用前景。参考文献：
[1]韩毅.上班族，如何保护自己的家-家庭防盗报警系统[J].安防科技,2003,7.
[2]黄挚雄.利用GSM 短消息业务实现排灌泵站集监控[J].机电一体化，2005，3.
[3]金艳．GPRS/GSM 在安全监控及数据采集中的应用[C]．中国期刊网优秀硕士论文，2006，1.
[4]李继芳，何顶新．基于电话网络家庭智能控制系统的研究与设计明[J]．计算机应用研究，2004，7.
[5]温兆军，等．利用GSM 短信息业务实现智能家居[J]．微计算机信息，2006，22.
[6]边春远，王志强.MCS-51单片机应用开发实用子程序[M].人民邮电出版社，2005.
[7]袁佑新，黄晓研，陈继伟，彭万权.基于GSM 的汽车防盗报警系统设计[J].中国水运,2007,3.
Image Edge Detection of Forestry Pests Based on Fractal Theory
WANG Zheng-Hong ，SONG Zhe-Cun
（College of Electromechanical Engineering ，Northeast Forestry University ，Harbin Heilongjiang 150040，China ）
Abstract:Fractal theory is applied to image edge detection of forestry pests in the paper,obtaining the edges by judging the range of the H pa -rameter for DFBR model.The experiments show that after the pretreatment of histogram equalization,this algorithm can get better image edges.Key words:fractal dimension ；DFBR field ；edge detection ；forestry pests image
行移动的，所以使得包含边界的窗口重复出现，从而经判决得到的边缘较粗，采用细化的方法可得到满意的单像素边缘。若在应用时，将其灰度反差进一步扩大，将会得到更理想的效果。参考文献:
[1]Pentland.Fractal-Based Description of Natural Scenes.IEEE Tran.
On Pattern Analysis And Machine Intelligence ，1984.
[2]薛东辉，朱耀庭，朱光喜，万发贯，熊燕.基于DFBIR 场的图像边缘提取的一种新方法[J].信号处理，1996，1.
[3]朱光喜，张平，朱耀庭.分形理论用于图像分割研究[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1993.
[4]罗强，等.基于分形理论的图像边缘提取方法[J].通信学报，2001,11.
汽车防盗报警(a)原始灰度图像(b)未均衡化用分形方
(c)均衡化后用分形方
法检测的边缘
法检测的边缘
图1均衡化前后对比
Fig.1Contrast after equalization
(a)Soble 算法(b)Roberts 算法(c)Prewitt 算法
图2均衡化后几种经典算法检测的边缘
Fig.2Edge detection of several classical algorithm after
equalization
（上接第149页）
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