基于ARM的智能化公寓安防测控系统设计

　　纵观目前校园安防的现状，无论高校还是中小学校都不容乐观，学生在学校寝室里物品被盗以及学生使用电器不当引起火灾，是高校管理中的一个“大问题”。随着传感器技术、网络技术、控制技术和通信技术的调整发展，为学生公寓的现代化动态管理，提升学生公寓的居住安全性，把安全事故控制在最低限，解除学业生和学校的后顾之忧提供了可能。本文遵循可靠性、独立性、安全性、联动性、扩展性、实用性、经济性的原则设计出一个基于ARM的学生公寓智能安防测控系统。该系统由采集终端和异地集中控制终端两部分组成，两者通过RS232总线进行串行通信，可实现异地控制和多终端网络同步控制，不仅具有人体检测、烟雾检测、声光报警、键盘密码解警、以及宿舍内贵重物品进出情况记录等功能，且具有电路设计简单，可靠性高，针对性强，人机交互友好，成本低的特点。

　　1.系统组成及基本原理

　　本系统由多个宿舍监控站和一个楼管站组成，示意图如图1所示。宿舍监控站安装在宿舍需要防范的部位，完成宿舍里不现探测区域内的各种灾情发生前的各种参数（如人体热释电红外信号，火灾烟雾浓度）等的可靠探测，并通过RS232总线传输到楼管站。楼管站设在值班区域，为方便查询，存储功能等，采用PC机实现，通过PC机上显示的信息监控各个宿舍，以便及时报警并通知管理员采取相应的措施。 

　　
图1 系统示意图

　　宿舍监控站由各种探测器、微处理器、声光报警、显示及接口电路组成，其框图如图2所示。采用人体探测器实现监测人体非法侵入和人员进出信息：采用红外探测器和烟雾传感器实现火灾现场信息的采集：采用磁传感器实现监测贵重物品移动信息。其工作流程如下：微处理器通过对数据采集模块提供的信息，按照预先设定的程序处理和保存，同时将盗窃情况、火灾情况实现声光报警，并通过RS232接口发送到异地PC管理终端。

　　楼管站由主控计算机，通信接口芯片、监控管理软件、铺设总线及电源组成。其T作过程为：楼管站通过主控计算机显示的信息监测宿舍监控站的情况，当宿舍监控站发来报警信息时对其进行保存和处理，并通知管理员采取必要的措施。 

　　图2 宿舍监控站总体框图

　　2 硬件电路设计

　　由于楼管站的功能主要由监测管理软件实现，因此系统的电路设计主要是宿舍监控站的电路设计。

　　主控模块：本系统采用基于ARM的Easyarm LM3S1138作为主控制模块芯片，用于处理和保存数据采集模块送来的信息。Easyarm LM3S1138[5]具有32位代码指令、32位地址总线、34个中断源、共64 KB单周期Flash、16 KB单周期SRAM、寻址范围32位地址宽度，两个同步串行端口(SSI)、3个完全可编程的串口、ADC以及多个GPIO．且具有丰富的内部资源，其高性能的32位运算能力可以轻松控制整个系统，同时其低功耗、低成本符合应用环境，尤其是其具有丰富的中断源为接收采集器的数据提供了很大的方便。

　　红外探测模块：采用E18-D80NK红外避障传感器，该模块南门外红外壁障、门内红外壁障两个传感器装置并排组成。

　　当有人进入时，门外装置先被遮住并检测到信号，传送低电平信号至主控芯片，门内开关冉被遮住检测到信号，传送低电平门至主控芯片，当门内、外两侧传感器电平信号均消失后，即为该终端检测到进入一人，若人离开房间，原理相反。

　　人体检测模块：主要采用DYP-ME003人体感应模块，当人数纪录为零时开启该模块电路。若有人进入感应范围则输出高电平，声光模块报警：若人进门之前通过键盘输入正确密码解锁，声光模块停止报警，实现防盗功能。如若计数器为零且门开关电路为断开时，该模块输出高电平，声光模块报警，实现门锁提示功能。

　　烟雾检测模块：主要采用GH-312烟雾感应模块，可以检测到有害气体和烟雾的产生。当室内烟雾超出阈值时输出高电平，由ARM处理使声光模块报警，实现防火功能。

　　贵重物品检测模块：该模块采用SEN-65磁感应器，可检测到贴有特定磁条的物体。当有人携带贴有磁性标签的贵重物品离开房间时，磁感应装置检测到并向主控模块发出高电平，控制器使报警系统工作，实现检测贵重物品进出情况的功能。

　　通信模块：系统通信模块采用程控电阻通信协议，ARM和PC之间通过MAX232完成电平转换。对安装好的系统设置通信的基本参数，如表1所示。

　　表1基本参数取值 

　　电路原理图如图3所示。

　　图3 电路原理图

　　3 软件设计

　　本系统的软件设计是采用C语言和IAR系统嵌入式Workbench 工具同实现的。WorkbenCh 工[6]具是一种用于开发应用各种不同日标处理器的灵活的集成环境。它提供了一个方便的窗口界面用于迅速的开发和调试。嵌入式Workbench支持多种不同的目标处理器，用户用不同的日标处理器开发的工程(Projects)可以在工程的基础上逐个规定日标工程。