一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統的製作方法
2023-05-09 10:13:21
一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用型公開了一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，該系統包括多個Zigbee從站和一個Zigbee主站，Zigbee從站分別安裝於各個宿舍房間內，Zigbee主站安裝於宿舍管理員辦公室，Zigbee從站能通過加速度傳感器、溫度傳感器和煙霧傳感器檢測到宿舍內是否有異常情況，並通過Zigbee技術與Zigbee主站進行無線通信，Zigbee從站具有自動報警功能，還能能將宿舍內的異常情況通過GSM模塊發送到學生手機上，本實用新型有較為廣闊的應用前景，對大學生宿舍的安全建設方面具有重要意義。
【專利說明】一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種學生宿舍防火防盜智能系統，特別涉及一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術水平的提高，各種類型和功能的防火防盜裝置，例如無線、有線等防火防盜報警裝置，給我們的生活帶來很大的安全保障，但是這些裝置大多針對普通家庭安全所設計，針對學校宿舍的甚少。目前存在著，學生擁有的數碼產品比較多，如筆記本電腦、PAD、智慧型手機、數位相機等，但宿舍內又無相應的保險裝置，當學生上課或外出宿舍無人時，給竊賊以可乘之機，很又可能造成學生的貴重物品丟失，且一旦丟失很難被找回。另外，當宿舍學生因疏忽，如大功率用電設備忘關或用電線路改接時，很容易發生火災，給學生的生命財產安全帶來一定隱患。因此，設計一種針對學生宿舍的防火防盜智能系統是很必要的。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的就是針對學生宿舍存在的上述問題，提供一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統。它具有防火、防盜、自動報警、語音通話、GSM簡訊通知等功能，保障宿舍安全。
[0004]為了實現以上目的，本實用新型的技術方案是:一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，它包括一個Zigbee主站和若干個Zigbee從站,該Zigbee主站安裝在宿舍管理員辦公室，Zigbee從站分別安裝在每個學生宿舍內，主站與各個從站通過Zigbee無線通信，其特徵在於。
[0005]所述的Zigbee主站，其包括Zigbee模塊、中央控制模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、語音模塊。中央控制模塊通過有線與各模塊相連接。
[0006]所述的Zigbee從站，其包括煙霧傳感器模塊、溫度傳感器模塊、加速度模塊、中央控制模塊、報警模塊、語音模塊、Zigbee模塊、GSM模塊、手持遙控模塊、供電模塊。煙霧傳感器模塊和溫度傳感器模塊安裝在宿舍正上方牆壁上，加速度模塊安裝在宿舍窗戶和門上，煙霧傳感器模塊、溫度傳感器模塊、加速度模塊、報警模塊、語音模塊、Zigbee模塊和GSM模塊通過有線與中央控制模塊相連接，手持遙控模塊與中央控制模塊進行無線傳輸，供電模塊為Zigbee從站各模塊供電。
[0007]所述Zigbee主站的Zigbee模塊使用的是順舟科技的SZ05-PR0嵌入式無線串口通信模塊，採用了加強型的ZIGBEE無線技術，符合工業標準應用的無線數據通信設備，它具有通訊距離遠、抗幹擾能力強、組網靈活等優點和特性，且通信有效距離超過800米。該Zigbee模塊用於接收多路Zigbee從站發來的信號，並交由中央控制模塊進行處理。
[0008]所述Zigbee主站的中央控制模塊為STC12C5A60S2，它是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速、低功耗、超強抗幹擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換，2個獨立串口，用於處理Zigbee主站的Zigbee模塊接收的信號，控制液晶顯示模塊和報警模塊，並在有需要時，可以通過Zigbee模塊實現與各個宿舍的臨時通話。
[0009]所述Zigbee主站的報警模塊，用於實現異常情況下的報警功能。
[0010]所述Zigbee主站的液晶顯示模塊，用於顯示各個宿舍的安全情況，如是否發生火災或盜竊。
[0011]所述Zigbee主站的語音模塊，用於通過Zigbee無線傳輸實現與各個宿舍的語音通話。
[0012]所述Zigbee從站的煙霧傳感器模塊為MQ-2，是一款可燃氣體探測器，具有高靈敏度、快速響應恢復、優異的穩定性、壽命長，驅動電路簡單，用於實現對宿舍內煙霧濃度的檢測，並傳輸至Zigbee從站的中央控制模塊。
[0013]所述Zigbee從站的溫度傳感器模塊為DS18b20，具有全數字溫度轉換及輸出、單總線數據通信、12位解析度，精度可達±0.5攝氏度等優點，用於實現對宿舍內溫度的檢測，當宿舍發生火災時，用於將空氣中的煙霧濃度變量轉換成對應關係的電壓信號，並傳輸至Zigbee從站的中央控制模塊。
[0014]所述Zigbee從站的加速度模塊為MPU-6050，其主要功能為測量加速度、運動、振動、撞擊、傾斜和傾角，具有低成本、高抗撞擊能力和良好的溫度性能等優點。安裝於宿舍的窗戶和門上，用於檢測窗戶和門的狀態，將檢測參數傳輸至Zigbee從站的中央控制模塊。
[0015]所述Zigbee從站的中央控制模塊為STC12C5A60S2，它是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機，是高速、低功耗、超強抗幹擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8-12倍。內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換，2個獨立串口，用於處理煙霧傳感器模塊、溫度傳感器模塊、加速度模塊、語音模塊和手持遙控模塊傳輸的參數信息，通過Zigbee從站的Zigbee模塊實現與Zigbee主站的無線通信，並控制Zigbee從站的語音模塊、報警模塊和GSM模塊。
[0016]所述Zigbee從站的報警模塊為一種聲光報警器，中央控制模塊通過對各傳感器檢測到的信號處理時，一旦判定宿舍內有異常情況，立即通過Zigbee模塊向Zigbee主站發出宿舍異常情況信息，並觸發報警模塊，提醒人員注意宿舍出現異常情況。
[0017]所述Zigbee從站的語音模塊,可主動或被動的通過Zigbee模塊與Zigbee主站進行語音通信。
[0018]所述Zigbee從站的Zigbee模塊，同樣採用SZ05-PR0嵌入式無線串口通信模塊，每個宿舍的Zigbee模塊按一定的編碼方式編碼,實現與Zigbee主站的實時通信。
[0019]所述Zigbee從站的GSM模塊，是一種全球移動通信系統，當宿舍出現異常情況時，中央控制模塊可將異常信息通過GSM模塊以簡訊的方式發送到用戶手機中，並且同時通過Zigbee模塊將宿舍異常情況發送至Zigbee主站,讓樓管人員也可以及時掌控宿舍情況。
[0020]所述Zigbee從站的手持遙控模塊，一種短距離的無線通信裝置，宿舍人員人手一個，用於啟動或關閉自己宿舍Zigbee從站的加速度模塊。
[0021]所述Zigbee從站的供電模塊，由整流、濾波和穩壓等電路組成，給各模塊提供穩定的工作電壓。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型整體框圖。
[0023]圖2是本實用新型Zigbee主站的功能框圖。
[0024]圖3是本實用新型Zigbee從站的功能框圖。
[0025]圖4是本實用新型Zigbee從站的煙霧傳感器模塊原理圖。
[0026]圖5是本實用新型Zigbee從站的溫度傳感器模塊原理圖。
[0027]圖6是本實用新型Zigbee從站的加速度模塊原理圖。
[0028]圖7是本實用新型Zigbee從站的中央控制模塊原理圖。
[0029]圖8是本實用新型Zigbee從站的報警模塊原理圖。
[0030]圖9是本實用新型Zigbee從站的語音模塊原理圖。
[0031]圖10是本實用新型Zigbee從站的Zigbee模塊原理圖。
[0032]圖11是本實用新型Zigbee從站的GSM模塊原理圖。
[0033]圖12是本實用新型Zigbee從站的手持遙控模塊原理圖。
[0034]圖13是本實用新型Zigbee從站的供電模塊原理圖。
【具體實施方式】
[0035]下面將參考附圖並結合實施例，對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0036]如圖1所示，一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，它包括安裝於每個宿舍內的Zigbee從站和安裝在宿舍管理員辦公室的Zigbee主站。Zigbee從站與Zigbee主站之間通過Zigbee無線技術傳輸。Zigbee模塊使用的是順舟科技的SZ05-PR0嵌入式無線串口通信模塊，採用了加強型的ZIGBEE無線技術，符合工業標準應用的無線數據通信設備，它具有通訊距離遠、抗幹擾能力強、組網靈活等優點和特性，且通信有效距離超過800米。
[0037]如圖2所示,是本實用新型Zigbee主站的功能框圖。Zigbee主站包括Zigbee模塊、中央控制模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、語音模塊。中央控制模塊採用STC12C5A60S2將Zigbee模塊接受到的信號進行處理並驅動液晶顯示模塊和報警模塊。宿舍管理員可通過語音模塊和Zigbee模塊與各宿舍進行語音通話。
[0038]如圖3所示，本使用新型的Zigbee從站功能框圖包括煙霧傳感器模塊、溫度傳感器模塊、加速度模塊、中央控制模塊、報警模塊、語音模塊、Zigbee模塊、GSM模塊、手持遙控模塊、供電模塊。其中Zigbee從站的煙霧傳感器模塊、溫度傳感器模塊、中央控制模塊、報警模塊、語音模塊、Zigbee模塊、GSM模塊、供電模塊一直處於工作狀態。學生可根據情況使用手持遙控模塊啟動或關閉自己宿舍Zigbee從站的加速度模塊。宿舍無人時，可啟動自己宿舍Zigbee從站的加速度模塊，當不明身份人員打開房門或打開窗戶時，加速度傳感模塊檢測到相對位移信息並傳送至中央控制模塊處理。當煙霧傳感器模塊檢測到室內煙霧含量超出預設值時，將檢測信息傳送至中央控制模塊處理。當溫度傳感模塊檢測到室內溫度超過預設溫度時，將檢測到的信息傳送至中央控制模塊處理。中央控制模塊將各傳感器檢測到的信息與預設參數進行比較，一旦判定超出預設值，就通過Zigbee模塊向Zigbee主站發送相應報警信息，並向室內報警模塊發送觸發信號，同時通過向GSM模塊內預存的電話號碼發送提示信息，通知宿舍內出現異常情況。宿舍內的語音模塊能通過Zigbee模塊向宿管辦公室進行語音通話。
[0039]如圖4所示，是本實用新型Zigbee從站的煙霧傳感器模塊原理圖，煙霧傳感器模塊由MQ-2及外圍電路組成，與中央控制模塊STC12C5A60S2單片機的Pl.0埠連接，將檢測到的室內煙霧濃度信息傳輸至單片機。
[0040]如圖5所示，是本實用新型Zigbee從站的溫度傳感器模塊原理圖。溫度傳感器模塊由DS18b20及外圍電路組成，DS18b20的I/O與中央控制模塊STC12C5A60S2單片機的P0.1埠連接，將室內的溫度信息傳輸至單片機。
[0041]如圖6所示，是本實用新型Zigbee從站的加速度模塊原理圖。加速度模塊由MPU-6050及外圍電路組成，MPU-6050的SCL、SDA分別與中央控制模塊STC12C5A60S2單片機的P0.3、P0.4埠連接，將窗戶玻璃和宿舍門的位移狀態信號傳輸至單片機。
[0042]如圖7所示，是本實用新型Zigbee從站的中央控制模塊原理圖。中央控制模塊由STC12C5A60S2及外圍電路組成，將處理各傳感器所測得的信息進行處理，並根據處理結果控制相應的模塊工作。
[0043]如圖8所示，是本實用新型Zigbee從站的報警模塊原理圖。中央控制模塊STC12C5A60S2單片機的P0.5,P0.6埠分別經過Q1、Q2與聲光報警器連接，當宿舍內出現異常情況時，驅動聲光報警器。
[0044]如圖9所示，是本實用新型Zigbee從站的語音模塊。語音模塊由AMBE1000編解碼晶片及其外圍電路組成，與中央控制模塊STC12C5A60S2單片機進行並行接口被動模式通信，單片機處理後經Zigbee模塊與Zigbee主站進行無線通信，實現與宿舍管理員的語音通話。
[0045]如圖10所示,是本實用新型Zigbee從站的Zigbee模塊原理圖。Zigbee模塊使用的是順舟科技的SZ05-PR0嵌入式無線串口通信模塊，採用了加強型的ZIGBEE無線技術，符合工業標準應用的無線數據通信設備，它具有通訊距離遠、抗幹擾能力強、組網靈活等優點和特性，且通信有效距離超過800米。該模塊RXUTXl端分別與中央控制模塊STC12C5A60S2單片機的Pl.3、Pl.2埠連接。實現與單片機的串行雙向通信，並且與Zigbee主站的Zigbee模塊進行無線通信。
[0046]如圖11所示，是本實用新型Zigbee從站的GSM模塊原理圖。GSM模塊由SM900A及外圍電路組成，與中央控制模塊STC12C5A60S2單片機的P3.0、P3.1埠連接。當宿舍內發生異常情況時，單片機通過GSM模塊將異常信息通過GSM模塊以簡訊的方式發送到用戶手機中。
[0047]如圖12所示，是本實用新型Zigbee從站的手持遙控模塊原理圖。手持遙控模塊由PT2262/PT2272及外圍電路組成，用戶手持含有PT2262電路的裝置，PT2272的VT、D0、D1、D2和D3端分別與中央控制模塊STC12C5A60S2單片機的P2.0、Ρ2.1、Ρ2.2、Ρ2.3和Ρ2.4埠連接，用於接受手持端發射的無線信號，將接受到的信號與固有的地址碼進行兩次比較核對，核對正確後，向STC12C5A60S2單片機發出信號，單片機臨時關閉加速度模塊。一旦核對不通過，加速度模塊正常工作，如果此時有人員開門進入，單片機觸發聲光報警器報警，並通過Zigbee模塊向Zigbee主站發送報警信號。
[0048]如圖13所示，是本實用新型Zigbee從站的供電模塊原理圖。供電模塊由由整流、濾波和穩壓等電路組成，給各模塊提供穩定的工作電壓。
【權利要求】
1.一種基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統,其特徵在於:它由一個Zigbee主站和若干個Zigbee從站組成；所述的Zigbee主站,其包括Zigbee模塊、中央控制模塊、報警模塊、液晶顯示模塊、語音模塊；所述的Zigbee從站，其包括煙霧傳感器模塊、溫度傳感器模塊、加速度模塊、中央控制模塊、報警模塊、語音模塊、Zigbee模塊、GSM模塊、手持遙控模塊、供電模塊。
2.如權利要求1所述的基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，其特徵在於，所述的Zigbee主站的Zigbee模塊，使用的是順舟科技的SZ05-PR0嵌入式無線串口通信模塊，該Zigbee模塊用於接收多路Zigbee從站發來的信號，並交由中央控制模塊進行處理。
3.如權利要求1所述的基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，其特徵在於，所述的Zigbee主站的中央控制模塊，它是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(IT)的單片機STC12C5A60S2，用於處理Zigbee主站的Zigbee模塊接收的信號，控制液晶顯示模塊和報警模塊，並在有需要時，可以通過Zigbee模塊實現與各個宿舍的臨時通話。
4.如權利要求1所述的基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，其特徵在於，所述的Zigbee主站的報警模塊，用於實現異常情況下的報警功能；所述Zigbee主站的液晶顯示模塊，用於顯示各個宿舍的安全情況，如是否發生火災或盜竊；所述Zigbee主站的語音模塊，用於通過Zigbee無線傳輸實現與各個宿舍的語音通話。
5.如權利要求1所述的基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，其特徵在於，所述的Zigbee從站的煙霧傳感器模塊，是一款可燃氣體探測器MQ-2，用於實現對宿舍內煙霧濃度的檢測，並傳輸至Zigbee從站的中央控制模塊；所述Zigbee從站的溫度傳感器模塊為DS18b20，用於實現對宿舍內溫度的檢測，當宿舍發生火災時，用於將空氣中的煙霧濃度變量轉換成對應關係的電壓信號，並傳輸至Zigbee從站的中央控制模塊；所述Zigbee從站的加速度模塊為MPU-6050，安裝於宿舍的窗戶和門上，用於檢測窗戶和門的狀態，將檢測參數傳輸至Zigbee從站的中央控制模塊。
6.如權利要求1所述的基於Zigbee技術的學生宿舍防火防盜控制系統，其特徵在於，所述的Zigbee從站的中央控制模塊，它是宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(IT)的單片機STC12C5A60S2，用於處理煙霧傳感器模塊、溫度傳感器模塊、加速度模塊、語音模塊和手持遙控模塊傳輸的參數信息，通過Zigbee從站的Zigbee模塊實現與Zigbee主站的無線通信，並控制Zigbee從站的語音模塊、報警模塊和GSM模塊。
【文檔編號】G08B19/00GK204066354SQ201420011329
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】陳金位, 劉向龍 申請人:河南理工大學