基于单片机的防火防盗系统.pdf

发布时间：2022-06-01 发布人：admin 分类：说明书资料大小：3.09M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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封面

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 引言

1.2 智能防盗防火报警系统的发展现状

1.3 课题研究的主要内容和现实意义

第二章系统总体方案设计

2.1 智能报警系统总体方案设计

2.2 系统的基本工作原理

2.3 本章小结

第三章用户端探测器的设计

3.1 防盗探测器电路设计

3.1.1 被动式热释电红外传感器电路的设计

3.1.2 微波探测器的设计

3.2 防火探测器的设计

3.2.1 温度探测器的设计

3.2.2 光电感烟探测器的设计

3.2.3 CO气体探测器的设计

3.3 无线信号发射与接收模块的设计

3.3.1 无线信号发射电路的设计

3.3.2 无线信号接收电路的设计

3.4 遥控模块的设计

3.5 本章小结

第四章用户端自动报警器硬件电路的设计

4.1 用户端报警主机的设计

4.1.1 AT89S51芯片的性能和特点

4.1.2 存储器电路的设计

4.1.3 主机硬件电路的设计

4.2 自动拨号电路的设计

4.2.1 电路的原理与组成

4.2.2 拨号电路的设计

4.3 语音电路的设计

4.3.1 ISD1420芯片简介

4.3.2 ISD1420的引脚介绍

4.3.3 ISD1420的工作模式

4.3.4 DTMF拨号电路的设计

4.4 电话接口电路的设计

4.5 断线检测电路的设计

4.6 密码显示电路的设计

4.7 键盘接口电路的设计

4.8 系统电源电路的设计

4.8.1 主机电源电路的设计

4.8.2 探测器电路电源的设计

4.9 本章小结

第五章自动报警器软件设计

5.1 系统主程序设计流程图

5.2 控制模块的设计

5.3 信号音检测与处理模块的程序设计

5.4 DTMF拨号模块的程序设计

5.5 语音模块的程序设计

5.6 摘挂机模块的程序设计

5.7 密码及显示模块的程序设计

5.8 本章小结

第六章系统调试

6.1 系统软件调试

6.2 系统硬件调试

第七章系统的抗干扰设计

7.1 系统硬件抗干扰措施

7.2 系统软件抗干扰措施

第八章结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

致谢

参考文献

江南大学硕士学位论文家庭智能防盗防火报警系统的研究姓名：王海燕申请学位级别：硕士专业：控制工程指导教师：潘丰;宗宏森20081201

摘要摘要随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望居室温馨、舒适，而且对其安全性、智能化方面也提出了更高的要求。另一方面，现代电子信息技术和通讯技术的飞速发展已经为智能化安全住宅的研究提供了强有力的技术支持。本文设计了一种操作方便、运行可靠的智能型无线报警系统。它具有防盗、防火灾等功能，可实现信号的自动检测和电话自动报警。自动检测是指由各种复合式探测器或传感器实现对住宅内的各种模拟信号(人体发出的红外信号、温度、烟雾浓度)进行自动监测，复合式传感器的应用使得系统可靠性增强。自动电话报警是指系统通过电话线路自动拨打户主或相关部门的电话，发出语音求救信号。智能探测器在监测到灾情时只输出报警信号开关量，通过无线传送方式发送给报警主机，主机微处理器会自动控制电话接口电路，实现模拟摘机，根据险情类别，自动拨打相关的电话号码如小区管理中心电话、用户手机等。另外，本系统还设置了密码验证，通过键盘可输入验证码并可修改密码。本系统配置了备用电源，并具有掉纬和断电自诊断功能，增强了系统的安全性和稳定性。无线监测系统是指前端探测器与主机微处理器之间传送数据采用无线方式，它克服了以往有线式报警系统布线麻烦、困难，而且布线后影响房间美观性的缺陷，而且这种系统所采用的无线发射／接收电路解决了系统之间无线信号互相干扰的问题，用户使用时只需将各个系统的地址区别开来即可。自动拨号报警是指系统借助已经普及的电话网自动拨打用户设定的电话号码并进行语音提示报警，系统采用模块化的设计思想，易于扩展。系统从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，使其具有良好的抗干扰能力。该系统成本低、实用、可靠、功能灵活多样，可广泛用于银行、仓库和家庭等场所。关键词：智能报警系统；无线智能传感器；单片机控制；DTMF拨号；语音报警

AbstractAbstractWiththerapiddevelopmentofsocial··economicandtheday--by·-dayincrementofpeople’Slivingstandards，peoplegivemorerequirementsontheirresidence，suchastheyhopetheirhousesnotonlycozy、comfortablebutalsomoresafeandintelligent．Ontheotherhand，therapiddevelopmentofmodemelectronicinformationandcommunicationtechnologyprovidesstrongtechnicalsupportfortheresearchofintelligentsaferesidence．Tllispaperdesignsanintelligentwirelessalarmsystemwhichiseasyandreliabletooperate．Ithastheft—proofandfireprooffunctionsandalsoCanrealizeautomaticsignaldetectionandtelephonealarm．Automaticdetectionistorealizeautomaticinspectionofvariousanalogsignals(infraredsignalsissuedbythehumanbody,temperature，smokeconcentration)withinthehousebyvariouscombinedtypedetectororsensor．Theapplicationofcombinedtypedetectorenhancesthereliabilityofthesystem．Automatictelephonealarmmeansthesystemdialsthehouseholdorrelateddepartmentautomaticallybytelephonelineandsendshelpvoice．Whentheintelligentdetectordetectsanyoffnormalsignalsitjustoutputstheswitchquantityofthealarmsignal，senttotheMCUbywirelesstransfermode，andtheMCUwillcontroltheinterfacemoduleoftelephoneautomaticallyandaccomplishoffhook．Accordingthekindofdanger,thedialingmodulewillvoluntarilydialtherightnumbersuchasthephonenumberoftheresidentialareacenterorthehost．Besides，thissystemalsosetsapasswordtoverify,throughthekeyboardtheusercaninputthecodeormodifythepassword．Inordertobuildupthesystemsecurityandstability,thesystemisequippedwithstandbypowerandhasthefunctionofself-diagnosisofoutageandpower-break．Wirelessmonitoringsystemisthatthedatatransmissionbetweenfront—enddetectorandthehostmicroprocessoruseswirelessmodewhichovercomesmanydefectssuchas，itisdifficultandtroublesometoroutethecircuitthroughcablealarmsystemandimpacttheroom÷Saesthetics．Wirelesstransmit|receivemoduleisusedtosolvetheproblemofmutualinterferencebetweenwirelesssignals，theuserjustneedtodistinguishthebitaddressofdifferentsignals．Automaticdialalarmislow·costbecausethesystemdialstheuser-settingphonenumberspontaneouslybypopularphonenetandvoice-promptingforwarningandalarm．Modulationdesignmakesthesystemeasytoexpand．Thissystemownsstronganti-jammingabilitybecausebothsoftwareandhardwareareconsidered．Thissystemispractical，andthefunctionisflexible，andtheoperationisconvenientwithhighreliability,whichCanbeusedextensiveinbanks，storesandfamily,andO也erplaces．Keywords．-intelligentalarmsystem；wirelessintelligentsensor：MCUcontrolling；DTMFdial—up；PhoneticalarmII

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注争致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：至凌逮日期：二oo八年十二月十日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容扣纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：旦孵～．导师签名：日期：r-O0八年十二月十日

第一章绪论第一章绪论1．1引言随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，在全国建成了许许多多的现代化住宅小区。由于煤气和大量家用电器设备使用中的不安全因素等，对小区居民的生命和财产造成了很大威胁。给居民生命和财产带来最大的威胁包括有两大方面，一方面是由人引起的破坏(如盗窃、抢劫)，另一方面是自然灾害引起的破坏(如火灾、煤气泄漏)。因此，人们越来越迫切要求采用有效的措施，以满足日益增长的安全防范要求。目前，所采用的防盗门和在窗户上加装防盗网等安全防范措施，难以满足现在人们防止外来威胁的要求。为了更有效保证居民的生命和财产的安全，必须在住宅和住宅小区内引入了智能化的手段进行安全防范管理。目前，我国正在蓬勃发展的智能住宅的安全防范系统用以满足人们安全防范的要求。智能住宅的安全防范系统是由安全对讲系统、防盗报警系统、防火(火灾报警)系统和防煤气泄漏系统等组成，安全防范系统是家庭、住宅小区防范外来侵害和自然灾害的一种最重要肌最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，已成为社会治安的一个重要组成部分，其中智能防盗、防火报警系统又是当前智能报警领域的技术热点。国家建设部规定IlJ，目前智能住宅应实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范系统自动化监控管理；住宅的火灾、有害气体泄漏实行自动报警；火灾报警系统应是以烟、温及可燃气体等探测器为主体；防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器；系统应能与计算机安全综合管理系统联网；计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。基于此项规定，住宅防盗防火系统实现智能化势在必行。1．2智能防盗防火报警系统的发展现状在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用己渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境不仅要求舒适健康、安全可靠、高效便利，同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。但是经济的发展也带来了相当大的负面影响，城乡收入差距、区域收入差距进一步拉大，以及流动人口的迅速增加，社会保障制度的不健全，盗窃、抢劫等刑事案件也呈现出了增加趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间。犯罪分子的作案手段越来越高明，甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种以人防为主的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求。因此，人们的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，称之为技术防范【2】。因为技术防范能够及时发现各种案情，并为案件的破获提供有力的证据，所以，越来越受到人们的重视。与此同时，随着生活水平的提高，液化石油气、管道煤气进入了更多人的住宅里，各种家用电器也得到了广泛的使用，但是，人们在享受这些现代化设施带来的便利的时候，却也增加了火灾隐患。如果一个小区实现了智能化管理，管理人员就可以快速有效地完成

江南大学工程硕士学位论文对小区的智能管理，诸如各种盗情、火灾等报警数据的采集，管理中心对各种警情的及时处理等。智能化住宅是信息化社会的产物，住宅智能化的内容一般包括：住宅安全自动化(SA)，通信自动化(CA)，保健自动化(HA)an管理自动化(MA)，因此也称为4A系统13J。所谓智能化住宅，即是通过一个高度集成的通信和计算机网络，把住宅安全防范系统、物业管理系统、公共服务系统、信息系统连接起来，建立集成平台与信息处理控制中心，各个系统独立运行又共享网络硬软件资源，实施智能化与最优化，为住户营造一个安全、自由、舒适的现代居家生活环境【41。居民住宅应当设置安全防范报警系统，对火灾、盗窃、入室抢劫等做到早发现、早报警，通过社会力量和科技手段来提高家庭抵御各种意外情况的能力。现代安防监控系统己经有了新的概念，通常称为安全自动化SAS(SecurityAutomationSystem)，并与防火自动化系统FAS(FireAutomationSystem)共同构成智能建筑系统最底层的系统15】。目前国外发达国家己经逐渐形成一个集安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。安全技术防范行业真正形成行业规模是在第二次产业革命中即1950年～1971年，首先在美国、英国等国家形成，像ADEMCO(安定宝)；VICON(维康)；CHUBO(集宝)；AMERICADYNAMIC(A．D)等、60年代视频图像技术【6】、70年代计算机数字技术、80年代生物识别技术以及90年代国际互联网技术的应用，使安防行业得到快速发展。．西门子楼宇科技公司针对社区住宅及分散型小型建筑安全防范的实际情况，充分结合社区住户本身，最新推出了GuartoEasy新型安全防范系统【7】。西门子楼宇科技公司的最新产品GuartoEasy将视频监控、音频对讲监听、防盗报警(有线或无线连接方式)捧】、火灾探测、危险气体探测等多种警告方式(声光、无线、拨号)结合起来，对社区住宅及分散型小型建筑进行全方位的安全防范。GuartoEasy采用总线式结构，符合安防系统的暴露线路最短的原则。通过适配器可以接入各种信号(电压、触点等)，可以连接防盗探测器、震动探测器、气体探测器、火灾探测器、紧急按钮、门禁触点等各种探测器，能够适应各种情况。在线路上，可以接入中继器实现探测线路的延长，从而更好的适应环境。就智能住宅中的火灾报警而言，目前出现的大型组合火灾报警系统或智能火灾报警系统，一般是根据灾前检知的光、热、烟、气、味等个别异常或是否达到某种阈值来做出判断的多阈值系统【9】，多传感元件火灾探测器是智能型的装置，使用三种不同类型传感元件的探测器记录模拟量的火灾参数，并将这些模拟量转换成数字信号，然后，探测器利用数值算法判定是否存在火灾危险。现在世界各国都在致力于研究和开发能早期预报火灾的火灾探测方法和设备，如利用神经网络所具有的自学习和自适应【loJ等特点，就可组成智能火灾探测系统…】，提高火灾探测系统的检出率，增进系统的可靠性。在我国，家庭安全防范报警系统己成为智能住宅中实现安全管理的重要系统，2

第一章绪论根据我国建设部的规定，主要包括电视监控、防盗报警、求救求助、煤气泄漏报警、消防报警等内容。这是一种比较完善的安全防范系统，通过在可视对讲的基础上，不断扩展主机功能，增设室内分机用于接收室内各探测器的报警信号。室内分机有多个探测器接口，可接收感烟探测裂121、温度探测器【13】、红J,btl4】及微波探测器【15】、煤气泄漏探测器等传来的报警信号。我国智能住宅安防系统相对国外来讲，是有较大差距的。现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门，虽有一定的防盗作用，在灾害发生的情况下，使逃生更加困难。另外，小区安全措施不足；居民安全意识有待增强：安全防范系统也急需普及。在我国，以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头在近几年内也形成了一股智能化住宅热。目前，公安部、建设部均要求智能住宅小区必须具有安防系统。大连市华乐一环海花园全部住宅均设计有国内一流的家居安防系统，家居安防系统包括四部分功能：幕帘式电子栅窗、智能门禁管理、紧急呼救和误报自解除功能。该系统采用独立的不间断电源供电，当住户家居安防系统断电时，自检系统会自动向保安中心报警【16】。保安中心计算机还会始终记录每一户住宅的家居安防系统是否处于设防状态，室内装有震动报警头(可以检测破坏门时的震动)红外微波双鉴式报警头(可以检测室内是否有人)及报警控制器，报警控制器以MCU为核心，可以检测两个报警头输入信号，可以设置新密码，可以接收遥控器输入信号，可以实现声、光报警或把报警信号通过电话线送到110。系统中还配备了8Ah的充电电池，以保证在断电或电源被破坏时系统正常工作。1．3课题研究的主要内容和现实意义本课题根据安全防范系统的发展现状及其发展趋势，研究并设计了一个比较完整的家庭安全防范系统，其中重点设计了基于单片机的防盗、防火报警系统。报警系统包括探测器、自动报警器、电源自动切换等组成部分，并引入模块化设计思想，从而使系统整体更简洁、完善。本课题需要研究的内容主要有以下几个方面：(1)根据系统功能要求并且考虑产品的性价比，进行系统的整体方案设计。该方案采用模块化设计方法，以方便系统的调试和用户的使用。(2)系统硬件设计。包括芯片的选型、所选芯片的功能、芯片外围电路的合理设计。主要内容有无线探测器的选择、无线发射接／收电路的设计、双音多频拨号电路的设计、语音电路的设计、电话接口电路的设计、显示、键盘电路的设计和系统电源电路的设计。(3)系统软件设计。主要包括系统主程序、过程控制程序、外中断程序、电话拨号程序、语音程序、密码显示程序等。(4)系统整体电路调试、系统整体软件调试、最后进行联机调试。家庭智能安全防范系统是我国未来智能住宅建筑的重点发展方向，而智能防盗、

江南大学工程硕士学位论文防火报警系统又是当前智能报警领域的技术热点，因此开发出一套能够适应市场的需求，低价位的、可靠性较高的、功能齐全的智能型安全防范报警系统具有重要的现实意义。4

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