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基于单片机的住宅防盗防火报警系统设计 .doc
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基于单片机的住宅防盗防火报警系统设计 .doc
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目 录
第 1 章 前言............................................................1
1.1 序言 ............................................................1
1.2 国内外研究概况 ..................................................2
1.2.1 国外研究现状...............................................2
1.2.2 国内研究现状...............................................3
1.3 我国住宅智能安全防范系统展望 ....................................3
1.4 论文主要工作概述 ................................................4
第 2 章 系统总体方案设计.................................................5
2.1 系统总体构成 ....................................................5
2.2 报警系统的功能及工作过程.........................................5
第 3 章 用户端探测器设计.................................................7
3.1 防盗探测器电路设计...............................................7
3.1.1 热释电红外线探测器 .........................................7
3.1.2 微波探测器 ................................................10
3.2 防火探测器电路设计..............................................12
3.2.1 温度探测器 ................................................13
3.2.2 光电感烟探测器 ............................................13
3.2.3 CO 气体探测器 .............................................15
第 4 章 用户端自动报警器设计...........................................17
4.1 用户端自动报警器总体设计 .......................................17
4.2 用户端自动报警器的硬件介绍 .....................................18
4.2.1 AT89C51 单片机简介 ........................................18
4.2.2 自动报警器电路设计 ........................................21
4.3 串行 EEPROM-X25045 ..............................................22
4.3.1 X25045 简介 ...............................................22
4.3.2 X25045 的工作原理 .........................................22
第 5 章 自动拨号及语音报警电路设计......................................25
5.1 拨号电路 .......................................................25
5.1.1 拨号电路的主要功能 ........................................25
5.1.2 MT8888 芯片简述 ...........................................25
5.1.3 MT8888 外围电路 ..........................................28
5.2 语音电路........................................................29
5.2.1 ISD1420 芯片简述 ..........................................29
5.2.2 芯片工作原理 ..............................................30
5.2.3 芯片工作模式 ..............................................31
5.2.4 语音芯片及外围电路 ........................................32
5.3 电话接口电路....................................................32
第 6 章 键盘与密码显示电路设计..........................................34
6.1 键盘电路 .......................................................34
6.2 密码显示电路....................................................35
第 7 章 控制字和各芯片工作模式设定......................................37
7.1 控制字设定 .....................................................37
7.2 芯片工作模式设定 ...............................................37
结 论.................................................................40
致 谢.................................................................41
参考文献...............................................................42
附录 1:程序清单....................................................43
附录 2:电路原理图..................................................50
第 1 章 前言
1.1 序言
随着社会的发展,农村城镇化和人员流动性增大,社会治安状况更趋复杂,因此
对家庭及住宅小区提出了更高的要求,智能化被引入家庭及住宅小区。因此在智能住
宅蓬勃发展的背景下,为了满足用户对安全的强烈要求,而设计了基于单片机的住宅
防盗防火报警系统。
我们生活中见过的报警系统很多, 但因存在以下几个问题, 从而影响了实际使用
的效果:
(1) 不能远距离传送报警信号, 或者由于干扰等原因使传送信号质量不好。
(2) 在监控室只能知道有报警发生, 属于什么样的报警却无法判断或不直观。
(3) 部分报警系统虽然有显示屏幕可以显示报警区域, 但造价高且效果不一定好。
同时,随着经济和科技的发展,房间的安防方式也进行不断的变化,传统的防范
措施存在很大的弊端,比如当事故发生时,防护铁门、铁栏杆就会成为主人逃生的最
大障碍。由于家庭成员的安全意识不足,火灾、盗窃等危害生命安全和财产事件的不
断发生,给家庭住宅管理和安全带来一定的威胁。而采用基于单片机的防火防盗报警
系统,便能很好地解决此类问题。文中设计了一种住宅防盗防火报警系统,在单片机
控制下可自动检测非法入侵人员、室内烟雾、指定物品的在位等信息,因此可以对房
间内的盗窃、火灾和贵重物品丢失等不安全因素进行监控,如有险情可迅速提醒管理
人员,及时解决突发事件,给房间安全带来保障。
基于上述情况,本文提出了基于单片机的住宅防火防盗报警系统设计。该系统可
以对住宅内部中的盗窃、火灾和人员进出情况等进行监控和记录,系统采用单片机作
为主控器,采用GSM Modem、红外感应器、红外发射接收管、烟雾感应器和声光报警
模块、独立键盘,构成宿舍防盗防火报警系统对宿舍内人员进出情况进行记录及异地
监控等随着计算机的普及和信息技术的迅猛发展,人们已不满足于传统的居住环境,
对家庭及住宅小区提出了更高的要求,智能化被引入家庭及住宅小区,并迅速在世界
各地发展起来,住宅小区是否智能化,安防系统是否完备、可靠将成为评价小区的重
要指标。这里所设计的防盗防火报警系统可实现的功能包括:能对住宅的火灾、有害
气体泄露等实行自动报警;还能对盗窃以及入室抢劫实行自动报警;住宅设置紧急呼
叫系统;用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制;用户端自动报警装置
对双音多频(DTMF)编码器、译码器控制,使住宅通过电话网实现与相关部门(小区
管理中心或110/119报警台)之间的数据交换。
1.2 国内外研究概况
1.2.1 国外研究现状
1984年世界上第一座智能大厦在美国诞生,很快掀起一股“智能建筑”熟潮。在
短短的十几年中美国,日本,欧洲的几万座智能大厦纷纷建成。美国1986年成立了
“智能建筑协会”,其会员横跨17个国家,并宣布1995年以后要大幅度增加智能大楼
的比例。日本建设省1985年成立了国家智能建筑专业委员会,对智能建筑的发展给予
政策上的支持,使日本在智能建筑上成为发展非常快的国家。据统计,日本新建的建
筑物中60%以上是智能型的。
进入90年,英国、法国、加拿大、瑞典等国家都相继建成一批有自己特色的智能
建筑。现代安防监控系统己有了新的概念,通常称为安全自动化SAS(Security
Automation System ),并与防火自动化系统FAS (Fire Automation System)共同构
成智能建筑系统最底层的系统门.目前国外发达国家已逐渐形成了一个集安防、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DEMCO(安定宝);
VICON(维康);CHUBO(集宝);AMERICA(A.D)等。60年代视频图像技术[e7, 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
得到快速的发展。80 年代日本正处于住宅建造过剩,房产市场清淡时期,日本政府
抓住了智能住宅的概念,推动房地产的振兴。邮电省与通产省于1986年组织日本的机
械工业协会与电波技术协会共同组建HBS标准委员会,这里的HBS是指家庭总线系统
(HOME BUS SYSTEM)。1998年初成立了“日本信息化推荐协会”,从而进一步促进了日
本智能住宅的发展。当时提出对住宅区内所有住宅的信息管理采用超级家庭总线技术
(S-HBS,SUPER-HOME BUS SYSTEM)。
1990年前后,日本幕张建立了一个高水平示范性的智能住宅区,美国、新加坡也
都建立了基于EI在1988年制定智能化住宅系统(HIS)及其通信标准—家庭总线仍DS,
HOMEDISTRUDUTION SYSTEM)的智能化住宅t9)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Guano Easy
新型安全防范系统,火灾探测、危险气体探测等多种普告方式(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。Guano Easy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
以及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。
1.2.2 国内研究现状
我国从1997年初开始制定《小康住宅电气设计(标准)导则》附论稿,在“导则”
中规定了小康住宅小区电气设计总体上应满足以下要求:高度的安全性,舒适的生活
环境,便利的通信方式,综合的信息服务,智能化的家庭系统。同时也对小康住宅与
小区建设在安全防范、家庭设备自动化和通信与网络配置等方面提出了三级设计标准,
即第一级为“理想目标”;第二级为“普及目标”;第三级为“最低目标”;在我国小
区安全防范报普系统已成为智能小区中实现安全管理的重要系统,根据我国建设部的
规定,主要包括电视监控、防盗报替、求助求救、煤气泄漏报警、消防报替等内容。
该系统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,增设室内各探测器的比较信号.室内分机有多个探测器接口,可接受感烟探测器,
温度探测器、红外及微波探测器、煤气泄漏探测器等传来的报警信号。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,可以预见,智能
住宅、智能小区将成为21世纪建筑业的发展主流,特别是在我国,随着人们生活水平
的日益提高,住宅小区是否智能化,安防系统是否完备、可靠将成为评价住宅小区的
重要指标。
1.3 我国住宅智能安全防范系统展望
随着信息技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高,人们对住宅的需求进
一步着眼于其质量、功能、服务等多方面。本设计较好地阐述了家庭红外防盗防火报
警系统的方案设计及硬、软件设计思路,其系统具有防盗防火功能于一体,可实现自
动检测与自动电话拨号报警的特点。该设计实现了烟雾检测、人体热释电红外检测、
贵重物品检测和人员进出检测等功能,通过无线通信模块能将报警信号上传到主站,
并及时报警;同时该系统创新性地将电子探测、智能控制和电话通讯技术相结合,并
采用多元探测技术,弥补了单信号探测误差较大的不足。对住宅安防系统智能化的发
展,满足人们对安全的强烈要求方面有一定的实际意义。
多年来,经过对不同方案的比较分析,确定了该系统由信号检测、控制器、无线
通信及显示和语音等模块组成。其中,信号的检测由从控制器控制,可布防在各个房
间内,主控制器及其附属设施位于管理中心,由管理人员掌控。最底层是各传感器,
负责各种信号的采集和转换,获得的信号在所属从控制器的控制下由无线通信模块上
传到管理中心的主控制器,实时进行显示和语音提示。 单片机内置有2K 字的SRAM
和32K 字的内存FLASH,能满足系统存储密码及各类数据的要求,且CPU 时钟频率高
达49.152MHz,能保证响应的快速性。同时,单片机内置的语音处理模块可方便实现
各种提示语音,更提高了系统人机的友好性,因此主从控制器均采用了16 位单片机。
从控制器控制的烟雾、热释电红外和光电传感器分别进行烟雾检测、人体红外检测和
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oligaga
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