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基于单片机的安防监控系统研究与设计.doc
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基于单片机的安防监控系统研究与设计.doc
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摘要
近些年来,科技不断地发展,许多家庭已经进入了智能化时代。不管是在家
中,还是在办公室,只要在手机上操作,就能够控制所有的电器,这种想法不再
是天马行空了。智能化时代,利用声学通信,光学通信等技术手段相结合,根据
人们的日常喜好,能将电器智能化,极大地方便了人们的生活。
智能化时代,电的使用不可谓不重要,某些大功率电器的使用,使得发生电
路故障的几率增大,从而引发一系列问题甚至是火灾,新闻报道中也不缺乏这类
型的消息。对于这一现象,本设计主要对火灾报警系统进行了研究,通过使用
STC89C52 系列芯片,还有烟雾传感器,温度传感器等元器件,设计了一个主要
能实现火灾监控的装置。它能够监控空气中异常气体的浓度判断是否有火灾的发
生,并将一些异常情况反馈给操作者。市面上类似的装置较少,并且该系统实用
性强,毫无疑问,它具有较大的市场需求。
关键词:STC89C52;温度传感器;气体传感器;安防系统
Research and design of security monitoring system based on MCU
Abstract
In recent years, with the continuous development of science and technology,
many families have entered the era of intelligence. No matter at home or in the office,
as long as you operate on your mobile phone, you can control all the electrical
appliances. This idea is no longer out of the sky. In the era of intelligence, the use of
acoustic communication, optical communication and other technical means, according
to people's daily preferences, can make electrical appliances intelligent, which greatly
facilitates people's lives.
In the era of intelligence, the use of electricity is not unimportant. The use of
some high-power electrical appliances increases the probability of circuit failure,
which leads to a series of problems and even fires. This type of news is not lacking in
news reports. For this phenomenon, this design mainly studies the fire alarm system,
through the use of STC89C52 series chips, as well as smoke sensors, temperature
sensors and other components, designed a device that can mainly achieve fire
monitoring. It can monitor the concentration of abnormal gas in the air to determine
whether there is a fire, and feed back some abnormal conditions to the operator. There
are few similar devices on the market, and the system has strong practicability. There
is no doubt that it has a large market demand.
Keywords:STC89C52;Temperature sensor;Gas sensor;Security system
目 录
1 前言.............................................................................................................................................................1
1.1 研究背景...........................................................................................................................................1
1.2 研究现状...........................................................................................................................................1
1.3 研究目的及其意义...........................................................................................................................2
1.4 应解决的问题...................................................................................................................................2
2 系统设计方案分析.....................................................................................................................................2
3 系统硬件设计.............................................................................................................................................3
3.1 STC89C52 单片机系统设计 ..............................................................................................................3
3.2 LED 信号指示灯电路设计 ................................................................................................................8
3.3 气体传感器模块设计 ......................................................................................................................9
3.4 人体热释感应模块 HC-SR505 设计 ..............................................................................................10
3.5 GSM_SIM800 系列模块电路设计 ..................................................................................................11
3.6 实物展示及说明 ............................................................................................................................13
4 系统软件设计...........................................................................................................................................14
4.1 编写语言的选择.............................................................................................................................14
4.2 Keil 程序开发环境 ..........................................................................................................................14
4.3 STC-ISP 程序烧录软件 ....................................................................................................................16
4.4 CH340 串口程序烧写模块介绍......................................................................................................16
4.5 代码简介........................................................................................................................................17
5 系统可靠性设计........................................................................................................................................21
5.1 系统抗干扰性设计 ........................................................................................................................21
5.1.1 硬件抗干扰措施......................................................................................................................22
5.1.2 软件抗干扰措施......................................................................................................................22
5.2 提高元器件的可靠性 ....................................................................................................................23
6 系统测试...................................................................................................................................................23
6.1 焊接.................................................................................................................................................23
6.2 调试过程中发现的问题及解决方法 ............................................................................................23
7 总结与展望...............................................................................................................................................24
8 参考文献...................................................................................................................................................25
谢 辞...........................................................................................................................................................26
附录...............................................................................................................................................................27
附录 1............................................................................................................................................................27
附录 2............................................................................................................................................................28
附录 3............................................................................................................................................................29
附录 4............................................................................................................................................................30
附录 5............................................................................................................................................................31
1
1 前言
1.1 研究背景
随着近年来各个国家对智能化技术的深入研究,在不久的将来,社会上将会到处见
到智能化技术的产品。而智能化电器则会得到更大的普及,它会被安装在家家户户中,
到时候家里所有的电器都会通过一定的技术手段连接在一起,操作者可以通过手机远程
遥控它们,获取家里的一些实时动态,例如人们出门忘记带钥匙了,那么他就可以通过
发送命令来开门。对于目前阶段来说,这系列的技术虽然还没得到普及,但是在一些富
裕的人的家里已经开始实行了,这不是人们对未来的幻想。
因此,引申出来的问题就是:随着电器的增加,功率不断增加,那么发生火灾的几
率也将提高。曾经有人做过这方面的调查,他发现发生在家庭里的火灾几乎都是因为短
路引起的,而造成更严重的损失都是因为处理不恰当。很显然,因为很多家用电器需要
长期使用或者是处于休眠状态的,因为线路老化或者过载,都是极有可能造成短路现象
的。但是我们可以做到的就是在发生灾害后立刻处理,从而把损失最小化。如果你细心
留意,你会发现所有的商场,医院等很多公共场所,都是具有完美的消防设备的。当有
火灾发生,设备会立马感知到,并且通知人来将火苗扑灭,若是此时发现灾情较晚了,
别人也可以马上通知消防队们前来灭火,不会导致火势蔓延从而让其扩散,造成更大的
伤亡。只是在市面上,这种设备很少,甚至能用在家庭里的,就更是寥寥无几。对此,
研究出一款家用的设备,及时的控制灾害,具有重大的研究价值,总之,无论是在白天
还是在夜晚,你离家出门或是在睡觉,安防监控系统都能够尽忠尽职地工作,时刻留意
家中状况,这正是能为家人、家庭、财产所做的最有效的安全保护措施。
1.2 研究现状
据了解,西方的一些发达国家,在火灾监控这部分的工作已经达到了完善的程度,
他们并非是让家家户户都装上安防监控系统,而是在某个区域的中心设置了一个公共的
监控系统,当其范围内某一户发生火灾时,这个系统就可以迅速且精确地检测到其具体
位置,然后自动报警。这样的方式,能够使得在火灾发生的初期就被察觉,从而让消防
员快速赶往火灾现场,能够在火灾形成蔓延之势前被扑灭,减少公民的人身财产的损失。
它得到了广大居民的一致认可,也得到了很好的效果。
2
反观我们国内的情况,就没有那么完善了。如果你细心观察,你会发现很多火灾报
警装置只存在于医院、高楼大厦、大型商场和公共场所里,每一层楼都会在一些固定的
位置放置消防栓,楼梯口的大门都是防火门,天花板顶零星分布着一些自动喷水装置。
诚然,这一系列的措施对于小型火灾能够起到一定的控制作用。但是这样的配置,所花
费的价格也比较高,况且每隔一段时间还要对系统进行升级维护,光是高昂的维护费用
足以让一个普通家庭望而却步。虽然我们国家在这方面起步比较晚,但幸运的是它得到
了广大研究人员的重视,也因而研究出了多种不同型号的安防监控装置,目前也在大力
地发展并完善烟雾检测和温度检测等系统,还研发出许多种不同型号的防火装置,并且
在很多地方发挥了它的作用。总而言之,我们国家在安防监控系统的领域上正在不断地
追赶,寻求新的突破。
1.3 研究目的及其意义
当前阶段,家家户户的电器不断添置,而且人们在外出时期也会有很多电器还是会
处于工作状态,由于线路和设备的老化或者其他种种原因,发生火灾的可能性不容小视,
所以设计一款新型的家庭安防监控系统的任务迫在眉睫。这款安防监控系统能够检测室
内的异常情况,它能迅速做出响应通知操作者,能够在很大程度上减少人们的损失。毫
无疑问,它具有很大的研究价值。
1.4 应解决的问题
1. 广泛性——要求家家户户都可以得到有效的保护。
2. 实用性——要求家家户户的系统能在实际可能发生异常的情况下及时反馈给操
作者,而且需要操作简便容易上手。
3. 可靠性——要求系统所设计的产品经久耐用。
4. 经济性——要求系统造价在一般水平家庭可接受的程度。
2 系统设计方案分析
安防监控系统一般是由控制器,报警装置,监控器件等元器件组成,其中最重要的
毫无疑问就是监控器件,其类型和功能也各不相同,又分为烟雾检测,温度检测等多种
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