家居安全自动报警系统设计

毕业设计（论文）家居安全自动报警系统设计学生姓名：张琴所在系部：电气信息系专业班级：电子信息工程指导老师：日期：二O一三年十月HomefurnishingsecurityalarmsystemdesignByQinzhangOctober2013学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本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和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在年解密后适用本授权书。2、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日摘要随着我国经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，人们对自己生活环境的要求也日益增加，安全、舒适的居住环境成了每个家庭住户必备的生活需求，提出了住宅安全保障的自动化问题。本课题从中国用户的实际情况出发，将传统的报警系统、红外报警系统、可燃气体泄漏报警系统、火灾报警系统等独立的系统进行优化整合。通过单片机进行控制，设计组成一个综合性的全方位的家居安全报警系统。本系统主要包括硬件和软件两部分。在信号检测硬件部分,热释电传感器应用在防盗系统中，温度传感器可以实时监控室内温度，判断险情，CO传感器用于检测室内是否有可燃气体泄漏。西门子的无线通信模块TC35I具有结构简单、可靠性高、便于操作等特点。矩阵键盘用于设定模块的工作状态、液晶显示器实时显示当前的安全状况。当发生紧急情况时，可以实现语音、短信报警。该安全系统具有实时性好，操作简单，具有良好的人机界面等特点。关键词:安全系统传感器TC35IAbstractWiththerapiddevelopmentofChina’snationaleconomy,thelivingstandardofthepeopleisimprovingcontinuously,peoplealsounceasinglymakedemandsofthelivingconditions.Safeandcomfortablelivingenvironmenthasbecomeanessentialfeatureofeveryhouseholdlivingneed,andtheautomationofresidentialsecurityisproposed.FromtheactualsituationofChineseusers,thispaperoptimizesandintegratestraditionalalarmsuchasInfraredalarmsystem,combustiblegasleakagealarmsystem.Firealarmsystemandsoontoformanall-roundcomprehensiveresidentialalarmsystembyusingMCUsystemcontroltoprovidereliablesecurityservices.Thissystemismainlyincludeshardwareandsoftwareparts.Inthesignaldetectionhardwarepart,Phroelectricinfraredappliesinguardingagainsttheftsystem.Thetemperaturesensorisabletomonitorthereal-timeindoortemperatureandidentifydangerouscircumstanceandtheCOsensorisusedfortoxicgasdetection.WecanalsosetthetasksthroughthekeyboardandshowtheworkinginformationthroughtheLED.Thealarmsystemalsohastimelinesswell,thehuman-machineinterfacefriendly,themanagementoperationsimple.Keywords:SecuritySystem;sensor;TC35I1引言随着现代电子技术和通信技术的迅速发展，人们的家居生活正变得越来越舒适便利。然而，生活中总存在这样那样的一些安全隐患：如火灾、煤气中毒、盗窃案件等，严重危害到人们的安全。早期人们安全防范的主要方法是安装防盗门，防盗窗，防盗网等。这样不仅有碍美观，还不符合防火的要求。于是智能家居的概念应运而生。人们利用高科技智能设备来代替原来的物理安防，初期的家庭安全报警系统存在灵敏度不高、效率低、误报率高、功能单一、耗能大等缺点。所以一套高效快捷、安全可靠、灵活方便的报警系统对家庭用户来说非常重要。1.1国内外研究概况美国知名电器生产企业Honeywell公司生产的家庭安全系统具有完善的功能，人性化的服务，实现了对家居生活的全方位控制，带给人们全新的舒适生活体验。Honeywell公司生产的家庭安全系统包括户内外探测部分，楼宇对讲部分，家居控制部分以及网络家电部分。户内外探测部分由红外报警电路，火灾报警电路，煤气报警电路，门磁报警电路组成，涵盖了各类安全报警范围。楼宇对讲部分可以进行户内外、客厅与厨房、浴室的射频对话功能。家居控制部分控制家庭内水电阀门、空调、窗帘、门锁，保证家居能源安全。网络家电部分可以实现智能化家电功能，居住者可以遥控家电工作。国内家庭安全报警系统目前基本上都具有火灾报警，煤气泄漏报警，防盗报警和紧急呼叫报警功能。利用烟雾传感器、温度传感器、红外传感器、门磁电路实现探测功能。同时，部分产品附带安装摄像头，进行二十四小时实时监控。但是在产品质量及功能上与国外还存在一定差距。据市场调查，有少部分市区家庭安装了简易安全报警装置，将报警信息发送到用户指定的，由于产品的质量部稳定，没有采取有效的误报警防范措施，且报警信息又得不到有效的分析过滤，处警也得不到有效的保证，因此防范效果不理想。也有部分小区通过与楼宇对讲系统共有设备及线路，在室内分机并接安全报警装置，将报警信息发送到小区物业的方式来实现家庭安防目的。但是由于各类产品功能原理不同，互相间存在不兼容现象，对报警信息不能进行有效的处理，安防效果不明显。1.2本课题设计的意义本文根据国内外研究现状，研究并设计了基于GSM无线技术的智能家居安全保驾系统，最大限度地满足用户人性化需求。本家居安全报警系统以无线数据通讯模块TC35I作为通讯电路主要器件构建GSM通讯模块、串口通讯模块MAX232用于计算机通讯。本系统具有以下特点：无线控制的智能家居安全报警系统免去了传统有线报警系统在小区和主宅内复杂的布线工作，保障了非小区住户和分散用户的实用，适合于各种家庭住宅。此课题的研究对普及中国家居安防系统居有现实意义。2设计原理及方案根据国内外在家居安防方面上的研究和发展成果，家居安全系统势必向着多功能化发展。结合中国人的居住条件和实际情况，完成一款家居安全系统的设计，需要以下几种方法：（1）用红外线感应器对人体体温的感应；（2）用温度感应器对火焰和室内温度进行感应；（3）用CO气体感应器对煤气进行感应；（4）用GSM模块进行事故发生时的实时通知根据以上方法，设计了硬件系统总体框图：本系统以AT89C51为核心，外设部分由键盘输入模块、LCD显示模块、电源模块、扬声器报警模块、GSM通信模块、传感器感应模块组成。电源模块利用家用220V电压转化为单片机及其外设模块电压，键盘和LCD模块控制输入和输出，设定时间和通讯号码。扬声器GSM通信模块则用于声光报警和短信报警。传感器感应模块组成由热释电红外传感器电路、温度传感器电路、煤气泄漏传感器电路组成，用于探测盗窃、火灾、可燃气体泄漏等情况。2.1单片机AT89C51原理AT89C51LCDRS232串口通信TC35i模块SIM卡扬声器电源键盘热释电红外传感器温度传感器煤气泄漏传感器本设计采用的MCU是C51系列的AT89C51。该单片机以MCS-51为内核，其中包括一个CPU，128B的RAM，32个I/O口，工作频率在33MHz。其引脚排列如图所示：AT89C51管脚功能介绍：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2GSM模块GSM模块TC35I是一个支持中文短信