电子专业毕业设计基于单片机的住宅防盗防火报警系统设计

毕业设计题目基于单片机的住宅防盗防火报警系统设计1摘要本文介绍了住宅智能化中的防盗防火报警系统。住宅防盗防火报警系统是将防盗防火功能结合到一起，同时完成盗情和火情的检测，并且实现自动报警功能。其中盗情检测由红外探测与微波探测器构成的双鉴探测器完成，而火情检测由光电感烟探测器，温度探测器和一氧化碳探测器集为一体的复合式火灾探测器完成。当防盗探测器或防火探测器检测到险情的时候，向单片机发出中断申请，再由单片机控制报警电路，实现自动报警。本系统具有密码识别功能，只有通过键盘输入正确的密码才能控制系统的开闭。密码并不是唯一的，可以修改以及更换。本系统还配置了备用电源以及具有断电和掉线自诊断功能，增强了系统的安全性和稳定性。此外系统还从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，能够让系统可靠的完成工作。时代在发展，社会在进步，人们对生活质量的追求也在日益增长，特别是住宅方面，不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求，智能住宅的安全防范系统也应运而生。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了住宅的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。关键词:防盗防火；传感器；单片机控制；智能报警系统。2前言随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，人类开始迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会，人们对工作、生活等环境的要求也越来越高，开始出现了诸如智能化仪表、智能化家电、智能化汽车、智能化小区等具有不同智能程度的产品、设备、工具甚至工作环境和生活环境，并且呈现出高速发展的趋势。伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史趋势。其中正在兴起的智能小区建设热潮，反映和适应了国际社会信息化和智能化的发展要求，是21世纪的新概念住宅。目前住宅小区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。本文所要介绍的住宅防盗防火报警系统，正是在智能化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并开发的。系统的首要任务是根据住宅小区的类型、使用功能及防护风险等要求，通过运用多传感器探测、及单片机控制，数据通讯等技术形成智能报警系统，达到保障小区用户生命和财产安全的目的。3目录摘要及关键词……………………………………………………………………2前言………………………………………………………………………………3目录………………………………………………………………………………4一、设计目的……………………………………………………………………51.1设计要求……………………………………………………………………51.2设计意义……………………………………………………………………5二、设计方案……………………………………………………………………62.1方案的设计…………………………………………………………………62.2系统工作过程………………………………………………………………7三、用户端自动报警器设计……………………………………………………113.1自动报警器总体电路设计…………………………………………………113.2系统电源设计………………………………………………………………12四、用户端探测器设计…………………………………………………………84.1防盗探测器设计……………………………………………………………84.2防火探测器设计……………………………………………………………9五、用户端报警器软件部分……………………………………………………145.1控制模块程序设计…………………………………………………………145.2子程序设计…………………………………………………………………15结束语……………………………………………………………………………17参考文献…………………………………………………………………………18致谢………………………………………………………………………………19附录………………………………………………………………………………204一、设计目的1.1设计要求本文设计的系统是一种新型的电子安全报警系统，该系统的设计是将电子探测与智能控制相结合，通过对住宅各个不同部位的不同类型探测器进行监测与控制，当出现异常情况时报警，以便通知工作人员进行相应的处理。实现小区智能化监控。本住宅防盗防火报警系统具有以下特点和功能:系统采用模块化设计；前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态。并能够可靠地进行盗情、火情检测报警。报警完毕自动回到警戒状态，等待下一次报警；用户端自动报警器可检测探测器或传输线路发生的故障(如探头断线或掉电等)；系统开关机采用密码控制且允许修改密码；用户端自动报警器内提供备用电源，确保系统在停电时也能继续工作。1.2设计意义本课题根据住宅智能化的发展现状及其发展趋势，研究并设计了一个比较完整的基于单片机的住宅防盗防火报警系统系统。该智能报警系统主要包括用户端探测器、自动报警器、电源自动切换等组成部分，并引入模块化思想，从而使系统整体更简洁、完善。住宅智能化是我国未来智能住宅建筑的重点发展方向，而智能防盗、防火报警系统又是当前智能报警领域的技术热点，虽然这方面的资料比较多，但是只是单纯含防盗或防火功能，并且这些报警器的误报率比较高，即使有部分产品的性能较好，但是价格又比较昂贵，并且受距离和容量的限制。因此，开发一套功能和结构合理、包含多种技术和功能的高性价比的新型报警系统具有重要的现实意义。5二、设计方案2.1方案的比较及确定方案1：根据系统拟达到的总体功能，将其划分为以下功能模块:各前端探测器和传感器、自动报警主机、各输入输出设备等。防盗探测器：选择红外探测器，价格低，性能稳定；防火探测器：选择一氧化碳探测器，温度探测器；系统微处理器：选择8031。需外接程序存储器；输入输出设备：包括键盘、报警蜂鸣器、按钮或开关、各类指示灯等。方案2：系统总体构成包括用户端探测器、用户端报警器、密码电路等几个模块。防盗探测器：本方案选择的防盗探测器是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器，较以往的微波或红外单信号探测器，其误报率明显下降；防火探测器：防火探测器是由光电感烟探测、温度探测和一氧化碳探测构成的复合型火灾探测器。多传感器设计思想解决了传统防火探测器一直存在的误报率高的问题，增强了火灾探测的可靠性。根据本次设计的要求，以及两个方案的元器件对比，选择方案2。系统组成框如图2-1所示。指示灯开关量的输入用户端自动报警器AT89C51模拟量及传感器信号密码电路报警电路看门狗电源电路输入输出电路图2-1住宅防盗防火系统总体框图2.2系统的工作过程用户端的防范现场，一旦有人入室盗窃或发生火灾等紧急情况时，与之相应6的报警探测器(各种防火、防盗及手动报警按钮等)则立即向用户端自动报警器发出报警信号。接到警情事件后，自动报警器立即进行确认(多次巡检中断信号)，若50s后无人解除警情同时警情确认无误后，进行事件的现场声(蜂鸣器)、光(LED)报警。在用户端自动报警器的面板上设有LCD显示器、键盘以及三色警灯(LED)，三色警灯分别指示火灾或红外/微波双鉴的防火防盗报警、正常工作及系统出现故障的状态，即报警灯(红)、工作灯(绿)和故障灯(黄)。用户端报警器同时具有探头故障报警功能，避免由于探头掉电而漏报，出现故障时点亮故障灯;如果判断探头掉线或被剪断，则声光报警。如果出现误触发而报警时可以通过触发延迟时间(50s定时器)去解除，另外用户端自动报警器还具备状态信息(如有无交流电、备用电池电量是否不足等)检测的功能。7三、用户端自动报警器设计3.1自动报警器总体电路设计自动报警器组成框图如图3-1所示，主要包括探测器模块、键盘/密码显示模块以及电源模块。本节着重介绍与报警器电路相关的硬件电路设计。用户端自动报警器CPUAT-89C51逻辑与非门逻辑与非门热释电红外探测器CO探测器温度探测器光电感烟探测器微波探测器LCD显示电路备用电源看门狗电路键盘密码控制电路通讯接口输入输出控制电路紧急呼叫按钮LED指示灯报警蜂鸣器报警电路开关电路图3-1用户端自动报警器组成框图自动报警器电路如图3-2所示。时钟电路由两个30P的电容和12MHz的晶振构成。复位电路由电阻、电容、二极管和按键开关构成，具有上电复位和手动复位的功能。单片机的0INT、1INT分别与盗警、火警传感器相连，实现各种警情的采集。822uFHELPBUZZER12XTAL112MHz12LED(RED)1KΩ30pF30pF12LED(YELLOW)1K1K12LED(GREEN)I/O41I/O62COM3I/O74I/O55INH6VEE7VSS8C9B10A11I/O312I/O013I/O114I/O215VDD16CD4051ABRSTRXDTXDALARM0ALARM1P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1P2.0BP2.7P3.4+5Vp1.01p1.12p1.23p1.34p1.45p1.56p1.67p1.78RST9p3.0(RXD)10p3.1(TXD)11p3.2(INT0)12p3.3(INT1)13p3.4(T0)14p3.5(T1)15p3.6(WR)16p3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20(AD8)p2.021(AD9)p2.122(AD10)p2.223(AD11)p2.324(AD12)p2.425(AD13)p2.526(AD14)p2.627(AD15)p2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31AD7(p0.7)32AD6(p0.6)33AD5(p0.5)34AD4(p0.4)35AD3(p0.3)36AD2(p0.2)37AD1(p0.1)38AD0(p0.0)39VCC40AT89C51+5V+5VAX1X2VCCP2.1P2.2X3X4P1.7200ΩP2.3P1.7图3-2自动报警器电路3.2系统电源设计本系统主电源采用直流电源5V和+12V供电，原理图如图3-3所示。电源部分由MC7805/MC7905/MC7812构成，变压器输出经桥路整流，电容滤波，送入MC7805/MC7905/MC7812输入端，最后输出5V/+12V直流电。备用电源作为主电源对单片机系统供电的补充，可以使单片机系统在工作期间，不致因电网突然断电，导致计算机系统RAM中的数据丢失而中断工作，更主要的是它可以避免因电源中断造成整个计算机系统的瘫痪。电网正常工作时给充电电池充电，电网断电时给稳压块供电。9图3-3电源原理图Trans～220VBridge1S2200uFC1Vin1GND2+5V3MC7805100uFC3+5V+12V100uFC7BT0.1uFC2Trans～220VBridge2S2200uFC50.1uFC6Vin1GND2+12V3MC78120.47uFC40.47uFC8100uFC7TransBridge2S2200uFC50.1uFC60.47uFC8Vin1GND2-5V3MC7905-5V～220V10四、用户探测器的设计探测器电路部分包括防盗探测器电路与防火探测器电路两大部分，其中详细设计了热释电红外探测器电路和光电感烟探测电路。由多种类型传感器实现多元信号综合检测是本系统中探测电路部分的基本设计思想，多元信号检测一方面可以有效完成盗情与火情的实时监测任务，另一方面大大降低了探测器部分的误报率，提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。4.1防盗探测器设计防盗探测器是由热释电红外探测器与微波探测器组成的双鉴探测器，较之以往的红外或微波单信号探测器，其误报率明显下降，原理示意图如图4-1所示。用户端自动报警器AT89C5174LS00与非门热释电红外