宿舍智能防盗防火报警系统毕业设计Word下载.docx

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本文针对宿舍智能防盗防火报警系统，出了一种基于Atmel89C51单片机控制的智能防盗防火报警的设计方案。

智能化寝室防盗防火报警系统集防盗防火功能于一体，可实现自动检测与声光报警功能。

该智能防盗防火报警系统利用传感器技术可以实现人体检测、烟雾检测、人出入情况的检测以及贵重物品的检测，经过信号的处理后，利用ATmel89C51单片机实现自动控制。

声光报警是通过声音和各种光来向人们发出示警信号的一种不会引燃易燃易爆性气体的报警信号。

当寝室现场火灾紧急情况时，火灾报警控制器送来的控制信号启动声光报警电路，发出声和光报警信号，完成报警目的以及实现用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况以及异地监控等功能。

关键词：

智能报警系统；

声光报警；

人体检测；

烟雾检测

Abstract:

basedonintelligentsecuritydormitoryfirealarmsystem,aAtmel89C51basedonsingle-chipmicrocomputercontrolofintelligentsecuritydesignschemeofthefirealarm.Intelligentbedroomanti-theftfirealarmsystemintegratinganti-theftfunctionsoffire,whichcanrealizeautomaticdetectionandaudibleandvisualalarmfunction.Theintelligentsecurityfirealarmsystemusingsensortechnologycanrealizehumantesting,smokedetection,andpeopleofdetectionandvaluablesdetection,signalprocessing,usingATmel89C51microcomputerautomaticcontrol.Acousto-opticalarmsoundandlightthroughawarningsignaltoanotinflammableandexplosivegasignitionofalarmsignal.Whenthedormitoryfiresceneemergency,firealarmcontrollerofcontrolsignalssentoutsound-lightalarmcircuit,start-upandacousticalarmalarmingsignals,andwiththekeyboardinputpasswordalarmsystemworkconditionandremotealarmfunctionsmonitoring.

Keywords:

intelligentalarmsystem;

soundandlightalarms;

humanbodydetection;

smokedetection

1设计任务与基本要求

1.1设计任务

设计一个报警系统（低成本），系统应用于学生宿舍，能自动监视宿舍内的安全情况，有异常情况发生时能立即发出报警和求助信息。

1.2设计要求

1.基本要求

（1）实现人体检测与声光报警功能。

（2）实现烟雾检测与声光报警功能。

（3）用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况。

（4）实现异地监控。

（5）能反映宿舍内人员的进出情况及人数的记录。

（6）宿舍无人时提示锁门。

2.发挥部分

（1）人体检测范围5米左右。

（2）能记录最近几天的宿舍安防情况。

（3）实现网络控制，可在监控点监控多个宿舍。

（4）能检测本宿舍贵重物品的进出情况。

2方案比较与论证

2.1控制器的选择

方案一：

AVR系列单片机内资源丰富，接口也很强大，具有A\D转换等电路，保密性也不错，在很多场合可以替代51系列单片机，但是对位进行操作时，AVR系列单片机并不能直接对RAM中的某位进行位操作，必须通过状态寄存器SREG的T进行中转。

例如对RAM中的R0寄存器的第四位置位，则BSET6；

状态寄存器T置位BLDR0.4：

将T位复制到R0的第四位，显然，AVR对位的操作复杂一些。

方案二：

51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。

它的处理对象不是字或字节而是位。

它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

虽然其他种类的单片机也具有位处理功能，但能进行位逻辑运算的实属少见。

51系列在片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理，使用极为灵活。

这一功能无疑给使用者提供了极大的方便，因为一个较复杂的程序在运行过程中会遇到很多分支，因而需建立很多标志位，在运行过程中，需要对有关的标志位进行置位、清零或检测，以确定程序的运行方向。

而实施这一处理（包括前面所有的位功能），只需用一条位操作指令即可。

51系列的另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。

当然AT89C51单片机也是一个低功耗、高性能CMOS8位处理机，片内含有4KB的可擦写的只读存储器，器件采用ATMEL公司的高精度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51的引脚结构。

芯片内集成了通用的8位中央处理器和FLASH内存，功能齐全。

加上体积小而且价格低廉。

综上所述，在51系列单片机可以满足该设计的情况下，考虑51系列单片机对位处理的简单性，给编程带来了方便，我们选择ATmel公司的89C51单片机作为控制器件。

2.2人体检测传感器的选择

使用微波防盗探测器来检测屋内是否有人，微波防盗探测器是由MOS场效应C3355，电阻和电容组成的高频震荡电路，电路产生微波信号后经过人和物体的反射和原信号产生频移，微小的频移信号经过放大处理后发出报警信号，报警范围实测为7-8米可有效的进行实时探测。

但是电路很复杂，成本较高。

所以放弃此方案。

热释电人体红外传感器它本身不发任何类型的辐射，而且器件功耗很小，隐蔽性好。

价格低廉。

虽然被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收，环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。

但是它的抗干扰性能非常优越。

第一，防小动物干扰，探测器安装在推荐地使用高度，对探测范围内地面上地小动物，一般不产生报警。

第二，抗电磁干扰，探测器的抗电磁波干扰性能符合GB10408中4.6.1要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

第三，抗灯光干扰，探测器在正常灵敏度的范围内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射，不产生报警。

综上所述，考虑使用的方便性，成本的低廉，我们选择热释电人体红外传感器。

2.3烟雾传感器的选择

使用红外光电式烟雾传感器。

这种传感器有以下问题：

（1）受光照时，传感器灵敏度将大大降低甚至失效或误报。

（2）采用调制光时，调制频率不稳定，无法长期工作，且调试过程复杂。

采用MQ-2/MQ-2S气体传感器。

它是一种电阻式烟雾传感器，常应用于家庭用气体泄漏报警器，工业用可燃气体报警器等。

显然这种传感器并不适合于我们本次设计。

方案三：

使用离子式烟雾传感器。

它是通过监测烟雾的浓度来实现火灾检测的，离子式烟雾传感器是一种技术先进，采用低功耗CMOS微处理器，抗外界光线干扰，工作稳定可靠的传感器。

基于此本系统采用方案三，选用离子式烟雾传感器实现烟雾检测。

2.4人出入检测方案

因为我们需要检测人出入的情况，把两对红外传感器必行安装到门框上，两个红外线发送器发射两个的红外线信号，。

如果没有人经过，红外线接收器不会检测到红外调制信号；

相反如果有人经过，发射出的红外信号会被反射回来，红外接收器收到得信号，根据哪一个接收器先接收到信号，从而判人是进，还是出。

当然使用红外线传感器能及时反馈可靠的信息，而红外线传感器拥有很高的灵敏度，单片机一旦接到的红外线传感器返回的信息，便能做出正确的判断。

3系统结构框图、功能框图、示意图

3.1系统结构框图

图3.1系统总框图

3.2系统功能框图

图3.2系统功能图

3.3系统示意图

图3.3系统示意图

4系统硬件设计

4.1单片机最小系统

图3.1单片机最小系统

4.2串行通信电路

PC机与单片机之间的数据传送可以采用串行通信和并行通信二种方式。

由于串行通信方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。

串行通信是单片机与PC机进行通信的主要通信方式,但其适应性较差、传输速度低.单片机的串行口是最常用的端口,对于存在两个或多个串行口的单片机来说,充分利用串行口进行通信是非常重要的.故以选用串行通信实现PC机与单片机之间的通信,在串行通信时，要求通信双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通信介绍了通过串行口实现与PC机的并行通信原理,使其传输速度、适应性、可靠性均有所提高， 

ADM2587E采用isoPower™集成式隔离DC/DC技术，是一款隔离的RS-485/RS-422收发器，可配置成半双工或全双工模式ADM2582E/ADM2587E与其它RS-485接口芯片相比，集成了磁隔离技术和DC/DC电源，是一个真正意义上的单芯片RS-485集成芯片，大大的减少了PCB板面积。

ADM2587E应用电路如图所示

图4.2串行通信电路图

4.3热释电红外传感器模块

人体有恒定的体温，一般在37℃，所以会发出特定波长为10μm左右的红外线。

被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。

红外感应源泉通常采用热释电元件。

这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时将会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后产生报警信号。

图4.3热释电人体红外传感器内部电路

（上图为双元热释电红外检测元件LHI968的内部电路。

它由两个双元热释电陶瓷，感应红外信号，再经场效应管放大输出。

D端的电阻和S端的电容具有抗电磁干扰能力。

信号从S端引出经前级放大，通过47μF电容后再次放大，与设定门限电压进行比较，获得报警输出信号。

47μF电容能够除直流成分，从而消除了使用环境（阳光、灯光、火源泉等）对探测器的影响，后面再加一延时触发电路以便主人设防与撤防。

现在已有专用集成芯片BISS0001实现以上功能。

为了适应主人进门时撤防的需要，设计一报警延时电路。

延时长度须满足：

当人以1m/s的速度从探测器的正前方移动0.2m，不产生报警；

但移动3m应报警，测试速度应能检测0.3～3m/s或更宽的速度范围。

）

人体辐射的红外线聚焦到热释电人体红外传感器的探测元件上，电路中的传感器将输出电压信号，然后经过ISB0001信号处理器的处理，使得输出为高低电平信号，只有这样才可以和单片机89C51直接相连接。

利用运算放大器OP1组成传感信号预处理电路，将信号放大,然后耦合给运算放大器OP2,再进行第二级放大，同时将直流电位抬高为VM（≈0.5VDD）后，将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器，检