基于单片机的智能家居防火防盗报警系统毕业设计.docx

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基于单片机的智能家居防火防盗报警系统毕业设计

基于单片机的智能家居防火防盗

报警系统

摘要

随着社会的不断进步和科学技术、经济的发展，人们的生活水平得到很大的提高，人们愈加注重人身安全，因而也对防火防盗措施提出了新的要求。

本设计所做的智能家居控制系统包括室内信息智能监控功能、输入与实时显示功能、声光报警功能等。

本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一防火防盗报警系统。

本设计采用DYP-ME003人体红外感应模块、18B20温度传感器和MQ_2烟雾传感器检测信号，然后将信号传送给单片机处理,实现声光报警。

该系统通过按键对系统的温度和烟雾的浓度进行初始化设置，利用LED显示模块对系统的温度和烟雾的浓度进行实时显示。

该系统结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉，具有一定的实用价值。

关键字：

防火防盗报警18B20MQ_2DYP-ME003

Abstract

Withsociety’sprogressanddevelopmentofscienceandtechnology,economy,people'slivingstandardhasbeengreatlyimproved.Peoplepaymoreattentiontopersonalsafety,thustheyputforwardnewrequirementsforthefireandsecuritymeasures.

Inthisdesign,theintelligentfamily-housecontrolsystemincludesthisfunction:

indoorinformationintelligentmonitoring,theinputandreal-timedisplay,soundandlightalarm,andsoon.Thedesignisafireandsecuritysystem,whichcombinessensortechnologywithmicrocontroller.ThisdesignadoptstheDYP-ME003humanbodyinfraredsensormodule,18b20temperaturesensorandMQ_2smokesensortodetectionsignal.Thesesensorsendthesignalstomicrocontroller.Themicrocontrollerprocessthesesignalanddrivealarmcircuittoachievesoundandlightalarm.Thefirtemperatureandsmokeconcentrationareinitializedinthissystem.,andaredisplayedintheLEDdisplay.Thesystemhastheadvantagesofsimplestructure,stableperformance,conventionaloperation,lowprice,andhasacertainpracticalvalue.

Keywords:

Thefireandsecuritysystem,18b20,MQ_2,DYP-ME003

1绪论

现代化的建筑规模大、标准高、人员密集、设备众多，对防火要求极为严格。

随着我国经济建设的发展，各种高层建筑、大中型商业建筑、厂房不断涌现，对消防报警系统提出了更高更严的要求。

为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，保卫社会主义现代化建设，在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门，火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。

工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全而且也直接关系到各种消防设施能否真正发挥作用。

因此，火灾报警系统的设计显得尤为重要。

火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，提醒人们注意火灾的发生。

我国的火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。

目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。

而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种简单的、廉价实用的火灾自动报警装置。

除了火灾给人们带来生命财产安全，意外入侵也时刻威胁着人们的人身安全。

从现代人们住宅发展的趋势来看，现代人们住宅主要是向群体花园式住宅区发展，向高空中发展，一般都是一个住宅区有几栋至几十栋以上，但目前市面上所拥有的家庭电子防盗报警器，只能用于单一的住宅单元，不利于统一管理，而且也不能满足现代住宅区的发展要求，所以很有必要对家庭电子防盗报警器进一步完善和提高。

本设计就是为了满足现代住宅防火防盗的需要而设计的家庭式电子防火防盗系统。

2系统总设计

2.1设计内容与要求

（1）本设计包括硬件和软件设计两部分。

模块划分为数据采集模块、键盘控制、报警等子模块。

（2）本防火防盗报警系统由温度传感器、烟雾传感器、红外人体传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关控制管理软件组成。

用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、报警等功能。

（3）系统可实现功能。

当发生火灾时，温度传感器和烟雾传感器分别检测到火灾的温度和烟雾的浓度，经过A/D转换成数字信号送至单片机，单片机处理运行后驱动报警电路，实现声光报警，LED显示温度和浓度值。

当有人闯入时，设置在检测点上的红外探头探测到人体辐射出的红外能量，经过相应的处理传送至单片机，实现报警功能。

2.2系统设计的总体思路

此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。

单片机应用系统也是由硬件和软件组成。

硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。

单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。

从设计的要求来分析须包含如下结构：

温度传感电路、烟雾传感电路和红外热释电传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成：

他们之间的构成框图如下图2.1所示：

图2.1防火防盗报警系统结构框图

温度传感器DS18B20采集的数据为数字信号，可以直接发送至单片机进行处理。

烟雾传感器MQ-2气体传感器输出的信号一般比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求。

MQ-2半导体烟雾传感器属于电阻型，因此只需串联一个参考电阻，再经过一个放大电路即可发送给ADC0804采集，信号经过A/D转换模块后传送进入单片机进行处理。

红外人体传感器DYP-ME003输出信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示无人入侵。

单片机内部程序中预先设定报警临界值，包括温度过高报警和气体浓度过高报警。

单片机正常工作后，判断所接收到的数据是否达到报警临界值，如果到达报警值单片机控制蜂鸣器和LED灯进行报警，如果没有达到报警值单片机继续接收并处理新数据。

如果单片机接收到非法入侵信号，直接报警。

单片机实时向数码管输出显示信号，数码管显示周围环境温度和气体数值。

3方案论证与比较

防火防盗系统一般由火灾探测器、入侵探测器、报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。

它的最简单形式就是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是火灾探测器、入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。

方案一：

利用固定点电话联网防火防盗报警系统来实现家庭防火防盗报警，该系统由编程主机、探测器、和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网计算机可通过电子地图、数据库、计算机语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖消防大队或派出所（巡逻大队）经历分布，及时调动警力做出快速处理。

方案二:

通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和声音报警器的启动，实现声光报警。

通过比较，方案二能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，且成本低，固本设计选择方案二。

4系统硬件结构

4.1整体硬件设计思路

本设计的智能家居防火防盗系统是由AT89S52单片机为主控制芯片，使用温度传感器、烟雾传感器和红外热释传感器采集信息，同时将采集的信息传输给单片机，实现声光报警，温度和浓度显示。

如图4.1所示：

图4.1硬件结构框图

4.2单片机电路AT89S52

4.2.1主要性能参数

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。

片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。

在单晶片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

主要性能参数：

兼容MCS51指令系统；8k可反复擦写1000次FlashROM；32个双向I/O口；256x8bit内部RAM；3个16位可编程定时/技术器中断；时钟频率0—24MHz;2个串行中断;可编程UART串行通道;2个外部中断源;共6个中断源;2个读写中断口线;低功耗空闲和掉电模式。

4.2.2管脚说明

本设计选用AT89S52作为主控芯片，其管脚如图4.2所示。

图4.2AT89S52的管脚图

1.主要引脚功能说明：

（1）1～8脚：

P1口。

P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可以驱动（接收口及输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流。

（2）与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和触发输入（P1.1/T2EX）。

P1.0：

T2，定时/计数器2外部计数脉冲输入，始终输出；P1.1：

T2EX，定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制。

（3）Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。

（4）第9脚：

RST。

复位引脚。

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片复位。

（5）10～17脚：

P3口。

P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。

对P3口写入“1”时，他们内部上位电阻拉高电平可作为输入端口。

此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流I。

（6）P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表4.1所示：

表4.1P3口的第二功能

端口引脚

第二功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

INT0（外中断0）

P3.3

INT1（外中断1）

P3.4

T0（定时/计数器0）

P3.5

T1（定时/计数器1）

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）

此外，P3口还接收一些用于Flash闪速记忆体编