家庭防盗报警系统设计.docx
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家庭防盗报警系统设计
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娄底职业技术学院
毕业论文
家庭防盗报警系统设计
姓名：
罗斌
指导老师：
聂春雷
系名：
电子信息工程系
专业：
计算机网络技术
班级：
11计网楼宇大1班
二0一三年十二月二十八日
摘要
随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高与安全意识的加强，家庭、企业、机关等场所的安全防范和自动报警系统的研究与设计日益被科研单机和生产厂商所重视。
本文介绍了入侵探测与智能报警系统的原理及组成，通过传感器的检测和电话自动拨号实现智能报警。
本系统采用红外探测元件对入侵信号进行捕获，当有入侵信号时，由单片机控制中心（AT89S52）发出相应信号控制电话接口电路，自动拨打预设电话号码进行报警；系统的语音电路可进行12s录音，对警情进行说明；同时进行扬声器报警，可以起到震慑入侵者的作用。
关键字：
入侵探测；智能报警系统；自动拨号；AT89S52单片机
Abstract
Accordingtotheofscience&technology,theimprovementoflivingstandard,andtheenhancementofpeople'ssecurityconsciousness,thesecurityandresearch&designofautomaticalarmingsystemofsuchplacesashomes,enterprisesandorganshasbeenhighlyfocusedonbyinstitutesandproducers.
Thispaperintroducestheprincipleandconstitutionofinvasivedetectionandautomaticalarminordertogetautomaticalarmthroughtheinspectionoftransducerandtelephoneautomatic-dialsystem.Thesystemapplyinfrareddetectioncomponenttocatchinvasivesignal.Whenasignalbreaks,therelativesignalsentbySCM（AT89S52）willcontrolthephonecircle,anddialthephoneautomaticallytoalarm.Therecordedcirclecanrecordfor12secondsanddescribethealarmingsituation.Atthesametime,itcanalarmbyloudspeakersystem,whichcanfeartheintruder.
KeyWords:
invasivedetection;alarmingsystem;automaticdialing;AT89S52
目录
前言.........................................................1
第1章国内外研究概况......................................2
1.1住宅智能化的概括.........................................2
1.2智能小区的重要性.........................................4
1.3我国住宅智能安全防范系统展望.............................5
1.4论文主要工作概述.........................................5
第2章防盗报警系统.........................................7
2.1系统概述.................................................7
2.1.1系统功能.............................................7
2.1.2系统组成.............................................8
2.2防盗报警系统的总体方案设计...............................8
2.3防盗报警系统的功能及工作过程.............................9
2.4防盗报警设备安装注意事项................................10
第3章探测器系统构成及原理........................11
3.1探测器..................................................11
3.2报警控制中心............................................13
3.3报警信号传输............................................13
3.4管槽敷设................................................13
第4章防盗报警设计................................14
4.1防盗探测器电路设计......................................14
4.1.1热释电红外线探测器..................................15
4.1.2微波探测器..........................................19
4.2报警器硬件设计..........................................21
4.2.1主机电路设计........................................21
4.2.2报警器时钟电路......................................22
总结...........................................................23
致谢...........................................................24
参考文献.......................................................25
前言
随着计算机的普及和信息技术的迅猛发展，人们己不满足于传统的居住环境，对家庭及住宅小区提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小区，并迅速在世界各地发展起来。
人们对居住环境要求的日见增高，体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。
家庭及住宅小区智能化的定义，在国际上至今尚无一致的定义，一般认为，在现代化的城乡住宅小区内综合采用微型计算机、自动控制、通信与网络及智能卡等技术，建立一个由住宅小区综合物业管理中心与安防系统、信息通信服务与管理系统和家庭智能化系统组成的“三合一”住宅小区服务与管理集成系统，最终目的是使每一住户得到满足其要求的最佳方案。
国家建设部规定，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。
本文所要介绍的智能防盗防火报警系统，正是在智能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，为保障小区人身财产安全，通过运用多传感器探测、双音多频远程数据传输（DTMF）及计算机通信等技术综合形成智能报警系统，从而达到保障小区安全的目的。
双音多频（DTMF）信令的传输速度，使得它广泛应用于各种通信和控制系统中。
DTMF信号收发芯片的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号：
接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。
当遇到盗窃、火灾等各种险情的时候，该系统可以通过电话网络自动向相关部门发出语音求救信号，从而达到保护用户生命财产的目的。
第1章国内外研究概况
在社会信息化进程日益发展的今天，信息技术应用己渗透到人类生存、活动的各个领域，在建筑领域，人们的现代生活、工作对居住和办公的建筑环境不仅要求前言舒适健康、安全可靠、高效便利，同时还要适应信息化社会运用科技手段和设备的要求。
但是经济的发展也带来了相当大的负面影响。
城乡收入差距、区域收入差距进一步拉大，以及流动人口的迅速增加，社会保障制度的不健全，盗窃、抢劫等刑事案件也呈现出了增加趋势。
人们越来越渴望有一个安全生活的空间。
犯罪分子的作案手段越来越高明，甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种以人防为主的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求。
因此，人们的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，我们称之为技术防范。
因为技术防范能够及时发现各种案情，并为案件的破获提供有力的证据，所以，越来越受到人们的重视。
与此同时，随着生活水平的提高，液化石油气、管道煤气进入了更多人的住宅里，各种家用电器也得到了广泛的使用，但是，人们在享受这些现代化设施带来的便利的时候，却也增加了火灾隐患。
如果一个小区实现了智能化管理，管理人员就可以快速有效地完成对小区的智能管理，诸如各种盗窃、火灾等报警数据的采集，管理中心对各种警情的及时处理等。
1.1住宅智能化的概括
智能化住宅是信息化社会的产物，住宅智能化的内容一般包括：
住宅安全自动化（SA），通信自动化（CA），保健自动化（HA）和管理自动化（MA），因此也称为4A系统。
所谓智能化小区，即是通过一个高度集成的通信和计算机网络，把住宅小区安全防范系统、物业管理系统、公共服务系统、信息系统连接起来，建立集成平台与信息处理控制中心，各个系统独立运行又共享网络硬软件资源，实施智能化与最优化，为住户营造一个安全、自由、舒适的现代居家生活环境。
智能小区是在智能化住宅的基本含义中扩展和延伸出来的，小区管理最为重要的内容之一是确保住宅、住户安全。
现代居住的格局，邻里之间的来往越来越少，家庭生活隐密性、封闭性越来越强。
所以说，小区的安防系统和智能管理系统是现代化小区管理不可缺少的有机组成部分。
考虑设备成本与集中管理的需要，可将周界报警探测系统、
住宅联网报警系统加以集成和综合，构成综合防范体系。
由此，居民住宅应当设置安全防范报警系统，对火灾、盗窃、入室抢劫等做到早发现、早报警，通过社会力量和科技手段来提高家庭抵御各种意外情况的能力。
现代安防监控系统己有了新的概念，通常称为安全。
自动化SAS（SecurityAutomationSystem），并与防火自动化系统FAS.（FireAutomationSystem）共同构成智能建筑系统最底层的系统。
目前国外发达国家己逐渐形成一个集安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。
安全技术防范行业真正形成行业规模是在第二次产业革命中即1950年一1971年，首先在美国、英国等国家形成，像ADEMCO（安定宝）；VICON（维康）；CHUBO（集宝）；AMERICADYNAMIC（A.D）等。
60年代视频图像技术，70年代计算机数字技术。
80年代生物识别技术以及90年代国际互联网技术的应用，使安防行业得到快速发展,
西门子楼宇科技公司针对社区住宅及分散型小型建筑安全防范的实际情况，充分结合社区住户本身，最新推出一了GuartoEasy新型安全防范系统。
西门子楼宇科技公司的最新产品GuartoEasy将视频监控、音频对讲监听、防盗报警（有线或无线连接方式）、火灾探测、危险气体探测等多种警告方式（声光，无线，拨号）结合起来，对社区住宅及分散型小型建筑进行全方位的安全防范。
GuartoEasy采用总线式结构，符合安防系统的暴露线路最短的原则。
通过适配器可以接入各种信号（电压，触点等），可以连接防盗探测器，震动探测器，气体探测器，火灾探测器，紧急按钮，门禁触点等各种探测器，能够适应各种情况。
在线路上，可以接入中继器实现探测线路的延长，从而更好的适应环境。
就智能住宅中的火灾报警而言，目前出现的大型组合火灾报警系统或智能火灾报警系统，一般是根据灾前检知的光、热、烟、气、味等个别异常或是否达到某种阈值来做出判断的多阈值系统，多传感元件火灾探测器是智能型的装置，使用三种不同类型传感元件的探测器记录模拟量火拟量转换成数字信号，然后，探测器利用数值算法判定是否存在火灾危险。
现在世界各国都在致力于研究和开发能早期预报火灾的火灾探测方法和设备，如利用神经网络所具有的自学习和自适应等特点，就可组成智能火灾探测系统，提高火灾探测系统的检出率，增进系统的可靠性。
1.2智能小区的重要性
在我国，小区安全防范报警系统已成为智能小区中实现安全管理的重要系统，根据我国建设部的规定，主要包括电视监控、防盗报警、求救求助、煤气泄漏报警、消防报警等内容。
该系统是一种比较完善的安全防范系统，通过在可视对讲的基础上，不断扩展主机功能，增设室内分机用于接收室内各探测器的报警信号。
室内分机有多个探测器接口，可接收感烟探测器、温度探测器、红外及微波探测器、煤气泄漏探测器等传来的报警信号。
我国智能住宅安防系统相对国外来讲，是有较大差距的。
现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于防盗窗、防盗门，虽有一定的防盗作用，在灾害发生的情况下，使逃生更加困难。
另外，小区安全措施不足；居民安全意识有待增强；安全防范系统也急需普及。
在我国，以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头在近几年内也形成了一股智能化住宅热。
目前，公安部、建设部均要求智能住宅小区必须具有安防系统。
大连市华乐一环海花园全部住宅均设计有国内一流的家居安防系统。
家居安防系统包括四部分功能：
幕帘式电子栅窗、智能门禁管理、紧急呼救和误报自解除功能。
该系统采用独立的不间断电源供电。
当住户家居安防系统断电时，自检系统会自动向保安中心报警。
保安中心计算机还会始终记录每一户住宅的家居安防系统是否处于设防状态。
室内装有震动报警头（可以检测破坏门时的震动）、红外微波双鉴式报警头（可以检测室内是否有人）及报警控制器。
报警控制器以MCU为核心，可以检测两个报警头输入信号，可以设置新密码，可以接收遥控器输入信号，可以实现声、光报警或把报警信号通过电话线送到110。
系统中还配备了8Ah的充电电池，以保证在断电或电源被破坏时系统正常工作。
可以预见，智能住宅、智能小区将成为21世纪建筑业的发展主流。
特别是在我国，随着人们生活水平的日益提高，住宅小区是否智能化，安防系统是否完备、可靠将成为评价住宅小区的重要指标。
1.3我国住宅智能安全防范系统展望
智能化住宅和智能小区近几年来在全球以及在中国的快速发展是信息技术发展寻找更广阔的市场结合点的必然结果，是IT产业向传统住宅产业以及人们生活渗透的必然结果。
智能化住宅和智能小区建设目标是向人们提供“方便快捷的信息通信、安全舒适的住宅环境、高效便利的物业管理”。
发展智能住宅小区是住宅产业现代化的必然选择。
按智能技术开发的功能和作用的不同，智能小区中报警系统应用一般体现在探测智能、监控智能和抗干扰智能三个主要方面。
以火灾报警为例，探测智能是通过探测器中的微处理器进行的，它不但对火灾信号直接进行检测、分析和信号处理，而且对环境的变化可及时做出响应，并利用软件中建立的算法进行综合比较，自动调整运行参数，做出恰当的智能判断；监控智能则是由探测器中计算机自身的软件（程序块）来完成的，监控程序周期地运行，使系统始终保持良好的使用和维护状态。
将来的火灾探测报警系统的发展方向是智能寻址式（也称模拟量）系统，目前欧美已有一些国家正在大力研究无线火灾探测报警系统，随着时间的推移，这种产品在我国也会发展成为主流。
如今，随着我国经济的不断腾飞，人民生活从小康向全面小康转变，大件耐用消费品己大量进入寻常百姓家，因此人们会有更强的安全意识，逐渐接受在住宅内装设质优价廉、功能完善的安全防范系统。
同时人类已经进入二十一世纪，智能住宅己开始引起人们的关注。
作为智能住宅的一个组成部分，安全防范系统也必将向多功能、全方位、综合性、智能化方向发展。
1.4论文主要工作概述
针对国内外的发展情况，可见住宅智能安全防范系统是我国未来智能住宅建设的重点发展方向。
本课题要设计的智能住宅防盗防火报警系统是依托公共电话网做传输媒体的电话报警系统，与传统的区域报警系统相比，它具有传输距离远、硬件简单、安装方便的优点，而对于实行物业管理的居民区以及机关、事业单位的办公区则采用分户对值班室的联网方案。
本课题所设计的防盗防火报警系统符合国家建设部对普及型住宅小区的要求，实现功能包括：
能对住宅的火灾、有害气体泄露等实行自动报警；还能对盗窃以及入室抢劫实行自动报警；住宅设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制；用户端自动报警装置对双音多频（DTMF）编、译码器控制，使住宅通过电话网实现与相关部门（小区管理中心或110/119报警台）之间的数据交换。
用户端的智能防盗防火系统包括探测器、自动报警器及输出等组成部分，并将模块化思想引入此系统，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。
课题重点设计了前端探测器部分和自动拨号报警部分，详细分析了红外防盗探测器的工作原理，最终完成了防盗防火的自动拨号报警功能。
第2章防盗报警系统
2.1系统概述
用物理方法和电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并辅助提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取的对策的系统，称为防盗报警系统。
防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。
一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，便于迅速采取应急措施。
2.1.1系统功能
防盗报警系统功能
防盗报警器采用无线/有线传输方式，技术先进、性能可靠、使用非常方便，充分体现人性设计的特点，它的安装使用给用户和政府指挥中心带来方便与安全。
（1）防盗、若有非法入室盗窃者，立刻现场报警，同时向外发送报警信号（同时向政府指挥中心报警，显示画面上一目了然，城市那个地方发生了警情！
）。
（2）防窃若遭遇坏人入室抢劫，可即时发送报警信号。
（3）求助可用于家中老人、小孩意外事故和急病呼救报警。
（4）防火通过烟感探测器及时探测室内烟雾，发出失火警报（同时向政府指挥中心报警，显示画面上一目了然，城市那个地方发生了警情！
）。
（5）防可燃气体中毒能够探测到煤气、液化石油气、天然气等气体的泄露，及时报警。
（6）全自动报警一旦发生警情，主机自动循环拨打设置电话，如联网向报警中心报警，或者发出语音报警信号。
（7）远程监听接通报警电话后可即时监听和判断室内现场动静，以便可采取行动。
（8）异地遥控主人在异地远距离通过手机或电话对家中主机进行布防或撤防等操作。
还可以部分布防，比如人在家里客厅撤防，阳台窗户布防。
（9）城市应急中心联网报警中心可以管理100万户人家，也就是说可以管理400万人口的城市，无论这个城市的任何一户人家和公共设施需要安全的地方放生，盗窃事件，失火事件，公共安全事件，住户主人和城市指挥中心都可以第一时间知道警情，并采取主动措施防犯于未然。
2.1.2系统组成
防盗报警系统有简单系统和复杂系统之分，有多个入侵探测器加上一个报警主机构成最基本的系统。
若干个基本系统通过计算机构成区域性报警网络，区域性报警网络有可互联成城市综合监控系统。
系统基本组成主要有各类探测器、报警开关和按钮、报警主机、处警装置等。
2.2防盗报警系统的总体方案设计
智能住宅防盗防火智能报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况，根据我国住宅建设的实际情况，以及各相关方面的协调发展状况，为满足新时期居民的居住要求，真正实现智能化报警的要求来确定的。
本防盗防火报警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、智能控制和电话通讯技术相结合，从而形成一个两级联网通讯的防盗、防火报警系统。
系统总体构成包括防盗防火探测器、用户端自动报警器、自动拨号和语音电路，系统组成框图如图5-1所示。
图5-1智能住宅防盗防火报警系统组成框图
用户端自动报警器安装于居民住宅，用于对居民住宅各个不同部位的不同类型探测器（红外、微波、光电感烟、温度、一氧化碳）进行监测与控制，并对从各个探测器采
集来的数据进行处理。
当出现异常情况时，通过家中的电话线路自动拨号报警，并与中央控制器建立联系，将相关信息传送至中央控制器中。
系统不需要另外占用电话线路，当有报警信号时，报警电话享有电话线路的优先权。
2.3防盗报警系统的功能及工作过程
智能住宅防盗防火报警系统具有以下特点和功能：
（1）系统采用模块化设计。
（2）前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态，经确认后及时通报给中央控制器。
并能够可靠地进行盗情、火情报警，通过电话线拔打预先设置的1-6组电话/手机号码（小区监控管理中心电话、用户个人电话、用户单位电话、盗警电话110、火警电话119、紧急呼救电话），进行语音报警。
报警完毕自动回到警戒状态，等待下一次报警。
（3）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），并可向中央控制器报告故障情况。
（4）系统开关机采用密码控制且允许修改密码，防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性。
（5）用户端自动报警器内提供备用电源，在没有市电的情况下，交直流供电自动切换，确保系统在停电时能继续工作。
用户端的防范现场，一旦有人入侵或发生火灾等紧急情况时，与之相应的报警探测器（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，同时用户端自动报警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码，进行语音报警。
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）。
正常时LCD显示时间，事件发生时锁定显示当时的时间。
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（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）上报的功能，可以对预设的普通电话、手提电话实现报警。
2.4防盗报警设备安装注意事项
（1）检查探测器的安装角度、探测范围，并进行步行测试（步行指示灯测试后应关闭），检查室外周界报警探测装置形成的警戒的警戒范围有无盲区。
（2）检查探测器独立防拆保护
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