家庭智能安防系统的设计安装与调试

安徽三联学院毕业论文家庭智能安防系统的设计、安装与调试摘 要：随着家用电器和管道燃气进入千家万户，所带来的使用不正确和设备质量问题，从而导致燃气泄露、火灾问题频发，成为威胁广大人民群众生命财产安全的重大隐患。本文从家庭安防角度出发，试图设计智能安防系统。本文所涉及的家庭智能安防系统突破性的加入了火灾报警、燃气泄露报警等监控模块，当室内烟雾浓度或燃气浓度达到危险报警值时，发出报警信号。并能迅速采取应对方法，将造成的损失降到最低。此外该设计还增加了防范非法入侵报警功能，是名副其实的智能安防系统。关键词：智能安防；危害；监控；报警；0Design, installation and debugging of the smart home security systemAbstract: As household electrical appliances and gas pipelines into homes, it brings about by the use of incorrect and equipment quality problems, resulting in gas leakage, frequent fire problem, became a threat to the people life and property safety hazard. from the perspective of family security this article tries to design intelligent security systems.In this paper, the home intelligent security systems involved breakthrough joined the fire alarm, gas leak alarm monitoring module, such as when the room smoke concentration or gas concentration to dangerous alarm value, the alarm signal. And rapidly take response to minimize losses. In addition the design also increased the against illegal intrusion alarm function, and it is truly intelligent security systems.Keywords：intelligent security; Harm; Monitoring; Call the police;1目 录1.前言11.1课题的来源及背景11.2家庭智能安防系统现状调查11.2.1家庭智能安防系统的发展过程11.2.2家用智能安防系统在国内的发展情况21.3研究内容和意义21.3.1研究内容21.3.2研究意义22.方案论证32.1系统概述32.2方案分析32.2.1检测电路32.2.2 A/D转换电路42.2.3控制芯片的选择42.2.4显示电路的选择42.2.5键盘电路、报警电路的选择42.2.6排气电路的选择52.3系统方案的确定53家用智能安防系统的硬件设计63.1检测电路模块设计63.1.1火灾、燃气泄露检测电路的设计63.1.2非法入侵电路63.1.3信号放大电路73.2 A/D转换电路设计83.3单片机控制模块设计113.3.1时钟电路与复位电路的设计思路133.4系统监视模块153.4.1 8255A接口电路153.4.2 声音报警电路183.4.3键盘电路183.4.4 显示电路193.4.5 排气电路193.4.6 小区联动204.安装与调试214.1非法入侵报警模块的安装与调试214.2气体烟雾报警模块的安装与调试22结论与展望23参考文献241.前言1.1课题的来源及背景房地产业的迅猛发展推动着智能化住宅技术向普通家庭发展延伸。建筑领域中，家庭智能报警系统是与普通百姓住宅安全最息息相关的领域，家庭智能报警系统保障了家庭的安全。家庭安全系统是家庭智能化系统，是最常见的系统。家庭遇到最多的灾难当属火灾、燃气泄露以及非法入侵，新闻媒体几乎天天都会报道发生在我们身边的安全事件。这些危险信号提醒人们，想要迅速寻找一种合适的方式防范此类风险，达到安全防范的目的，从而保障人民群众生命财产安全，构建和谐社会。家庭智能安防系统顺应着时代的潮流而研制出来，日益被人们所接受。结合不断出现的新危险、新威胁，家庭智能安防系统也在不断升级改造之中，在结构、功能、使用便利性等方面不断改善。伴随着科技的更新换代和世界经济的发展脚步，市场急需一种集火灾报警、燃气泄露和非法入侵于一体的，具备安装便利、使用简单、可靠耐用的新型智能化安防系统呼之欲出。本文论述尝试设计一款全新智能安防系统，集信号探测、传输、处置和控制于一体的控制系统，在现有产品基础上有所突破和创新，待成熟后尝试推向市场。1.2家庭智能安防系统现状调查1.2.1家庭智能安防系统的发展过程从家庭智能安防系统的发展过程来看，第一阶段的系统功能单一，电路简单，但是维护比较复杂。第二阶段为总线型安防系统。这一阶段的安防系统较之前的系统有了很大的改进和提升，部分采用了微处理器控制信号。检测电路和各模块通过总线域控制器相连，检测电路采用开关量作为输出形式。通过改变模块的联动方式，实现较复杂的系统控制。此类系统在生产设计时就考虑到了系统自我检查和对外围元器件故障的检验。报警功能和控制功能较为先进，安装较为简便。第三个阶段是智能安全报警系统。由于采用先进的计算机控制技术,智能程度提高,调节传感器输出信号也智能化。检测灵敏度随着环境参数的变化而自动调整。这些智能化的设定可以提高系统的准确性，降低误报几率。 1.2.2家用智能安防系统在国内的发展情况自上世纪80年代开始，国有科研单位和军工企业在这一阶段就较早的进入这个行业，不少中外合资企业和民营企业也进入这一领域。这一时期，国营亚光电工总厂、322研究所、“盼盼”安全门等企业在中国安防行业中开花结果。发展阶段（1993年2000年）。这一阶段，安防产品的应用领域愈加宽广。在公安部的推广下，家庭用防盗门和保险柜走入千家万户，成为普通百姓都能选用的安防设备。伴随着安防行业逐渐进入公安、金融、政府单位、文化博览等行业，工程企业在这一时期获得了较快的发展。壮大阶段（2001年至今）。安防应用的社会化、民用化水平逐渐提高，信息技术、家用电器、电子信息等行业与安防系统的协调发展，"大安防"的市场格局逐渐显示出来。安防系统走向模块化、智能化、网络化、集约化、自动化发展的新道路1.3研究内容和意义1.3.1研究内容AT89C51单片机是目前应用较广泛的单片机。本次系统设计采用此单片机作为控制单元。当检测电路对火灾、燃气泄露和非法入侵等危险情况发出报警信号时，执行报警程序，辅以相应的控制任务。本文有一下几部分，传感器及检测电路、模数转换电路、显示电路和控制电路等。1.3.2研究意义随着我国经济的迅猛发展，人民生活水平日益提高，各类家用电器走进千家万户。由于使用不当或者设备老化所引起的火灾，燃气泄露，燃气爆炸，入室行窃等危害也越来越多。为了防范此类隐患，对危险因素进行有效控制，家用安防系统就是运用单片机等微控制技术，将检测、报警、处理的能力进行有效整合，给家庭住宅撑起一把保护伞。2.方案论证本文为描述了家庭安防系统的设计思想和改进思路。利用单片机实现控制。传感探头用烟雾、气体、温度进行采集转换成模拟信号，利用转换电路将模拟信号转变为数字信号后送到单片机进行处理，向外输出报警、显示等信号。还可根据之前设置的数值报告危险等级。具体的论证方案如下:2.1系统概述利用灵敏性高、可靠性高的检测电路，对火灾、燃气泄露和非法入侵等危害进行检测，并及时有效的报告给主人。做到及时发现，及时控制，达到减少灾害的目的。目前市场上的安防系统有以下优势:1.安防系统采购渠道广，在任何大型数码商场都能买到。类似淘宝网等电商平台也有大量的安防设备出售。家庭用户应选购到性价比高的产品。2.一般家庭所采购的防盗门，视频监控设备等安装简单，人们就可按照说明书的指示完成安装调试工作。具备电脑操作常识的人还可操控视频监控平台。但是，在具有以上优势的同时，目前的家用安防系统也存在以下不足:安防设备市场鱼龙混杂，少数商家以次充好，虚标参数。缺乏专业鉴别能力的消费者往往不能挑选到合适的产品，而且售后维护不能得到保障。3.安防系统漏报、误报事件时有发生。缺乏规范指导下生产出来的产品质量较差，对危险情况下的判断缺乏准确性，给用户使用带来很多的困扰。2.2方案分析由之前对此类产品的分析可知，在此产品的设计中，需要包含检测电路、A/D转换电路、控制电路、显示电路、报警电路、排气电路、键盘电路等必备模块。下面将对各部分电路一一分析：2.2.1检测电路检测电路的核心是传感器。有针对性地选择的传感器将分别对火灾信号、燃气信号和非法入侵的信号进行检测。目前市场上主要有四种类型的传感器，分别是温度感应型、烟雾感应型、光亮感应型和声音感应型。为了精确的检测到火灾险情并及时发出报警信号，对火灾险情选用烟雾传感器作为检测设备。（起火过程曲线图如下图2-1所示） 图2-1起火过程曲线图根据市场应用的烟雾报警器性能及价格，故选用QM-N5型传感器对烟雾及可燃气体进行检测。选用半导体传感器最符合本次设计的要求，半导体型传感器与其他类型传感器相比，有以下几点优势：1. 结构简单、精细2. 动态性能指标好，灵敏度高3. 功耗低4. 可靠性好5. 集成化、智能化水平高针对非法入侵所带来的危害，采用红外检测电路进行有效的探测。红外传感器是通过远红外线技术，对人体散发出来的热量进行检测，可以感知热量的移动。2.2.2 A/D转换电路由于采集的烟雾和气体信号为模拟信号，需要通过转换电路将模拟信号转换为数字信号，从而输入到单片机控制系统中。本文所涉及的电路采用应用最多的逐次逼近式模数转换器。逐次逼近式模数转换器主要包含D/A转换器、比较器、输出锁存器、移位寄存器和控制逻辑等五个部分。2.2.3控制芯片的选择控制芯片是智能系统的核心，它的重要性就像人类的神经中枢，支配着整个身体的运动。本次选用的单片机是AT89C51，它是整个系统的控制核心，是它的大脑。2.2.4显示电路的选择显示电路的目的是将控制器需要展示出来的信号向用户进行一个直观的展示。同时在设定系统参数时对设定值有一个反馈。结合实际情况，本次所设计的显示电路采用了8段LED显示器作为显示电路。2.2.5键盘电路、报警电路的选择键盘是整个控制系统的重要输入设备，可设置火灾报警等级和燃气泄露等级。本文所设计的键盘电路采用3×4矩阵键盘作为硬件设备。报警电路是住宅内发生各种险情后经控制器处理发出的警报。通过扬声器将险情发生的信号告知业主，使业主及时的采取相应措施控制其带来的危害2.2.6排气电路的选择当室内发生火灾、燃气泄露等险情时，通过排气电路控制的排气扇，将室内的危险气体排出至室外，降低室内温度和有害气体浓度，达到减少灾害的目的。2.3系统方案的确定根据各个电路的使用安排，结合产品的性能