计算机专业 家庭智能防盗系统设计和实现.docx

家庭智能防盗系统摘要：随着信息技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高，人们对住宅的需求已从追求简单的生存空间向者追求质量、功能、服务等多重需求过渡同时，随者人们的保护意识不断增强，防盗措施的紧迫性也逐渐被提上了日程，防盗报警系统应运而生本文使用AT89C2051单片机和ATMEGA16单片机为主控制芯片，利用煤气传感器、烟雾传感器和人体热释电传感器实现家里煤气泄露、火灾、小偷或强盗的处理和报警为了引起家里或者邻居和小区物业的注意，还安装了蜂鸣器声音报警为了平时的美观和便捷，系统还安装有12864液晶显示屏，平时显示安全信息和时间，突发事件时显示当前状态同时，ISD4004语音不断提示当前状态再通过模块拨号，利用预存号码通知家人比如:家里发生煤气泄露时，煤气传感器感觉到情况，把信号发送给AT89C2051单片机 AT89C2051再把突发事件通过无线模块传送给主机ATMEGA16当主机接收到信号以后，马上液晶显示语音提示以及蜂鸣器报警30秒后无人处理，立刻把已经输入的预存号码通过模块拨叫关键词：家庭：智能防盗：单片机：传感器目 录第一章 绪论 11.1前言 11.2防盗系统在国内外的发展 11.3防盗报警器的发展前景与趋势 21.4设计任务与要求 3第二章 系统方案设计 32.1系统总体设计思路 32.2系统方案设计 42.3传感器简介 52.3.1热释电红外传感器简介 52.3.2热释电红外传感器电路图 62.3.3被动式热释电红外探头的工作原理及特性 62.4 51系列单片机的内部组成 72.4.1 89C51单片机的内部组成 82.4.2 89C51单片机引脚及功能 92.5 RS485接口 10第三章 硬件设计 113.1 电源电路设计 113.2热释电红外传感器原理 123.2.1传感器选型 123.3放大电路的设计 133.4红外探测信号输入电路 143.5键盘电路设计 163.6时钟电路的设计 163.7复位电路的设计 173.8声光报警电路的设计 173.9实时时钟电路 183.9.1实时时钟芯片DS1302的结构及工作原理 183.9.2引脚功能及结构 183.10液晶显示模块设计 193.10.1 12864模块引脚说明 203.10.2接口时序 203.11 RS-485通信的设计 213.11.1 RS-485芯片选型 213.11.2 MAX485简介 213.11.3 MAX485电路设计 22第四章 软件设计 234.1软件的程序实现 234.2主程序工作流程图 244.3中断服务程序工作流程图 254.4报警电路子程序流程图 254.5显示电路子程序流程图 264.6信号采集电路子程序流程图 27结语 27致谢 29参考文献 30第一章 绪论1.1前言随着当代社会的发展，人们生活水平的逐步提升，人们注重的，已经不是基本的温饱问题了，面是更深层次的精神层面问题，比如生活的质量问题、住房的质量问题、安全问题等等。

因此，对于这样的社会大环境下，设计者开始将注意转移到了安防系统上以前的防盗属于治标，区和住宅大面积的防盗门和防盗窗，面在外观上,防盗窗明显地挂在窗外，影响市容，远远望去一点也不美观，像监狱里的铁栏杆，压抑人的自由，影响楼房美观，市容整洁实际用途也远远没有看起来那么实用另一方来讲，随着时间的流逝，这些铁栏杆生锈腐朽，可能会从上空落下来，砸到行人砸到车子，后果也很难预计因此，我们如今的社会越来越需要智能家庭安防系统的设计和研发它的好处将会有目共睹:它可以被设计为，在家庭发生危险事故的时刻立刻报警，或者通知小区物业管理人员，或着通知家人，将损失降低到最小程度，为更多家庭提供一个安全舒适的家居环境把险情消灭在萌芽状态，减少各种损失，为家庭生活的安全舒适提供强有力的保障对于社区物业来讲它还可以因此提高对用户的服务水平，推动物业的发展，让物业能更好地进行管理1.2防盗系统在国内外的发展从上世纪初，报警系统就已经在北美稍具雏形在北美，报警呼救箱放置在街头巷尾，在呼救时发出声响提示，以寻求附近警察的帮助：同时，这种呼救箱直接连接到附近的警局，使得稍远一些的警察也能够收到呼救信息随后,由于通信技术的发展，提供远程通信服务的电报公司加入到这个行业中，从而使得报警信息可以通达到更远的地方：不过，这种电报方式毕竟难以普及，所以稍后出现的理所当然地成为报警通讯的主要手段。

而此后自动拨号系统的出现以及普及到千家万户，更使得通过线报警的方式得到了前所未有的发展从以上过程来看，报警行业的发展是以工业技术发展为基础的，只有具备良好的通信手段，才能够把各地的报警信息汇聚到相应的权威部门，然后由权威部门负责分配有限的警力来帮助到所有的社会个体 国外智能监控防盗技术发展已处于一个较高水平阶段，从具有代表性的北美发展过程，可以清楚的看出世界智能监控防盗技术的发展概况其具有以下特点，值得我们借鉴目前，对北美的安防产业来说，最成功的经营模式就是联网报警服务模式,联网报警将整个北美的安防产业从横向到纵向进行整合串并，形成了一个集中许多高科技手段和产业化管理水准的一体化综合性产业比如世界排名第一, 北美最大的安防跨国公司--美国棋诺亚公司，它在世纪年代开始搞简单的防盗报警，其当时的业务范围和技术水平跟中国现在很多安防企业是相当的到70年代，它对其产业的整体发展方向做了很大的调整，变为联网报警服务商，建立了首家网管中心，尤其是在年代引用了大量的网管技术、系统集成技术和电子技术，现已成为十分先进的联网报警服务平台，它在美国、加拿大、英国、香港、台湾等多个国家和地区都有分公司，北美的客户数已超过600万，2003年防盗报警收入总产值达105亿美元。

1.3防盗报警器的发展前景与趋势随着社会的发展，农村城镇化和人员流动性增大，社会治安状况更趋复杂，因此作为社会的基本单元“安全防范问题就显得尤为重要传统的机械式(防盗网、防盗窗)家居防卫在实际使用中暴露出一些明显的问题，如:影响楼房美观，市容整洁;影响火灾救援通道;给犯罪分子提供了便利的翻越条件:时间久了会有高空坠物的危险等所以作为新一代的智能安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统因此，小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建没的必备项目中1.4设计任务与要求(1)该设计包括硬件和软件设计两个部分模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数2)本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LCD控制电路及相关的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、本地报警等功能终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成3)系统可实现功能当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至 89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声，并通过RS 485总线传送给小区警卫。

第二章 系统方案设计2.1系统总体设计思路本系统由五路热释电红外探测器采集五路(门、窗、阳台等报警监测点)报警信号，将报警信号送入89C51控制芯片，触发声光报警，并通过串口通信将报警信号传给小区警卫,进行警情处理从而实现家庭用防盗报警系统的功能基本工作原理如下:利用被动式热释电型红外传感器检测人体辐射的红外线，当检测到红外信号变化时，将其转化为微弱的电信号，经过信号处理电路对电信号进行滤波、放大、比较、输出高电平作为告警信息送给CPU, CPU判断是否报警，如果满足报警条件，就会发出控制信号，完成声音报警和发光报警此外，CPU有一个全双工的串行通信口，需通过RS-485总线通信将报警区域的地址传送到小区监控中心的PC机上，监控中心可以及时的发现报警的具体地点，进行警情的处理2.2系统方案设计本设计包括硬件和软件设计两个部分模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块电路结构可划分为:热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LCD控制电路及相关的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、本地报警等功能 就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有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该设计须包含如下结构:热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成:它们之间的构成框图如图2.1总体设计框图所示:图2.1 总体设计框图处理器采用51系列单片机89C51.整个系统是在系统软件控制下工作的设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL电平至 51单片机在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警2.3传感器简介2.3.1热释电红外传感器简介被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。

被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上,这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U,送往报警器，发出报警信号。

红外探测器的探测波长为8-14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体。