家居智能防火防盗系统家居智能防火防盗系统智能仪器仪表课程设计摘要基于这种情况，一个智能的家居安全防范系统是可以为人们提供更好，更可靠的安全保障。本次设计的家居智能防火防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，及时发现火灾，盗窃等险情，发现后会发出警报并通知户主，可以在最大程度上将险情消灭在萌芽阶段。家居智能防火防盗系统是我国智能住宅的重点发展方向，也会是主要的，市场潜力最好的发展方向。因此，开发一个性价比高、可靠性高、功能人性齐全的安全防范报警系统具有重要的现实意义。本次设计出了家居智能防火防盗系统的整体方案，采用模块化的思路设计了防火检测，防盗检测，声光报警，短息报警，密码解除警报等功能，使用89C51单片机控制实现智能报警。整个系统可以满足一般家庭的日常防火防盗检测报警，也可以加入主监控模块，批量使用于寝室，医院，宾馆等场所，集中对多个房间进行安全防范。本次设计的重点在系统硬件部分的设计，主要包括传感器的选择和电路设计，报警系统的设计，电源的设计。软件程序部分主要提出了设想和程序流程，具体的程序还有待调试。另外还分析了系统抗干扰的问题，并提出了一些有效的抗干扰措施。关键词：防火，防盗，智能报警系统，单片机控制目录第一章 绪论11.1 概述11.2 智能防火防盗报警系统发展现状11.3 本系统的主要内容及现实意义2第二章 系统总体设计方案32.1系统总体硬件构成32.2系统总体软件结构4第三章 检测电路设计53.1 防火检测电路设计53.1.1 温度传感器6A 温度传感器特性6B 温度传感器电路设计73.1.2 烟雾传感器7A 烟雾传感器的特性7B烟雾传感器电路设计83.1.3 CO传感器9A CO传感器的特性9B CO传感器电路设计103.2 防盗检测电路设计103.2.1 热释电红外传感器11A 热释电红外传感器特性11B 热释电红外传感器的电路设计133.2.2 微波传感器14A 微波传感器的特性14B微波探测器电路设计153.3 无线信号传输设计16第四章 报警器设计174.1自动报警器主机设计17A AT89C51的特性17B 主机电路设计184.2声光报警器电路设计194.3密码显示警报设计194.4键盘检测设计204.5短息报警设计21A GSM短信模块的特性21B 单片机与短信模块串口通信设计22第五章系统电源设计235.1主机电源设计235.2 备用电源电路设计23第六章 系统软件设计256.1 控制模块程序设计256.2 读取判断检测器信号程序设计256.3 声光、短信报警程序设计276.4密码显示及解除报警设计28第七章 系统抗干扰措施297.1 系统硬件抗干扰297.2系统软件抗干扰29第八章 总结与展望31参考文献3133第一章 绪论1.1 概述现代社会物质资源丰富，人民生活水平不断提高，对住宅的要求也越来越高。不仅希望住所温馨舒适，也对安全性，智能性有了更高的要求。另外，随着生活水平的提高，液化石油气、管道煤气进入了大多数家庭，各种家用电器也得到了广泛的使用，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的危险。流动人口的增多，盗窃高科技作案手段和工具的增多，使得住宅的日常防范需要更大的提高。目前，我国正在蓬勃发展的智能住宅的安全防范系统用以满足人们安全防范的要求。智能住宅的安全防范系统是由安全对讲系统、防盗报警系统、防火(火灾报警)系统和防煤气泄漏系统等组成，安全防范系统是家庭、住宅小区防范外来侵害和自然灾害的一种最重要、最有效的手段，它大大提高了居民自身的安全感，已成为社会治安的一个重要组成部分，其中智能防盗、防火报警系统又是当前智能报警领域的技术热点。智能型的家庭防火防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，即使发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽阶段。这样的系统可以保证居民的生病财产安全，也可以形成管理系统，在医院，学生寝室，仓库等场所使用并统一管理。将智能化防火防盗系统引入家庭住宅已成为一种趋势，并且在智能化住宅的家庭智能管理系统中对防火防盗报警进行监控已经成为民用建筑领域向信息化和网络化发展的一个重要组成部分。1.2 智能防火防盗报警系统发展现状家居智能化是信息化社会的产物，家居智能化的内容一般包括：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。所谓智能化住宅，即是通过一个高度集成的通信和计算机网络，把住宅安全防范系统、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。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经有了新的概念，通常称为安全自动化SAS(Security Automation System)，并与防火自动化系统FAS(Fire Automation System)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经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1971年，首先在美国、英国等国家形成，像ADEMCO；VICON；CHUBO；AMERICA DYNAMIC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。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的火灾参数，并将这些模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。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。1.3 本系统的主要内容及现实意义针对国内外的发展情况，可见建筑智能安全防范系统是我国未来智能建筑建设的重点发展方向。本次设计的防火防盗报警系统实现功能包括：能对建筑的火灾、有害气体泄露等实行自动报警；还能对盗窃实行自动报警；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制。研究的主要内容有以下几个方面：（1）根据家居智能防火防盗系统的基本要求，设计出系统的整体方案，采用模块化设计，尽量使其可用性强，适用范围广。（2）进行系统的硬件设计。包括芯片的选型，芯片外围电路的合理设计。主要模块有防火检测，防盗检测，电源，报警系统的设计。（3）进行系统的软件设计。主要对系统的主程序，过程控制程序，密码显示程序等。（4）对系统抗干扰等方面性能的分析。家居智能防火防盗系统是我国智能住宅的重点发展方向，也会是主要的，市场潜力最好的发展方向。因此，开发一个性价比高、可靠性高、功能人性齐全的安全防范报警系统具有重要的现实意义。第二章 系统总体设计方案2.1系统总体硬件构成本防盗防火报警系统是一种电子安全报警系统，该系统的设计是将电子探测、智能控制相结合，从而形成防盗、防火报警系统。系统总体构成包括防盗探测器、防火探测器、用户端自动报警器三个主要模块，如图2-1所示。图2-1系统整体方案防火探测器模块由温度探测器、感烟探测器、CO探测器组成，同样只有当烟雾探测器、CO探测器输出高电平信号且温度探测器检测到的环境温度达到温度报警阈值时，系统才由单片机响应相应的中断服务程序。防盗探测器模块由热释电红外探测器、微波探测器组成，任一时刻，若只有一个探测器输出高电平，另一个为低电平都认为是干扰或是误报警信号，单片机都不予处理，只有当两者都输出高电平，系统才判定发生了盗情，触发相应的单片机中断处理程序。用户端自动报警器由键盘输入电路、密码显示电路、电源电路、声光报警电路等组成。键盘电路采用常用的矩阵键盘电路来实现密码的输入和修改以及紧急呼叫按钮；密码显示电路采用74LS164串行静态显示来实现；电源电路采用简单的桥式整流电路产生+5V、+12V直流电源给系统供电；声光报警电路由红黄绿三色发光二极管（LED）和蜂鸣器组成。2.2系统总体软件结构自动报警器软件部分采用模块化设计，分为主控模块、读取报警模块、声光报警模块、短信报警模块、密码显示与解除报警模块。应用C语言编程，在Keil uVISion2 环境里，使用编程器将程序写入单片机。图2-2主程序流程图。图2-2系统软件主程序流程图第三章 检测电路设计检测电路设计是本次设计的重点之一，检测电路部分包括防火检测电路与防盗检测器电路两大部分，其中详细设计了温度传感器、烟雾传感器、CO传感器、热释电红外传感器、微波传感器检测电路。由多种类型传感器实现多元信号综合检测是本系统中探测电路部分的基本设计思想，多元信号检测一方面完成信息的实时监测任务，另一方面大大降低了信号检测部分的误报率，提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。另外还详细介绍了无线传输模块，即各位置传感器信号和主机之间信号的无线传输。3.1 防火检测电路设计防火检测电路是由温度传感器，烟雾传感器和一氧化碳传感器构成的复合型火灾检测电路。多传感器设计思想解决了传统防火传感器一直存在的误报率高的问题，增强了火灾探测的可靠性。复合型火灾检测原理如图3-1所示。由于单元探测技术所采用的单一参数火灾探测器(包括阈值触发式和模拟量式)对火灾特征信号响应灵敏度的不均匀性，导致它对实际火灾的探测能力受到了限制，尤其是用于对家庭住宅火情的准确探知更是尤为重要。因此，报警系统中对火灾信号的检测采用多传感器/多判据的火灾探测技术，将探测器探测到的多元火灾探测信息经单片机进行综合判断，在软件设计中加入对传入的三信号进行综合判断后再进行报警处理。图3-1 复合型火灾探测器原理示意图实际上，响应各种不同类型的火灾，通常使用不同类型的火灾传感器，比较实验结果如表3-1所示。烟雾传感器不仅可探测一般火情，对阴燃火尤其有极好的探测效果，主要用于火情早期各种燃烧的烟雾颗粒进行探测，这一点就弥补了温度传感器对阴燃火不敏感，响应速度慢以及不能区分是火灾的热还是空调或烹饪蒸气的热等缺点。但温度与烟雾传感器都不能区分有些烟雾究竟是火灾的烟还是烹饪蒸汽或香烟的烟雾，由此，在设计中增加了CO探测部分，可以探知早期火灾烟雾中的CO成分，这样就大大降低了各种环境因素的干扰，提高了报警的可信度。因而吸引采用温度、感烟、CO三种传感器来组成火灾探测器。表3-1 火灾探测器比较实验对照表传感器类型单传感元件阈值探测器多传感元件探测器 试验火类型光电感烟型差温探测器感烟探测器