综合电子设计单片机住宅防盗防火报警系统.doc

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1、单片机住宅防盗防火报警系统0907031113 戚晓伟 09应用电子（单）摘要: 本文介绍了住宅智能化中的防盗防火报警系统。住宅防盗防火报警系统是将防盗防火功能结合到一起，同时完成盗情和火情的检测，并且实现自动报警功能。其中盗情检测由红外探测与微波探测器构成的双鉴探测器完成，而火情检测由光电感烟探测器，温度探测器和一氧化碳探测器集为一体的复合式火灾探测器完成。当防盗探测器或防火探测器检测到险情的时候，向单片机发出中断申请，再由单片机控制报警电路，实现自动报警。本系统具有密码识别功能，只有通过键盘输入正确的密码才能控制系统的开闭。密码并不是唯一的，可以修改以及更换。本系统还配置了备用电源以及具有

2、断电和掉线自诊断功能，增强了系统的安全性和稳定性。此外系统还从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计，能够让系统可靠的完成工作。时代在发展，社会在进步，人们对生活质量的追求也在日益增长，特别是住宅方面，不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求，智能住宅的安全防范系统也应运而生。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了住宅的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。关键词: 防盗防火；传感器；单片机控制；智能报警系统。 引言：着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，人类开始迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会，人们对工作、生活等环境的要求也越来越高，开始出现了诸

3、如智能化仪表、智能化家电、智能化汽车、智能化小区等具有不同智能程度的产品、设备、工具甚至工作环境和生活环境，并且呈现出高速发展的趋势。伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为一种势不可挡的历史趋势。其中正在兴起的智能小区建设热潮，反映和适应了国际社会信息化和智能化的发展要求，是21世纪的新概念住宅。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

4、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。二、防火系统概述系统总体构成包括用户端探测器、用户端报警器、密码电路等几个模块。防盗探测器：本方案选择的防盗探测器是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器，较以往的微波或红外单信号探测器，其误报率明显下降；防火探测器：防火探测器是由光电感烟探测、温度探测和一氧化碳探测构成的复合型火灾探测器。多传感器设计思想解决了传统防火探测器一直存在的误报率高的问题，增强了火灾探测的可靠性，系统组成框如图所示。住宅防盗防火系统总体框图（1）系统的工作过程用户端的防范现场，一旦有人入室盗窃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

5、、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。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)。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;如果判断探头掉线或被剪断，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

6、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)检测的功能。（3）用户端自动报警器自动报警器组成框图如图所示，主要包括探测器模块、键盘/密码显示模块以及电源模块。本节着重介绍与报警器电路相关的硬件电路设计。用户端自动报警器组成框图自动报警器电路如图3-2所示。时钟电路由两个30P的电容和12MHz的晶振构成。复位电路由电阻、电容、二极管和按键开关构成，具有上电复位和手动复位的功能。单片机的、分别与盗警、火警传感器相连，实现各种警情的采集。自动报警器电路（4）系统电源本系统主电源采用直流电源5V和+12V供电，原理图如图3-3所示。电源部分由MC7805/MC7905/M

7、C7812构成，变压器输出经桥路整流，电容滤波，送入MC7805/MC7905/MC7812输入端，最后输出5V/+12V直流电。备用电源作为主电源对单片机系统供电的补充，可以使单片机系统在工作期间，不致因电网突然断电，导致计算机系统RAM中的数据丢失而中断工作，更主要的是它可以避免因电源中断造成整个计算机系统的瘫痪。电网正常工作时给充电电池充电，电网断电时给稳压块供电。电源原理图（5）用户探测器的探测器电路部分包括防盗探测器电路与防火探测器电路两大部分，其中详细设计了热释电红外探测器电路和光电感烟探测电路。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

8、一方面可以有效完成盗情与火情的实时监测任务，另一方面大大降低了探测器部分的误报率，提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。（6）防盗探测器防盗探测器是由热释电红外探测器与微波探测器组成的双鉴探测器，较之以往的红外或微波单信号探测器，其误报率明显下降，原理示意图如图所示。 双鉴探测器原理示意图1、 热释电红外探测器热释电红外探测器电路采用的器件包括红外探测器专用芯片红外传感信号处理器BISS0001、热释电红外探头RE200B(传感器)及一些外围元件(电阻电容)。它的正常工作电压是+4.5V(工作范围可在3V到5V之间)。图4-2所示为热释电红外探测器分立元件电路图。当热释电红外探头接收到人体发出的红

9、外线后，经过内部转换，输出一个微弱的低频电信号到BISS0001芯片的第一级运算放大器IC1的同相输入端(14脚)，对信号进行放大预处理，然后由电容耦合给第二级运算放大器IC2，对信号再次放大，同时将直流电位抬高到VM。再经内部的两个电压比较器(IC3, IC4)构成的双向鉴幅器，检出有效触发信号VS去启动延迟时间定时器(只要有触发信号VS的上跳沿则可启动延迟时间定时器)。IC6是一个条件比较器，当输入电压VCVR时，IC6输出为高电平，则打开与门IC7，此时，如果有触发信号VS的上跳变沿到来，将启动延迟时间定时器，同时V0脚(2脚)输出高电平信号，经与门后送单片机进行报警处理，此时探测器进入

10、延时周期，延迟与封锁时间为几秒钟。该设计输出为脉冲信号，当有移动物体进入探测范围以内时，输出端电平由低电平跳变至高电平，可实现检测并报警。热释电红外探测器电路图2、微波探测器微波探测器是继超声波，激光，红外和核辐射等传感器之后的一种新型的非接触式的传感器，用于探测在防范空间内的任何运动物体。微波探测器可靠性强，无光亮和热源的要求，探测环境要求低。3、微波探测器电路设计微波探测器电路使用的主要元件是运算放大器OP07、微波振荡管C3355、天线及一些外围元器件，外接+12V电源，其中电路图如图4-3所示。微波探测器电路图（7）防火探测器设计1、光电感烟探测器红外发射电路中的555电路用于产生频率

11、可调的脉冲波形，使用555电路的一个主要优点是输出脉冲的占空比可调，便于设计不同要求的驱动输出。 散光型光电感烟探测器电路图2、温度探测器本系统选用了美国DALLAS公司推出的DS18B20本系统选用了美国DALLAS公司推出的DS18B20一线式数字式温度传感器。 DS18B20与单片机的连接 ，图4-5温度探测器电路，DS18B20采用外接电源供电方式，工作电源由VDD引脚接入，不存在电源电流不足的问题，可以保证转换精度，同时在总线上理论可以挂接任意多个DS18B20传感器，组成多点测温系统。温度探测器电路（8）用户端自动报警器软件自动报警器软件设计采用模块化，分为主控模块，键盘模块，密码

12、模块等。1、控制模块程序主控流程图如下主程序流程图由于单片机的P3.2和P3.3脚分别和防盗、防火传感器相连，因此，一旦发生险情，转密码子程序，若解码正确则取消报警，否则将产生中断，在中断服务子程序里，位地址7FH被置1，证明发生险情，然后根据险情类别，将7EH或7DH置1，其中，7EH为盗警标志位，7DH为火警标志位。主程序在运行期间首先检测探头与电源状态，一切正常后等待中断的发生。当检测到7FH（中断标志）被置1后，调密码显示子程序，密码正确系统重新检测中断信号，密码有误则主程序首先判断7EH的情况，如果被置1，则调用控制模块声光报警，处理完成后记录报警信息，再检测是否同时发生了火险，即7

13、DH是否被置1，如果被置1，则同样调用控制模块PROCESS完成后续处理。如果没有发生盗情，即7EH没有被置1，则直接检测7DH，认为发生了火警，则直接调用控制模块声光报警。2、子程序子程序包括键盘子程序设计与密码子程序设计。为了保证正确检测哪个键按下，当按键按下后延时lOms再判断键号，就可以消除键盘机械抖动的影响。设K1-K10为数字0, 1, 2，9, K11-K16为功能键分别实现6种功能。在程序中先识别键码，然后根据键码值跳到相应的功能键子程序的入口执行。键盘扫描子程序流程图如图所示。键盘扫描子程序流程图密码子程序流程图如图5-3所示，用于控制报警器外部输入。当发生险情时调用密码子程

14、序，N的初值为0，如果密码错误，N加1，判断N是否大于6，大于6返回，小于6，判断50s定时到没，定时到返回。密码及显示子程序流程图总结：住宅防盗防火报警系统主要设计了用户端探测器和用户端自动报警器。在用户端自动报警器中，由微波探测器和热释电红外探测器构成的防盗探测器与由温度探测器，光电感烟探测器构成的防火探测器及手动报警按钮向用户端自动报警器发出报警信号，自动报警器确认警情后，进行现场声、光报警，在用户端自动报警器的面板上设有LCD显示器、键盘以及指示防盗防火报警及系统出现故障的状态，同时具有探头故障报警功能，系统开关机采用密码控制且允许修改密码。系统还提供了备用电源确保系统在停电时能继续工作。 通过这次设计，将我所学过的课程联系到一起，使我对所学课程有了更深的体会，对所学的知识进一步巩固，对应用电子技术专业有了更深刻的认识。在设计中所云用到的理论，使我对它们的使用更加熟练，而且发现其中强大的功能，从中又学到了很多知识。