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家居安全多功能报警系统硬件设计

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家居安全多功能报警系统硬件设计 (毕业设计40页、16971字)
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简单的生存空间向着追求质量、功能、服务等多重需求过渡。本文介绍了住宅智能化的防盗防火报警系统。智能化住宅防盗防火报警集防盗防火功能于一体,可实现自动检测与蜂鸣器提示危险。自动检测是指红外传感器实现盗情检测,温度传感完成火情检测,CO传感器实现有害气体泄露检测。当防盗、CO探测器检测到险情的时候,向单片机发出高电平,而防火探测器检测到的温度高于预设的值时,蜂鸣器发出声音进行报警,并且将灾情类型显示在LCD的显示屏上。本系统通过密码来识别主人身份,系统开启后只有输入正确的密码才能关闭系统。系统从硬件和软件两方面进行设计,本文主要介绍了硬件的设计过程。

关键词:智能报警系统;防盗防火;LCD1602的应用

 

The System of Multifunctional Warning for Home Safety
Abstract:With the rapid development of communication technique and great improvement of standard of people’s living,the need of house has been changed from only the living space to multiform needs of quality,function,service and so on。A kind of intelligent alarm system for residential area is introduced。It includes the functions of theft-proof and fireproof,performing automatic detection and prompt dangerous buzzer。Automatic detection is achieved infrared sensor detect stolen conditions,temperature sensor completed Fire detection,CO Sensor harmful gas leakage detection。When the burglarproof or CO detects any off normal signal,an Stimulus is sent to MCU,and when the value which but protects from sensor of fireproofing to examine the temperature which is higher than supposes in advance。The buzzer sounded a voice of alarm,and the disaster will be displayed on the type of LCD screen。 The system discerns the master by the secret code,Only imputed correct secret code。 System hardware and software from the two aspects of the design,this paper describes the hardware design process。
 
Key words:  intelligent alarm system,theft-proof and fireproof,the application of LCD1602

 

目  录
第1章  绪  论 1
1.1  选题背景及意义 1
1.2  国内外研究现状和进展 2
1.3  论文工作与内容安排 3
第2章  系统总体设计方案 4
2.1  智能报警系统的总体构成 4
2.2  报警系统的功能及工作过程 5
第3章  报警系统探测器设计 6
3.1  防盗探测器电路设计 6
3.1.1  防盗探测电路器件的选择 6
3.1.2  热释电红外探测器的工作原理 8
3.1.3  热释电红外探测器电路设计 9
3.2  防火探测器电路设计 10
3.2.1  防火探测电路器件的选择 10
3.2.2  DS18B20工作原理 11
3.2.3  温度探测器电路 13
3.3  CO探测器电路设计 14
3.3.1  CO探测器器件的选择 14
3.3.2  MQ-7工作原理 14
3.3.3  CO探测器电路连接图 15
第4章  报警系统自动报警器设计 17
4.1  自动报警器设计 17
4.2  微处理器电路的设计 17
4.2.1  微处理器器件的选择 17
4.2.2  微处理器电路的连接 18
4.3  报警提示电路设计 20
4.4  键盘密码开关 20
4.5  LCD显示电路 21
4.5.1  LCD显示电路器件的选择 22
4.5.2  LCD显示原理 23
4.5.3  LCD1602显示电路的连接 23
4.6  I2C电路 24
4.6.1  外部扩展电路芯片的选择 24
4.6.2  I2C电路的硬件连接图 25
4.7  电源电路 25
第5章  报警系统硬件电路的测试 27
5.1  制作过程 27
5.2  硬件静态的调试 27
5.2.1  排除逻辑故障 27
5.2.2  排除元器件失效 27
5.2.3  排除电源故障 27
5.3  联机仿真调试 27
5.3.1  探测器电路的调试 28
5.3.2  显示电路的调试 29
5.4  调试分析 30
结  论 31
致  谢 32
参考文献 33
附  录 34
附录1  硬件的总原理图 34
附录2  实物电路图 35
 
第1章  绪  论
本章主要介绍了课题的研究意义,以及课题设计的内容与工作安排,让读者对该论文有一个初步的认识。
1.1  选题背景及意义
安全已经成为现代社会和家庭所无法逃避的问题,"夜不闭户"、"马放南山"的家居观念受到了挑战,它仅仅只能够作为教科书上的一页,人们也只能在抽象的空间里去怀念、去回忆、去憧憬那桃花园似的四合院,人们在怀念的同时也只有无可奈何地用钢筋把门窗封起。一方面它破坏了美观,不符合防火的要求,不方便出入,另一方面不能有效的阻止撬门撬窗入室行窃、抢劫事件。并且,随着生活水平的提高,越来越多的人开始使用天燃气、煤气,各种家用电器的使用也越来越广泛。但是,这也为人们的生活环境带来了更多的安全隐患,火灾、煤气中毒事故频频发生,因此人们的新的居住观念就在这种社会条件下逐步形成了,一项在全国近30个城市的抽样表明,其中89%以上的人认为"家居的不被非法侵犯"是最重要的,其次人们对家居的防火防煤气也有了更高的要求。为使人们的生活更加舒适,通过科技的应用,对一些可以预见的危险采取报警提示,不但可以避免危害,还可以减少一些发生的危险所造成的损失。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[5]。基于此项规定,住宅防盗防火系统实现智能化势在必行。
本课题所研究的家居安全多功能报警系统由防煤气泄露系统、防盗报警系统、火灾报警系统组成,该系统是防御外来侵袭和自然灾害的一种手段,可提高家居的安全性。这个系统可以实现对煤气泄露造成人员伤害的预警作用,对火灾发生后的报警,对外来的入侵的报警作用,从而达到保护用户生命财产的目的。该系统通过温度传感器、煤气传感器、红外线传感器的数据采集,以单片机为控制元件来实现蜂鸣器声音提示报警的功能,并且对报警的种类进行显示。
1.2  国内外研究现状和进展 
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),保键自动化(HA)和管理自动化(MA),因此也称为4A系统。现代安防监控系统已有了新的概念,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[5]。目前国外发达国家已逐渐形成一个集安防、消防、医疗求助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(安定宝);VICON(康维);CHUBO(集宝);AMERICA DYNAMIC(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。
我国智能住宅安防系统相对国外而言,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,但在灾害发生的情况下,使逃生更加困难。
在我国,以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头有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[4]。据统计,全国从事安全技术防范系统的企业已有1万余家,其中专门从事报警运营服务的企业2千余家,从业人员20余万人。迄今为止,全国重点单位、要害部位已建成安全技术防范报警系统20万个(安装率已达75%),一般场所和住宅小区等安装报警系统的已有100万个并呈现快速增长趋势。随着人们生活水平的提高,安全意识不断增强,越来越多的单位和个人接受了安全技术防范报警服务。现在,各级政府又在加强公共场所的安全技术防范报警系统的建设,已有不少地方建立了城市动态监控报警网络和平台。据不完全统计,全国每年利用安全技术防范报警系统破获刑事案件都在1万起以上,预防和制止各类案件数十万起。在维护社会治安稳定方面,该行业发挥的安全防范作用日益显著,已经成为公安机关提高对社会治安控制能力的重要依靠力量。在经济效益方面,整个安全技术防范报警服务业的年产值已经超过500亿元人民币。
可以预见,智能住宅、智能小区将成为21世纪建设业发展的主流。特别是在我国,随着人们生活水平日益提高,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  论文工作与内容安排
针对国内外发展状况,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。本课题所设计的防盗防火报警系统实现功能包括: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;主控CPU对各种传感器的信号进行检测和探测;采用语音报警的方式给用户提示安全隐患,并能区分报警的类型。语音报警是通过蜂鸣器发出声音向用户提示危险的发生;LCD1602采用双排输出字符的形式显示报警类别,直接通过单片机将数据并行送到显示芯片。
本课题内容属于硬件电路的设计以及软件的设计。我负责的是硬件部分,我所做的工作元件主要包括电路原理设计、元器件(芯片)选择与特性测试、整体电路编程器调试。在设计的过程中,仪器设备主要用到示波器,直流稳压电源,万用表等以及电脑和单片机相应开发设备。
 

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