最佳答案

家庭智能化防火防盜報警系統(tǒng)設(shè)計論文 1、 引言 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的日益提高，人們對居住環(huán)境的要求也日漸提高，希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。家庭防火防盜問題就成為人們極為關(guān)心的問題。近年來，防火防盜報警裝置已成為銀行、商店、辦公室、居民區(qū)、賓館、庫房、住宅等場所普遍應(yīng)用的設(shè)備，為維護社會治安、保障國家財產(chǎn)和群眾的安全發(fā)揮了重要作用。但是由于經(jīng)濟、技術(shù)的各種原因，目前防火防盜報警系統(tǒng)設(shè)計不盡合理的情況比較普遍，在信號檢測、信號處理上面還存在一定問題，致使一些系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)誤報或者漏報。報警系統(tǒng)不動作、誤動作率比較高。正是基于目前這種現(xiàn)狀，本文提出一種基于公用電話網(wǎng)，多傳感器綜合應(yīng)用的新型家庭防火防盜智能報警系統(tǒng)的設(shè)計思想。該系統(tǒng)是以煙霧傳感器、溫度傳感器、遠(yuǎn)紅外線傳感器、微波傳感器和CO傳感器為檢測元件，以89C51單片機為控制核心，組成的一種自動防火防盜報警系統(tǒng)。它可以通過多種方式進行報警和預(yù)警，并借助電話等現(xiàn)代化通訊手段進行信息傳遞。系統(tǒng)有兩種報警類型，即火災(zāi)報警和非法侵入報警（盜情）。系統(tǒng)采用多傳感器電路檢測火災(zāi)的發(fā)生和人體侵入，一旦出現(xiàn)火災(zāi)或是出現(xiàn)非法侵入，傳感器檢測電路發(fā)出信號，向單片機申請中斷，單片機響應(yīng)中斷后，啟動自動撥號電路，根據(jù)報警類型的不同撥打不同的電話號碼，發(fā)送不同的報警信息。比如，到發(fā)生非法侵入的時候，系統(tǒng)自動撥打110，并在確認(rèn)對方已摘機的情況下，啟動語音報電路，報出非法入侵現(xiàn)場位置等信息。同時，還可以撥打用戶事先預(yù)置的電話、手機等，直接向用戶報警。這些報警信息的內(nèi)容和電話號碼可以由用戶自己設(shè)置、存儲，還可以隨時修改。發(fā)生火災(zāi)的處理方式與此類同。本系統(tǒng)與電話機并聯(lián)，只在報警期間占用電話線路，報警結(jié)束后與電話線路脫離，不影響電話的正常使用。 2、 系統(tǒng)硬件設(shè)計 防火防盜智能報警系統(tǒng)硬件主要由七大部分組成：傳感器檢測電路部分，主控單元單片機，DTMF撥號電路，語音報警電路，鍵盤接口電路及顯示電路，忙音、回鈴音檢測電路以及區(qū)域控制中心的計算機接口電路。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示[1]。圖1 報警系統(tǒng)框圖Fig.1 Block diagram of alarm system該智能報警系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下功能：防火、防盜報警；89C51單片機對雙音多頻（DTMF）編、譯碼器的控制，使住宅通過電話網(wǎng)實現(xiàn)與相關(guān)部門之間的數(shù)據(jù)交換；實現(xiàn)對各種傳感器的信號檢測和控制。DTMF撥號電路與89C51單片機通過電話網(wǎng)絡(luò)完成住宅與外部的聯(lián)絡(luò)。當(dāng)探測器檢測到意外情況后就發(fā)出報警電平信號到主機控制部分89C51單片機處，單片機通過接口電路對讀取的電平進行處理，然后控制雙音多頻撥號芯片向電話線路撥出電話號碼，與此同時控制語音芯片撥出事先錄制好的語音信號到電話線路，實現(xiàn)語音報警，撥號完成后接聽回鈴聲后，模擬掛機。從而完成向區(qū)域控制中心的單位保衛(wèi)科、110/119報警臺單位電話機或用戶發(fā)出呼叫信號，告知對方住宅被盜或有火災(zāi)發(fā)生。2．1 傳感器檢測電路本電路負(fù)責(zé)各種異常信號的采集和轉(zhuǎn)換，同時向主控部分發(fā)送信息。它主要由五種傳感器組成。（1）光電感煙探測器整個電路主要分為紅外脈沖發(fā)射部分和接收部分，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙霧中的細(xì)微顆粒將對紅外脈沖發(fā)生漫反射，并變換成相應(yīng)的電信號，該信號由運放交流放大后經(jīng)比較器送單片機處理并報警。電路原理圖如圖2所示。圖2 光電感煙探測器原理圖Fig 2 Principle of photoelectric smoke sensing（2）溫度探測器溫度探測器使用數(shù)字溫度傳感器DS1820，它有三個引腳，是將溫度傳感器和信號調(diào)理電路集成在一塊芯片中，節(jié)省了外圍硬件，使用非常方便。在本系統(tǒng)中，溫度傳感器和煙霧傳感器一起實現(xiàn)火災(zāi)檢測。如果溫度和煙霧同時超標(biāo)，表示發(fā)生火災(zāi)報警；如只是一項超標(biāo)，表示參數(shù)異常，只是預(yù)警。預(yù)警與報警的區(qū)別主要在于發(fā)送的語音信箱不同，預(yù)警時通知用戶溫度（或煙霧）偏高，以提醒用戶注意，而報警則是通知119或用戶現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)。溫度和煙霧信號合成的火災(zāi)信號，與鍵盤中斷信號共用89C51的INT0外部中輸入端，如圖3所示[2]。圖3 中斷信號連接示意圖Fig.3 The diagram of interrupt signal當(dāng)現(xiàn)場溫度或煙霧出現(xiàn)超過設(shè)定值，或是有鍵盤操作時，觸發(fā)INT0中斷，協(xié)調(diào)執(zhí)行火災(zāi)及鍵盤中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中查詢P2.0和P2.1，若P2.0=0，P2.1=0，說明發(fā)生火災(zāi)，則轉(zhuǎn)入火災(zāi)處理程序，進行火災(zāi)報警；若P2.0=0，P2.1=1，表示溫度異常，則轉(zhuǎn)入溫度處理程序，進行高溫預(yù)警；若；P2.0=1，P2.1=0，表示煙霧異常，則轉(zhuǎn)入煙霧處理程序，進行煙霧預(yù)警；若P2.0=1，P2.1=1，表示有鍵盤操作，則轉(zhuǎn)入鍵盤處理程序，對用戶輸入的報警號碼等數(shù)字信息進行顯示何存儲。（3）CO氣體探測器 CO氣體探測器是采用MGS1100一氧化碳傳感器作為CO敏感元件，對CO響應(yīng)的選擇性好，具有靈敏度高，穩(wěn)定性好等特點。在信號采集的同時加于溫度補償。該傳感器主要作為火災(zāi)輔助檢測，和上述的光電感煙探測器和溫度探測器結(jié)合使用。（4）遠(yuǎn)紅外線防盜探測器采用遠(yuǎn)紅外線傳感器作為防盜信號檢測手段，具有價格便宜、抗干擾性能好、工作范圍廣等優(yōu)點。該電路所產(chǎn)生的盜情信號接到89C51的INT1外部中斷輸入端。當(dāng)檢測范圍內(nèi)有人體活動時，檢測電路輸出一系列脈沖信號，引起INT1中斷，系統(tǒng)執(zhí)行盜情中斷服務(wù)程序。在實際應(yīng)用過程中，該傳感器可安裝于需要監(jiān)控的任何地方，并可通過開關(guān)設(shè)定為監(jiān)控和監(jiān)控解除兩種工作狀態(tài)。（5）微波防盜探測器微波防盜探測器是由MOS場效應(yīng)管C3355、電阻和電容組成的高頻振蕩電路，電路產(chǎn)生微波信號后經(jīng)過人或物體反射和原信號產(chǎn)生頻移，微小的頻移信號經(jīng)過放大處理后輸出報警信號。報警范圍實測約為7~8m,可有效地進行實時探測。微波防盜探測器原理圖如圖4所示[1]。圖4 微波防盜探測器原理圖Fig.4 Principle of microwave sensor防盜探測器電路是由以上兩種類型探測器組成，在單片機內(nèi)部進行信號處理時，將探測到的紅外和微波兩種信號進行與運算，只有同時檢測到兩個傳感器端口信號時，主機才會發(fā)出盜情報警信號，否則不予報警。2.2 DTMF撥號電路系統(tǒng)使用MK8870型DTMF撥號專用芯片，該芯片原本是行列式按鍵輸入芯片，即4條行線及4條列線組成16個按鍵，實踐證明，該芯片不但具有行列式鍵盤輸入，而且與51系列單片機具有良好的接口性能。如圖5所示，系統(tǒng)利用89C51完成對撥號芯片的控制，其中R8、C5為復(fù)位元件，完成上電復(fù)位，JT1使用6MHz晶體。這里用P1口的8根線完成對撥號芯片的控制。圖5 DTMF撥號電路Fig.5 DTMF dialing circuit電路中電話號碼的撥出方式采用雙音多頻撥號方式。電話號碼的撥出，是利用控制MK8870型DTMF撥號專用芯片的鍵盤行列輸入端R1~R4和C1~C4來實現(xiàn)的，首先要使相應(yīng)的行線和列線接通一段時間，然后再斷開一段時間，這樣芯片便將雙音多頻信號送到電話交換機網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)電話撥號。2.3 語音報警電路系統(tǒng)采用了語音芯片APR9600構(gòu)成語音電路，該部分電路如圖6所示，主要由語音電路，譯碼器和電子開關(guān)組成[2]。圖6 語音報警電路框圖Fig.6 The diagram of voice alarming circuit語音電路APR9600采用模擬存儲技術(shù)，噪音低，不怕斷電，可以反復(fù)錄放。語音信息可以分八段存放，分別用八個按鍵控制。按下哪個鍵就可以錄、放哪一段而不影響其它段。本系統(tǒng)中的語音信息分為兩大類，預(yù)警信息和報警信息。其中預(yù)警又分為溫度偏高預(yù)警和煙霧過大預(yù)警，報警分為火警和盜警。使用時，用戶可以通過簡單地按鍵操作，隨時錄制和播放任意一段。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)警或報警時，單片機通過P2.2~P2.4控制電子開關(guān)實現(xiàn)按鍵操作，啟動相應(yīng)的錄音段，放出相應(yīng)的語音預(yù)、報警信息，并且可以根據(jù)需要循環(huán)播放，播放次數(shù)由用戶自行設(shè)置。除以上電路外，系統(tǒng)還對忙音、回鈴聲檢測電路和鍵盤接口電路和顯示電路進行了硬件設(shè)計。忙音、回鈴聲檢測電路主要是為了實現(xiàn)可靠報警而設(shè)計的。在電話號碼撥出后，必須判斷對方是否摘機，只有在 確認(rèn)對方已經(jīng)摘機的情況下，才能發(fā)語音信息。系統(tǒng)采用忙音和回鈴聲的檢測來判斷對方是否摘機。鍵盤接口電路和顯示電路由4×4鍵盤、液晶顯示器及控制電路組成。主要用來實現(xiàn)數(shù)字信息的顯示、修改和存儲。 3、 系統(tǒng)軟件設(shè)計 該系統(tǒng)主要完成初始化、警情信號檢測（火警/盜情）、電話信號語音檢測（忙音/回鈴聲/接通）、系統(tǒng)設(shè)置、模擬摘機、DTMF信號收發(fā)等工作。系統(tǒng)軟件主程序流程圖如圖7所示。 4、 結(jié)束語 本文所述的家用智能化防火防盜報警系統(tǒng)為家庭安防提供了一條可行途徑。該系統(tǒng)利用多傳感器檢測，通過公用電話網(wǎng)絡(luò)自動實現(xiàn)對外求助，具有智能化、自動化特點。系統(tǒng)具有較為廣闊的應(yīng)用前景。對于日趨提高的安防要求，在系統(tǒng)今后的進一步改進中，可通過在探測器上加微處理器的方法，進行實時探測，系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等特點，使系統(tǒng)更為可靠，更為實用[3]。圖7 主程序流程圖Fig.7 Flow diagram of main process 參考文獻 1．王芳，馬幼軍等．智能化住宅防盜防火報警系統(tǒng)設(shè)計，傳感器技術(shù)．2002（21）：p25-27； 2．張金泉．一種新型民用防火防盜報警器的研制，燕山大學(xué)學(xué)報．2000(24)：p71-73；3．劉虎、章惠．基于電話網(wǎng)絡(luò)的辦公樓防火防盜報警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，微型電腦應(yīng)用，電聲技術(shù)2004（2）：p33-36； 4．呂俊芳．傳感器接口與檢測儀表電路[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994．178-193；5．王芳，林蔚等．住宅防盜防火智能電話報警系統(tǒng)設(shè)計，河南師范大學(xué)學(xué)報[J]．2004：p121-123；

回答者：fengdongx2016-05-27 00:00