多用途智能防盗报警器的设计与实现 计算机专业.doc

摘 要 随着科技与生活质量的提升，现代生活的节奏加快，盗窃、入室抢劫、火灾等事件也随之增加，这毫无疑问地对社会的安定和人民的生活带来了很大的影响。人们在繁忙的生活中，不只是追求能有一个舒适的生存环境，更重视自己的生命和财产安全。因此，选择一种科学而又安全的方式来保护自己显得尤为重要，防火防盗报警器便成为目前需求量最大也最为实用的一种防护装置。 本次课题是基于智能住宅安全防护设计的一款具有误报率低、可靠性高、使用方便、性价比高的防火防盗报警器。在本设计中，使用的是MCS-51系列单片机，具体的型号是AT89S51，利用热释电红外探测器HC-SR501和雷达式微波探测器XYC-WB-DC双重监测盗情，在放火方面，主要从温度和气体浓度及烟雾方面进行入手，分别使用DS18B20和MQ-2来实现所需要的功能，并结合数字语音录放电路、GSM电路、LCD显示电路以及其他一些辅助电路实现火情盗情的实时语音拨号报警，相较于传统防火防盗报警器，大大提高了监测的准确度以及防护效率，而具有更高的实时性、可靠性。 关键词：智能报警；防火防盗；AT89S51；传感器；语音拨号 ABSTRACT With the gradual improving of the science and technology, the quality of life has been better, and the rhythm of modern life is getting faster and faster. At the same time, the theft, robbery, fire and other incidents are becoming more and more. There is no doubt that these events have brought a great impact on the stability of people's lives. In this busy social life, people should not be satisfied with the current situation, a comfortable environment, but they pay more attention to their own security of lives and property. Therefore, it is very important to choose a scientific and safe way to protect you. The fire alarm system will become the biggest demand and most practical kind of protection. This design is an alarm with low false rate, high reliability, and easy to use. This cost-effective fireproof and theftproof alarm system was based on intelligent residential security protection. The core is MCS-51 series microcontroller (AT89S51), and the system uses a pyroelectric infrared sensors (HC-SR501) and a radar microwave detector (XYC-WB-DC) to monitor the theft, and uses the smoke sensors(MQ-2) and temperature sensors(DS18B20) to monitor the fire. At the same time, it combined with digital voice recording circuit, and GSM circuit, also the LCD display circuit and other auxiliary circuit can achieve the fire alarm voice dialing. Compared with traditional fire and theft alarm system, this design has improved the accuracy of monitoring and the efficiency, also the alarm system has higher reliability. Key words: Intelligent Alarm; Fireproof and Theftproof; AT89S51; Sensor; Voice Dial 目 录 第一章 绪论 5 1.1研究的目的和意义 5 1.2国内外研究现状 6 1.3我国家庭报警系统的发展趋势与展望 7 1.4论文主要工作 8 1.5本章小结 8 第二章 系统整体方案的分析与设计 9 2.1智能语音报警系统的要求 9 2.2系统整体设计思路 9 2.2.1传感器的选择 9 2.2.2语音报警的选择 9 2.2.3显示屏的选择 10 2.3系统的总体框架构成 10 2.4系统的基本原理与工作过程 10 2.5本章小结 11 第三章 系统硬件的分析与设计 12 3.1单片机系统模块的分析与设计 12 3.1.1 AT89S51单片机介绍 12 3.1.2单片机硬件电路设计 15 3.2防火模块的分析与设计 17 3.2.1温度传感器DS18B20 18 3.2.2烟雾探测器MQ-2 20 3.3防盗模块的分析与设计 22 3.3.1热释电红外探测器HC-SR501 23 3.3.2雷达式微波探测器XYC-WB-DC 25 3.4智能语音拨号报警模块的分析与设计 28 3.4.1语音录放模块 29 3.4.2 GSM拨号报警模块 32 3.5 LCD显示屏模块的分析与设计 36 3.6本章总结 39 第四章 系统软件的分析与设计 40 4.1编程软件介绍 40 4.2系统软件设计总体概述 41 4.3主程序及各功能模块程序 42 4.3.1主程序 42 4.3.2温度检测模块程序 43 4.3.3 GSM拨号报警模块程序 44 4.3.4 LCD显示屏模块程序 46 4.4本章小结 47 第五章 系统的调试与实现 48 5.1硬件调试 48 5.2软件调试 51 5.3软硬件联合调试 53 5.3.1调试过程 53 5.3.2 调试中遇到的问题 57 5.4本章小结 57 第六章 总结与展望 58 6.1工作总结 58 6.2展望 59 致 谢 61 参考文献 62 附录A 64 附录B 66 第一章 绪论 1.1研究的目的和意义 随着科技生活与经济的迅猛发展，人们对物质的追求也越来越高，而随着经济的大幅度提高，人们开始不仅仅只满足于温饱，而将目光转向更高层次的精神与物质上来，也因此开始购买大量高档的物品[1]。然而，在现实生活中，由于思想教育与个人观念的不同，社会上仍然有一些不法分子存在着投机取巧的心理，想通过违法手段来获取非法利益，给许多住户带来了一定的威胁甚至危害，影响了正常的家庭生活。而家庭住宅的安全隐患还不止于此，为了生活更加便利，现在许多家庭都使用天然气、煤气作为厨房的燃料，冬日也时常用火箱、暖炉等工具取暖，虽然能给生活带来了诸多的便捷，但同时也增加了家庭住宅的火灾隐患。这些随之而来的，便是对于自身财产及安全的保障问题。 如今，随着人们生活质量的稳步提高，人们对传统的家庭防护措施不再满足，而是要求有一个更加智能化安全化的住所，来保障自身以及财产的安全，而各式各样的防火、防盗产品也应运而生。其中，结合了防火与防盗双重功能的家用报警器已成为目前最实用的家居防护装置。而随着时代的前进，电子系列产品同样在不停地推陈出新，层出不穷。科技飞速发展，科学技术作为中坚力量推动着整个社会，而人们在不断的进步与变化中，也在寻求着自身的安定，一个安定的环境和氛围也成为了人们最基本的需求和目的[2]。 对于家庭安全防范来说，市面上的防火防盗报警器一般都采用单片机作为控制核心，利用相关的探测器、传感器监测警情信号，单片机在接收到信号后，触发报警系统，产生强光并伴随着警铃。而这种报警器缺乏与外界及时联系的手段，在家中无人的情况下，警情发生后如若无法及时告知，仍然会存在财产损害的情况，而无法达到用户的实际目的，并且报警器存在着一定的误报率，尖锐的蜂鸣声和强光容易影响附近居住用户的生活，给住户带来不便。所以，人们开始寻求一种能预知警情并及时处理相应事故的方法，以便能有效地提高住宅安全，减少财产损失，达到真正的“以防为主，防治结合”的目的。 本课题所研究的防火防盗报警器，以MCS-51系列单片机为控制核心，提高了产品效率，利用热释电红外探测器和雷达式微波探测器双重监测盗情[3]，利用温度传感器和感烟探测器集为一体的复合式火灾探测器双重监测火情，提高了产品的可靠性，大大降低了误报率和漏报率，且利用语音拨号报警装置，增加了与外界联系的手段，及时向住户报告相应的警情信息，提高了处理事故的机动性，达到了更加先进的预防效果，对及时发现安全隐患，挽回经济损失有着重要的意义。 1.2国内外研究现状 步入21世纪，人类进入了数字化、信息化的时代，智能家居便是这个时代衍生出来的产物，而安全防护技术作为智能家居的其中一项分支，也快速地发展了起来。据有关部门统计，近些年来，全球家庭安防网络监控市场正以百分之四十的增长率呈爆发式上升，由此可见市场需求潜力的巨大，各国的运营商以及厂商针对这一市场也纷纷推出了各式各样的安防产品以及服务。而在不同的国家，家庭安防体系的发展也相应不同。 美国是安全保障行业最早形成的国家之一，由《Gold Book》杂志提供的数据可知，美国将近五分之一的家庭安装了带有监控装置的安防系统，家庭电子安防行业年业务额高达333.5亿美元[4]。目前，美国emWare公司又推出了一种新型的家庭远程监控系统，这种系统正在被广大美国家庭所认可，并普及开来。这种新型系统采用了全新思维理念的安全防护技术，能够让外出或工作的人们通过因特网来监控自己的住宅安全，用户只需要在计算机运行的网络浏览器软件中用鼠标点击一下，即可使用该技术达到监控的目的。据了解，编写在该系统中的软件不仅可以控制门锁的开关，还可以控制家中的恒温、安全、娱乐设备，例如空调，防盗窗，电视机等，甚至连家中的病人都可以实现无人监护。英国也是首批发展安全保障行业的国家之一，他们尤其重视视频监控方面的发展，将其运用于交通、医院、学校、银行、工业等重要场所，而安装了不少监控设备，数量在全球排至首位[5]。也因此刺激了CCTV市场的发展，在现有情况下，每年仍以百分之二点九的速率稳步增长，其中，家庭联网视频监控也在逐步增加。而近期有关安全防护技术的展会——2016年英国伦敦国际安全技术展览会(IFSEC 2016)也将于2016年的6月21-23日在伦敦举行，此次的展出将会看到各类新品和最新技术，安全防范类、楼宇智能类、消防监控类、装备类、个人安全类都是此次展出的重点。在日本，有关家庭报警业务的发展十分快速，其中，西科姆公司更是在业界内公认的龙头老大。早在20世纪60年代起，西科姆公司就已经将自己的业务放在了安全服务运营商，并在上个世界八十年代正式推出了独创的综合家庭安全服务[6]。西科姆公