基于單片機智能家居安防報警系統(tǒng)的設計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 智能家居的 計劃 。 在美國，他們的家庭安全方面主要使用了聯(lián)網(wǎng)報警服務模式，聯(lián)網(wǎng)報警將把北美的安防產(chǎn)業(yè)進行整體合并，是一個非常成功的商業(yè)模式；在日本，家庭報警服務業(yè)非常發(fā)達。他們在聯(lián)網(wǎng)報警服務服務方面主要采取設備購買制或設備租賃制；在韓 國，安防系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控得到了普遍的使用。 中國的安防事業(yè)起源于上世紀中后期，它是隨著科技的發(fā)展而成長起來的。尤其是在加入 WTO 之后，安防事業(yè)的形式一片大好。目前，隨著我國安防的需求不斷擴大，安防行業(yè)得到了巨大的發(fā)展，在北京、深圳等城市中，安防事業(yè)的發(fā)展各具特色。但也存在著不曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統(tǒng)的設計 3 少弊端，在近 20 年的發(fā)展國內(nèi)從事報警運營服務的大約有 3000 家左右，然而，國內(nèi)卻無“領頭羊”都是各自發(fā)展，終其原因是國內(nèi)安防價格較高，質(zhì)量上存在隱患，服務方式滯后，系統(tǒng)維護不到位難以形成統(tǒng)一的管理。但是伴隨著科技的進步，人們安全意識程度 不斷的提高，相信在不久的將來，安防行業(yè)會越來越規(guī)范化，越來越國際化。 曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統(tǒng)的設計 4 2 總體設計 方案選擇論證 一個完整的 智能 家居安防 報警系統(tǒng)主要 是 由 家庭報警主機和各種前端探測器 組成 該系統(tǒng)設計方案有以下兩種： 方案一：利用報警系統(tǒng)和固定電話的聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)，該系統(tǒng)是由無線防盜報警探頭、家庭服務器等組成。利用無線報警探頭的雙重探測原理，確定是否有盜賊的入侵，當發(fā)現(xiàn)有不明情況時聲光報警立即啟動，同時通過無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄⒕榘l(fā)送到家庭服務器上，家庭服務器會立刻將 報警信息通過短信的形式發(fā)送到用戶手機上，同時會把發(fā)生警情的時間地區(qū)以及地理位置發(fā)給轄區(qū)派出所，所轄派出所接到警情后會派出警力迅速處理。入侵室內(nèi)同步發(fā)出聲光報警裝置，阻止犯罪人的進一步行為，減少人身財產(chǎn)的損失。 圖 方案一流程圖 方案二：通過傳感器對室內(nèi)進行監(jiān)測分析，當有人以非法手段進入室內(nèi)時單片機會自動檢測到警情，然后把檢測結(jié)果送入到單片機中并發(fā)出中斷請求，報警電路會立即啟動。 通過對兩個方案的，方案一設計復雜需要花費大量時間來制作安裝。它比較適用于大型商場、大 型住宅小區(qū)和較大的工業(yè)生產(chǎn)基地。方案二制作簡單，成本較低而又滿足快速有效的原則符合現(xiàn)代人的生活觀念，所以選擇方案二。 單片機主控芯片的選擇 通過對各種單片機的性能價位以及速度等情況的對比，本文選擇了 AT89C51 單片機。 單片機又稱微控制器簡稱 MCU，是指將中央處理單元 CPU、存儲器 Memory、定時 /計數(shù)器和多種 I/O 接口集成到一塊硅片構(gòu)成的小而微型計算機系統(tǒng)。單片機的發(fā)展大概經(jīng)歷了以下三個階段。 單片機最早開始于 1974 年左右，主要目的是尋找單片機的最佳體系結(jié)構(gòu)。在這個時期中美國的仙 童公司研究出了世界上第一款單片機編號為 F8，隨后 英特爾 公司推出了那一階段中最具有代表意義的 MCS48 單片機。英特爾公司在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的道路上功不可沒。 攝像部分 現(xiàn)場存儲 A/D 人體檢測 控制部分 D/AAA 正常信號 /報警信號輸出 曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統(tǒng)的設計 5 這個時期的單片機得到了很大的發(fā)展，硬件結(jié)構(gòu)日益成熟，指令系統(tǒng)逐漸完善。它所涉及的領域都與對象系統(tǒng)有關。 英特爾 公司的 MCS5摩托羅拉公司的 6801 以及 Zilog公司的 Z8 等在這一時期最具有代表意義，這些單片機的中斷定時器 /計數(shù)器具有 16 位、存儲器尋址范圍可至 64K，還具有多級中斷處理系統(tǒng)、串行接口，其中多數(shù)芯片還擴展了A/D 轉(zhuǎn)換器 接口。 這一時期的單片機應用在社會各個領域，它主要的特點是品種越變越多、功能越變越強、速度越變越快。隨著 16 位機和 24 位機的相繼出現(xiàn)， 8 位機進入改良階段之后，單片機 8位、 16 位、 32位、 64 位呈現(xiàn)共同發(fā)展的趨勢。 AT89C51 的主要特性 AT89 系列單片機之所以成為目前主流單片機之一，是由它的性能決定的， AT89C51 單片機的性能如下： (1） 內(nèi)含 4KB 的 Flash 存儲器； (2） 內(nèi)部 RAM128 8字節(jié)片； (3） 5個中斷源； (4） 2個 16位定時器 /計數(shù)器； (5） 32位可編程 I/O 口線； (6） 1個全雙工串行 口； (7） 具有低能耗的閑置和掉電模式； (8） 片內(nèi)時鐘振蕩器； (9） 工作頻率位 0～ 24MHz； 單片機是一個非常復雜的數(shù)字電路集合體。如圖 所示： 曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統(tǒng)的設計 6 圖 AT89C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 AT89C51 引腳結(jié)構(gòu)功能。如圖 圖 AT89C51 引腳功能結(jié)構(gòu)圖 曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統(tǒng)的設計 7 前端探測器的組成 紅外傳感器 紅外傳感器在整個安防報警系統(tǒng)中起著測溫、監(jiān)控、報警等作用。根據(jù)探測機理可以分為熱探測器和光子探測器兩種，前者是根據(jù)熱效應后者是根據(jù)光電效應的原理來進行工作。 它是利用紅外輻射與紅外測溫的原理來進行探測的。紅外線本質(zhì)上是一種電磁波，位于可見光紅光的外端，紅外測溫基礎是依據(jù)絕對零度以上的物體都有輻射紅外的能力的原理進行工作。人體的體溫一般都是恒溫的，正常情況下在 37℃ 左右，而且會都發(fā)出 10μm左右的紅外線，這部分紅外線被紅外傳感器所探測到。紅外測溫是屬于非接觸式測溫，因其測溫范圍廣，被普及到各行各業(yè)中。如圖 所示。 圖 紅外傳感器實物圖 煙霧探測器 煙霧探測器又稱感煙探測器，主要分為離子式、吸氣式和光電式，主要用于消防系統(tǒng)，它是探測起火時所伴隨的煙霧從而達到預警的作用。煙霧探測器在整個安防體系中也有應用。 煙霧探測器按用途一般分為聯(lián)網(wǎng)型煙感探測器、獨立式煙感探測器、無線煙感探測器。按感煙方式可分為： 紅外光 束感煙探測器、 氣體探測器、光電感煙式和離子感煙式探測器。煙霧探測器一般和家庭防盜報警系統(tǒng)相連，達到防火預警的目的。 熱釋電傳感器 熱釋電傳感器主要是將人體輻射出的紅外線聚集在熱釋電探測元件上，用來提高紅外線的探測靈敏度，其必不可少的部件就是菲 涅爾透鏡。 曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統(tǒng)的設計 8 菲涅爾透鏡又稱螺紋透鏡最初是由法國物理學家發(fā)明，主要是起著類似透鏡的作用。他的表面一面是由小到大的同心圓另外一面是光面 ,簡單來說一面是平坦一面是凸起的。它的作用有兩個：一是聚焦作用；二是將探測區(qū)域中分為若干個暗區(qū)和明區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度的變化形式在 PIR 上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。菲涅爾透鏡的原理基于菲涅爾波帶片，可以使入射光匯聚起來，產(chǎn)生極大的光強，產(chǎn)生折射作用。與傳統(tǒng)透鏡相比他的面積較大、重量較輕等優(yōu)點被廣泛應用。菲涅爾透鏡本質(zhì)就像一個放大鏡。正確使用它能使探測距離增加，如果使用 不當?shù)脑挊O易產(chǎn)生錯誤的信息。根據(jù)菲涅爾透鏡性能要求的不同，具有不同的焦距，從而使用在不同的監(jiān)控場所，試場越多，控制越嚴密。 門磁開關 門磁開關的作用是用來檢測門窗是否被非法打開，本文設計中所選用的門磁開關是嵌入式門磁開關，一般是由磁鐵和干簧管組成。利用干簧管內(nèi)的觸片被永磁體吸合的情況進行報警，安裝門磁開關時要盡量把發(fā)射器裝在門框上以防止因震動而引起的脫落。使用時要檢查主機是否能接收到報警信號以及門磁指示燈的情況。這種門磁開關被廣泛用于銀行、小區(qū)、學校等眾多領域的門窗安裝使用。 玻璃破碎探 測器 本文的玻璃探測器 使用的是雙技術監(jiān)測，避免 聲頻率相近的聲音引起誤警 ，只有當敲擊玻璃聲音引發(fā)的振動和玻璃破碎時所發(fā)出的高頻信號被同時探測到才會發(fā)出報警信號。使用時要選擇正確安裝位置，盡量避免誤報的情況發(fā)生，要根據(jù)安裝場所