基于單片機智能家居安防報警系統的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 安全方面主要使用了聯網報警服務模式，聯網報警將把北美的安防產業進行整體合并，是一個非常成功的商業模式；在日本，家庭報警服務業非常發達。他們在聯網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，安防系統中的視頻監控得到了普遍的使用 。 中國的安防事業起源于上世紀中后期，它是隨著科技的發展而成長起來的。尤其是在加入 WTO 之后，安防事業的形式一片大好。目前，隨著我國安防的需求不斷擴大，安防行業得到了巨大的發展，在北京、深圳等城市中，安防事業的發展各具特色。但也存在著不曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統的設計 3 少弊端，在近 20 年的發展國內從事報警運營服務的大約有 3000 家左右，然而，國內卻無“領頭羊”都是各自發展，終其原因是國內安防價格較高，質量上存在隱患，服務方式滯后，系統維護不到位難以形成統一的管理。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，安防行業會 越來越規范化，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 報警系統主要 是 由 家庭報警主機和各種前端探測器 組成 該系統設計方案有以下兩種： 方案一：利用報警系統和固定電話的聯網來實現，該系統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，當發現有不明情況時聲光報警立即啟動，同時通過無線數據傳輸的方式將警情發送到家庭服務器上，家庭服務器會立刻將報警信息通過短信的形式發送到用戶手機上， 同時會把發生警情的時間地區以及地理位置發給轄區派出所，所轄派出所接到警情后會派出警力迅速處理。入侵室內同步發出聲光報警裝置，阻止犯罪人的進一步行為，減少人身財產的損失。 圖 方案一流程圖 方案二：通過傳感器對室內進行監測分析，當有人以非法手段進入室內時單片機會自動檢測到警情，然后把檢測結果送入到單片機中并發出中斷請求，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、大型住宅小區和較大的工業生產基地。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 /計數器和多種 I/O 接口集成到一塊硅片構成的小而微型計算機系統。單片機的發展大概經歷了以下三個階段。 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構。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。英特爾公司在開創嵌入式系統發展的道路上功不可沒。 攝像部分 現場存儲 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的設計 5 這個時期的單片機得到了很大的發展，硬件結構日益成熟，指令系統逐漸完善。它所涉及的領域都與對象系統有關。 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、串行接口，其中多數芯片還擴展了A/D 轉換器接口。 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， 8 位機進入改良階段之后，單片機 8位、 16 位、 32位、 64 位呈現共同發展的趨勢。 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） 內含 4KB 的 Flash 存儲器； (2） 內部 RAM128 8字節片； (3） 5個中斷源； (4） 2個 16位定時器 /計數器； (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 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的設計 6 圖 AT89C51內部結構圖 AT89C51 引腳結構功能。如圖 圖 AT89C51 引腳功能結構圖 曹家凱：基于單片機智能家居安防報警系統的設計 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中起著測溫、監控、報警等作用。根據探測機理可以分為熱探測器和光子探測器兩種，前者是根據熱效應后者是根據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，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網型煙感探測器、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；二是將探測區域中分為若干個暗區和明區，使進入探測區域的移動物體能以溫度的變化形式在 PIR 上產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，產生極大的光強，產生折射作用。與傳統透鏡相比他的面積較大、重量較輕等優點被廣泛應用。菲涅爾透鏡本質就像一個放大鏡。正確使用它能使探測距離增加，如果使用 不當的話極易產生錯誤的信息。根據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、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的振動和玻璃破碎時所發出的高頻信號被同時探測到才會發出報警信號。使用時要選擇正確安裝位置，盡量避免誤報的情況發生，要根據安裝場所的實際情況選用不同原理的