防火防盗报警系统

沈阳航空航天大学综合课程设计防火防盗报警系统的设计班级24020103学号2012040201128学生姓名王志豪指导教师曹阳课程设计任务书课程设计的内容及要求：一、设计说明设计一个温室测量仪，能够对温室的温度进行测量，在温度超过规定的上限时进行报警。选择合适的温度传感器，通过模数转换电路把采集到的模拟信号转换为数字信号，通过控制逻辑处理，译码显示被测的温度。通过手动复位电路对测量的结果进行清零复位。原理框图见图1。图1温室测量仪原理框图二、技术指标1．测量范围：0℃—50℃2．测量精度为±1℃3．显示温度。4、温度超过上、下限报警。三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。控制逻辑电路显示译码测量信号数字显示手动复位报警电路2．进行实验数据处理和分析。五、推荐参考资料1、张毅刚．新编MCS—51单片机应用设计．[M]哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.2、何立民．单片机技术选编．[M]北京：北京航空航天大学出版社，1996.3、张洪润．单片机及运用．[M]北京：清华大学出版社，2005.4、毛谦敏．单片机及运用系统设计．[M]北京：国防大学出版社，2005.5、杨刚．电子系统设计与实践．[M]北京：电子工业大学出版社，2004.六、按照要求撰写课程设计报告成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：指导教师签字：日期：成绩沈阳航空航天大学综合课设报告1一、概述改革开放以来，在城市大发展的过程中，大量外地人口涌入城市，给社会治安带来很大压力。工厂、机关和居家失盗、失火、抢劫事件时有发生；个别地方尤为严重，损失惊人。由此引起公安部门的高度重视和社会各届人士的普遍关注。有些部门和居民小区开始派人白天守卫、夜间巡逻，并纷纷购置防护铁门、铁栏杆等被动防范措施，将主人装在铁笼子中以求安全。一旦发生警性（如火警或煤气泄漏），才发现铁笼子将消防人员拦在事故现场之外，难以即时救助，实为弊端。从整顿市容角度来看，亦不雅观。为此，政府部门提倡采用高科技手段实现技术防范措施。随着时代的发展，人类进入了信息化电子时代，传感器技术作为现代技术的主要内容将有较大的发展。信息技术包括技术、通信技术和传感器技术。现代人类社会已经进入信息时代，因而信息技术对社会发展，科学进步将起到决定性作用。现代信息技术的基础是信息采集、信息传输与信息处理，他们就是传感器技术、通信技术和计算机技术。在社会治安的现实需求和政府部门的推动下，市场上国产和进口的防盗报警应运而生。防火防盗系统一般由火灾探测器、入侵探测器、报警控制器和接警中心(硬件加软件）组成。它的最简单形式就是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是火灾探测器、入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。我们设计的防火防盗报警系统是一种自动检测室内火灾仪与安全的系统，能直观地显示室内的温度和室内安全情况，可连续、动态监测，价格便宜，适于普及推广。该系统的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。整个系统耗电低，体积小，具有便携性与精确性。这样的防火防盗报警系统系统性能良好，结构简单，性价比高，输出显示稳定，比较适应大众化，而且使用方便，显示结果醒目。基于AT89C51的单片机防火防盗报警系统与传统的安全系统相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。二、方案论证防火防盗系统一般由火灾探测器、入侵探测器、报警控制器和接警中心(硬件加软件）组成。它的最简单形式就是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是火灾探测器、入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。方案一：利用固定点电话联网防火防盗报警系统来实现家庭防火防盗报警，该系统由编程主机、探测器、和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网计沈阳航空航天大学综合课设报告2算机可通过电子地图、数据库、计算机语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖消防大队或派出所（巡逻大队）经历分布，及时调动警力做出快速处理。原理框图如下：图1方案一原理框图方案二:通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和声音报警器的启动，实现声光报警。原理框图如下：图2方案2原理框图DS18B20温度传感器烟雾传感器红外人体传感器AD转换AT89C51单片机声光报警温度浓度显示防火探测器信号处理编程主机防盗探测器接警中心现场监视用户固定电话用户固定电话万年历按键沈阳航空航天大学综合课设报告3温度传感器DS18B20采集的数据为数字信号，可以直接发送至单片机进行处理。烟雾传感器MQ-2气体传感器输出的信号一般比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号的要求。MQ-2半导体烟雾传感器属于电阻型，因此只需串联一个参考电阻，再经过一个放大电路即可发送给ADC0808采集，信号经过A/D转换模块后传送进入单片机进行处理。红外人体传感器DYP-ME003输出信号，该信号为高电平时有人入侵，为低电平时表示无人入侵。单片机内部程序中预先设定报警临界值，包括温度过高报警和气体浓度过高报警。单片机正常工作后，判断所接收到的数据是否达到报警临界值，如果到达报警值单片机控制蜂鸣器和LED灯进行报警，如果没有达到报警值单片机继续接收并处理新数据。如果单片机接收到非法入侵信号，直接报警。单片机实时向数码管输出显示信号，数码管显示周围环境温度和气体数值。通过比较，方案二能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，且成本低，固本设计选择方案二。三、硬件设计1.传感器本设计选用了DS18B20型温度传感器、MQ-2型烟雾传感器以及人体热释电红外传感器。（1）DS18B20型温度传感器本设计的测温元件采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20采集的数据为数字信号，可以直接发送至单片机进行处理。DS18B20数字温度计提供9位温度读数，指示器件的温度。信息经过单线界面送入DS18B20或从DS18B20送出，因此从中央处理器到DS18B20仅需连接一条线（和地）。读、写和完成温度变换所需的电源可以由数据线本身提供，而不需要外部电源。图3温度采集电路沈阳航空航天大学综合课设报告4温度采集电路如图3所示。本设计DS18B20与单片机的P1-0相连，采集到温度信号后，将数据传输给单片机当温度达到预先设定的上限值（本文的上限值是：60℃），则LED红灯点亮，LCD显示当前的温度值。DS18B20与单片机之间的数据传输需要通过软件实现，当DQ=0时，禁止数据传输，当DQ=1时允许数据传输。DS18B20的工作电压范围为2.0-5.5V，测温范围为-55-+125摄氏度，温度计分辨率在9-12位。（2）MQ-2型烟雾传感器本设计中采用的MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器属于气敏感测器，是气-电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量(即浓度)转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器具有灵敏度高、回应快、抗干扰性好、使用方便、价格便宜，且不会发生探头阻缓及中毒现象，维护成本较低等优点。因此，本设计采用MQ-2气体传感器作为报警器烟雾信息采集部分的核心。MQ-2型烟雾传感器的特性：MQ-2型传感器对天然气、液化石油气等烟雾有很高的灵敏度，尤其对烷类烟雾更为敏感具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息，例如酒精和烟雾等。MQ-2型传感器具有良好的重复性和长期的稳定性。初始稳定，响应时间短，长时间工作性能好。（注意：使用前必须先加热一段时间，否则其输出的电阻和电压不准确。）其检测可燃气体与烟雾的范围是100-10000ppm。（注意：ppm为体积浓度/1ppm=1立方厘米除以1立方米。）电路设计电压范围宽，24V以下均可；加热电压5±0.2V。（3）人体热释电红外传感器本电路采用人体热释红外传感器对非法入侵行为进行检测。热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。人体热释红外传感器特性：这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10UM左右的红外辐射必须非常敏感。为了仅仅对人体的红外辐沈阳航空航天大学综合课设报告5射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元。而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，经信号处理而报警。菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。2.AD转换电路AD转换电路如图4所示。图4AD转换电路（1）AD转换电路的功能在本设计中，需要使用MQ-2烟雾传感器，MQ-2输出的电压是模拟信号。AD转换模块的功能是将MQ-2烟雾传感器输出的模拟信号转换为数字信号，送到单片机中进行输出和计算。（2）芯片的选择AD转换芯片选择的是ADC0808，其作用是将时间连续、幅值连续的模拟量转换为时间离散、幅值离散的数字信号。（3）电路简介ADC0809是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型ADC，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑。利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。模数转换模块的的OUT1-7端与单片机的P3.7-P3.0端相连，当做数据的输出输入。当start=1时启动输入端，ALE=1时启用锁存功能，当转换完毕后，EOC=1，沈阳航空航天大学综合课设报告6同时使OE=1来允许数据输出，从而将得到的数据送入单片机。输入口选择IN0和IN1，ADDA、ADDB、ADDC决定所选择的输入口。当ADDA=0、ADDB=0、ADDC=0时选择IN0作为输入口；ADDA=1、ADDB=0、ADDC=0时选择IN1作为输入口。3.显示电路显示电路如图5所示。图5显示电路LCD1602采用标准的14脚接口，其中VSS为地电源，VDD接5V正电源，V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。D0-D7为8位双向数据线。本设计中LCD1602与单片机P0口相连，所以加了一个上拉电阻。LCD1602的D0-7端与单片机的P0-7端相连。LCD1602的E管脚接到P2.2，R/W管脚接沈阳航空航天大学综合课设报告7到P2.1，RS管脚接到P2.0，通过软件设置，当E=0时，LCD1602开始工作。当R/W=0，RS=0时，单片机可以向LCD写指令