【正文】 ................................ 36 調(diào)試過程 .............................................................................................................. 39 Protues 仿真 ......................................................................................................... 40 6 總結(jié) ......................................................................................................................... 44 附錄 ............................................................................................................................... 45 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................... 60 致謝 ................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 1 頁(yè) 共 61 頁(yè) 1 緒論 引言 針對(duì)當(dāng)前火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)存在的通訊協(xié)議不一致，系統(tǒng)誤報(bào)、漏報(bào)頻繁，智能化程度低，網(wǎng)絡(luò)化程度低、特殊惡劣環(huán)境的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警抗干擾等問題較為突出的現(xiàn)象，提出在符合國(guó)家消防規(guī)范的基礎(chǔ)下采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、開放的通訊協(xié)議，通過對(duì)新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備的應(yīng)用研究，對(duì)系統(tǒng)方案、設(shè)備選型的優(yōu)化組合，改進(jìn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的工作性能、減少維護(hù)費(fèi)用和維護(hù)要求，向著高可靠性、高靈敏性、低誤報(bào)率、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、技術(shù)智能化方向發(fā)展，為更好的預(yù)防和遏制建筑火災(zāi)提供了強(qiáng)有力的保障，從而更好的保護(hù)國(guó)家和人民的生命 、財(cái)產(chǎn)安全 [1]。這是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警應(yīng)用技術(shù)的研究發(fā)展趨勢(shì) 。 家用防盜系統(tǒng)近幾年來在全球以及在中國(guó)的快速發(fā)展是信息技術(shù)發(fā)展尋找更廣闊的市場(chǎng)結(jié)合點(diǎn)的必然結(jié)果，是 IT 產(chǎn)業(yè)向傳統(tǒng)住宅產(chǎn)業(yè)以及人們生活滲透的必然結(jié)果。家用防盜系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是向人們提供 ―方便快捷的信息通信、安全舒適的住宅環(huán)境、高效便利的物業(yè)管理 ‖。發(fā)展家用防盜系統(tǒng)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。家用防盜系統(tǒng)按智能技術(shù)開發(fā)的功能和作用的不同，小區(qū)中報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用一般體現(xiàn)在探測(cè)智能、監(jiān)控智能和抗干擾智能三個(gè)主要方面。目前歐美已有一些國(guó)家正在大力研究無線 防盜探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，這種產(chǎn)品在我國(guó)也會(huì)發(fā)展成為主流 [2]。 防盜報(bào)警產(chǎn)品總體發(fā)展趨勢(shì)：從少防區(qū)（ 4防區(qū)）向多防區(qū)（ 16防區(qū)以上）；電話線制向 GSM、總線制、網(wǎng)絡(luò)制發(fā)展；從有線向無線發(fā)展；無線從單一頻點(diǎn)（ 315M）向?qū)Ｓ妙l段 (433M內(nèi)多頻點(diǎn) )、從單向 /單工向雙向 /半雙工或雙工通訊發(fā)展 [3]。比如主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器從傳統(tǒng)型向編碼調(diào)制型發(fā)展，說明隨著科技的普及、隨著報(bào)警產(chǎn)品應(yīng)用面的擴(kuò)大，傳統(tǒng)型主動(dòng)紅外入侵探測(cè)器產(chǎn)品存在的問題逐漸暴露，由于密集安裝引發(fā)誤報(bào)警、漏報(bào)警、可以被同型號(hào)或同類產(chǎn)品替代；對(duì)于 新型建筑結(jié)構(gòu)，比如現(xiàn)代造型的圍墻等無法安裝、使用；對(duì)于窗、陽(yáng)臺(tái)等也無法有效防范等；被動(dòng)紅外入侵探測(cè)器開始從室內(nèi)防范向室外防范發(fā)展，說明室內(nèi)防范的局限性日漸顯現(xiàn)，防范開始向室外 /戶外推進(jìn)。但是由于其產(chǎn)品探測(cè)原理的限制，其室外型產(chǎn)品的防范效果、工作穩(wěn)定性等各方面均不盡人意。 第 2 頁(yè) 共 61 頁(yè) 課題研究背景及意義 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的活動(dòng)、居住區(qū)域越來越大，安全問題越顯重要。簡(jiǎn)潔、經(jīng)濟(jì)型報(bào)警器成為家庭所需。而且自本世紀(jì) 80 年代開始，隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處 潛伏著火災(zāi)隱患。智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)單的報(bào)警設(shè)備，而是融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識(shí)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，值得提出的是，我國(guó)目前民居內(nèi)幾乎沒有防火設(shè)施及救火器材，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展。 我國(guó)家用安防系統(tǒng)相對(duì)國(guó)外來講，是有較大差距的?，F(xiàn)在一般居民住宅的主要防盜措施僅限于防盜窗、防盜門，雖有一定的防盜作用，在災(zāi)害發(fā)生的情況下，使逃生更加困難。另外，小區(qū)安全措施不足；居民安全意識(shí)有待增強(qiáng)；安全防范系統(tǒng)也急需普及。 家用防盜系統(tǒng)近幾年來在全球以及 在中國(guó)的快速發(fā)展是信息技術(shù)發(fā)展尋找更廣闊的市場(chǎng)結(jié)合點(diǎn)的必然結(jié)果，是 IT 產(chǎn)業(yè)向傳統(tǒng)住宅產(chǎn)業(yè)以及人們生活滲透的必然結(jié)果。家用防盜系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是向人們提供 ―方便快捷的信息通信、安全舒適的住宅環(huán)境、高效便利的物業(yè)管理 ‖。發(fā)展家用防盜系統(tǒng)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。家用防盜系統(tǒng)按智能技術(shù)開發(fā)的功能和作用的不同，小區(qū)中報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用一般體現(xiàn)在探測(cè)智能、監(jiān)控智能和抗干擾智能三個(gè)主要方面。目前歐美已有一些國(guó)家正在大力研究無線防盜探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，這種產(chǎn)品在我國(guó)也會(huì)發(fā)展成為主流。如今，人民生活已從溫飽型向小康轉(zhuǎn)變 ，大件耐用消費(fèi)品己經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家，因此人們會(huì)有更強(qiáng)的安全意識(shí)，逐漸接受在住宅內(nèi)裝設(shè)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、功能完善的安全防范系統(tǒng)。同時(shí)人類已經(jīng)進(jìn)入二十一世紀(jì)，傳統(tǒng)的防盜門窗越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊螅虼巳藗兤惹行枰环N智能型家庭安全防范報(bào)警系統(tǒng) [4]。智能住宅己開始引起人們的關(guān)注。作為住宅的一個(gè)組成部分，安全防范系統(tǒng)也必將向多功能、全方位、綜合性、智能化方向發(fā)展。 而小區(qū)管理最為重要的內(nèi)容之一是確保住宅、住戶安全。現(xiàn)代居住的格局，鄰里之間的來往越來越少，家庭生活隱密性、封閉性越來越強(qiáng)。所以說，小區(qū)的安防系統(tǒng)和智 能管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化小區(qū)管理不可缺少的有機(jī)組成部分?？紤]設(shè)備成本與集中管理的需要，可將周界報(bào)警探測(cè)系統(tǒng)、住宅聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)加以集成和 第 3 頁(yè) 共 61 頁(yè) 綜合，構(gòu)成綜合防范體系。由此，居民住宅應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全防范報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)盜竊、入室搶劫等做到早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)警，通過社會(huì)力量和科技手段來提高家庭抵御各種意外情況的能力。 火災(zāi)是可燃物在時(shí)間或空間上失去控制的燃燒所造成的災(zāi)害，是威脅公眾安全和社會(huì)發(fā)展的主要災(zāi)害之一?；?，在給人類帶來文明進(jìn)步、光明和溫暖的同時(shí)也在其失去控制之時(shí)給人類造成了巨大的災(zāi)難。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó) 70 年代火災(zāi)平均損失不到 ， 80年代火災(zāi)平均損失接近 億元。進(jìn)入 90 年代，特別是 1993年以來，火災(zāi)造成的直接損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人。 嚴(yán)峻的事實(shí)證明，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)財(cái)富日益增加，火災(zāi)給人類、社會(huì)和自然造成的危害范圍不斷擴(kuò)大，它不僅毀壞物質(zhì)財(cái)產(chǎn)，造成社會(huì)秩序的混亂，還直接威脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害。殘酷的現(xiàn)實(shí)讓人們逐漸認(rèn)識(shí)到監(jiān)控預(yù)警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時(shí)的報(bào)警機(jī)制可以大大降低人員的上網(wǎng)，為社會(huì)減少不必要的損失。 隨著電子產(chǎn)品在人類生活中的使用越來越廣泛，由此引起的 火災(zāi)也越來越多，在我們生活的四周到處潛伏著火災(zāi)隱患。智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已并非傳統(tǒng)意義上的簡(jiǎn)單的報(bào)警設(shè)備，而是融入了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器的應(yīng)用等各領(lǐng)域知識(shí)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)必將得到更快的發(fā)展 [5]。 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)（ Microcontroller Unit），是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善 的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)報(bào)警具有體積小、價(jià)格低、集成度高等突出優(yōu)點(diǎn) ,利用單片機(jī)來開發(fā)防盜系統(tǒng)能使系統(tǒng)易于操作，且花費(fèi)較小，因而具有廣泛的應(yīng)用性 [6]。 第 4 頁(yè) 共 61 頁(yè) 本文主要內(nèi)容安排 經(jīng)過深入了解了家庭防火防盜產(chǎn)品現(xiàn)狀，我發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的防火防盜產(chǎn)品種類很多，但大部分是當(dāng)有非法入侵時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲、光、電等報(bào)警信號(hào)，還有一些可以實(shí)現(xiàn)向外報(bào)警的系統(tǒng)大多采用的是電話語音報(bào)警；電話線一般布線一般是在樓道內(nèi)，容易被小偷破壞掉，造成報(bào)警系統(tǒng)失靈；而且這些系統(tǒng)僅側(cè)重于被動(dòng)防御的思路，只是在災(zāi)情發(fā)生后才發(fā)出報(bào)警。本系統(tǒng) 針對(duì)以上問題通過使用手持設(shè)備，以無線的方式來完成各種操作。當(dāng)人們外出，家中長(zhǎng)期處于無人狀態(tài)時(shí)，家里就很容易成為小偷偷盜的目標(biāo)，家主可以在特定的時(shí)間通過手機(jī)等其他手持設(shè)備遠(yuǎn)程控制來進(jìn)行布防。 本課題設(shè)計(jì)的家庭智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)方案是以單片機(jī)為核心，它利用無線通信和自動(dòng)控制技術(shù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)將家居內(nèi)的異常情況及時(shí)傳輸給用戶或保安人員。它是一種能真正滿足新時(shí)期居民的居住要求、真正實(shí)現(xiàn)智能化報(bào)警的要求的方便實(shí)用的防火防盜報(bào)警系統(tǒng)。針對(duì)目前家庭防火防盜系統(tǒng)的現(xiàn)狀，在以下幾個(gè)方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研究： (1)傳感器 部分設(shè)計(jì)。對(duì)防火和防盜傳感器進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，對(duì)傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的處理，由單片機(jī)對(duì)處理好的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、存儲(chǔ)、發(fā)送等操作。 (2)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。研究滿足系統(tǒng)工作需要的元件及其工作原理，單片機(jī)的外圍接口電路。主要包括無線通信模塊電路、火災(zāi)報(bào)警電路、非法入侵檢測(cè)電路、 門控電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路、鍵盤輸入及 LED 顯示模塊等 。 (3)根據(jù)控制方案繪制軟件流程圖，編寫程序，并進(jìn)行了編譯調(diào)試。通過軟件程序的編寫來指導(dǎo)硬件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能。單片機(jī)采用 C 語言模塊化設(shè)計(jì)，增加了程序的可讀性和可移植性。 (4)系統(tǒng)軟件可 靠性設(shè)計(jì)。在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制軟件采取了一些切實(shí)可行的措施，包括采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法、軟件陷阱和 ―看門狗 、合理安排中斷等。在編寫軟件程序時(shí)，避免中斷嵌套和在中斷中執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù) 綜上所述，根據(jù)我對(duì)題目的研究與分析本文的主要內(nèi)容安排如下： 第一章：緒論，主要闡述本課題研究的意義與背景以及本文主要內(nèi)容； 第二章：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，主要介紹所設(shè)計(jì)的防火、防盜系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，工作原理等相關(guān)內(nèi)容； 第三章：硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路； 第 5 頁(yè) 共 61 頁(yè) 第四章：系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)，主要程序設(shè) 計(jì)； 第五章：系統(tǒng)調(diào)試及仿真，主要對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，無錯(cuò)誤后燒錄到單片機(jī)進(jìn)行硬件調(diào)試，對(duì)主要模塊進(jìn)行了 Protues 仿真。 第 6 頁(yè) 共 61 頁(yè) 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 家庭智能防火防盜報(bào)警系統(tǒng)是一種新型的電子安全報(bào)警系統(tǒng)，它的開發(fā)設(shè)計(jì)方案參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并根據(jù)我國(guó)住宅建設(shè)的實(shí)際情況和各相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r來更好地滿足新時(shí)期居民讓家庭更安全、更舒適、更方便、更符合環(huán)保的居住要求。 本文對(duì)防火防盜兩個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，本章給出了火災(zāi)監(jiān)控模塊和防盜系統(tǒng)模塊的 整體設(shè)計(jì)方案。 火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測(cè)器、區(qū)域報(bào)警器和集中報(bào)警器組成?；馂?zāi)探測(cè)器通過對(duì)火災(zāi)發(fā)出的物理、化學(xué)現(xiàn)象（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測(cè)，將探測(cè)到的火情信號(hào)轉(zhuǎn)化成火警電信號(hào)傳遞給火災(zāi)報(bào)警控制器。區(qū)域報(bào)警器將接收到火警信號(hào)后經(jīng)分析處理發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，集中報(bào)警是將接收到的信號(hào)以聲光形式表現(xiàn)出來 [7]。整體電路設(shè)計(jì)框圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)原理及組成框圖 火災(zāi) 報(bào)警系統(tǒng)類型及火災(zāi)探測(cè)器選型 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)類型 根據(jù)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中所使用的探測(cè)器種類，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以分為以下四種： (1)感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)燃燒物會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，使得周圍溫度迅速變化。感溫型傳 感 器 放大電路 A/D轉(zhuǎn)換 單 片 機(jī) 狀態(tài)指示 聲音報(bào)警 溫度顯示 按鍵 第 7 頁(yè) 共 61 頁(yè) 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是通過判斷周圍溫度變化而產(chǎn)生響應(yīng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，再把溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以達(dá)到判斷報(bào)警的目的。根據(jù)探測(cè)溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。 (2)感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一。在火災(zāi)發(fā)生的初期，由于溫度比 較低，許多物質(zhì)都處于陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙霧。感煙型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是對(duì)空氣中可見或不可見的煙霧粒子進(jìn)行探測(cè)，然后將煙霧濃度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)來觸發(fā)報(bào)警。感煙型火