【正文】 ................................ 6 火災(zāi)檢測單元的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 9 漏水檢測單元的設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 10 煤氣泄漏檢測單元的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 11 甲醛監(jiān)測單元的設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 12 防盜報(bào)警單元的設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 12 通信部分的設(shè)計(jì) ................................................................................................................... 13 顯示電路和鍵盤接口的設(shè)計(jì) ............................................................................................... 14 4居家安全報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ................................................................................................ 15 主控單元程序的設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 15 各檢測單元程序的設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 17 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................... 19 謝 辭 ........................................................................................................................................... 21 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 基于單片機(jī)的居家安全報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 藺偉濤 （德州學(xué)院機(jī)電系，山東德州 253023） 摘 要 ： 本設(shè)計(jì)是對(duì)基于 單片機(jī)的居家 安全報(bào)警領(lǐng)域 進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出以 STC89C52 單片機(jī) 為核心的 高性價(jià)比 ， 易于安裝 的 居家安全報(bào)警系統(tǒng) 。 關(guān)鍵詞： 居家安全報(bào)警系統(tǒng) ； 無線通信 ； GSM 1 引言 現(xiàn)代居家生活中的安全隱患及檢測 現(xiàn)代的居家生活中， 人們離不開自來水、電、天然氣這些方便的生活資料，但是 它們給我們帶來方便的同時(shí)也增加了居家生活中的不安全因素，水管漏水 ，意外失火，煤氣泄漏等事故都可能給家庭帶來無法挽回的損失。 近幾年來電子科技日新月異，通信技術(shù)蓬勃發(fā)展，其中以芯片技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展尤為突出，這給居家安全問題的 解決提供了新的選擇。 目前市場上存在的居家安防類產(chǎn)品種類較多，大致可分為防盜報(bào)警、視頻監(jiān)控、門禁系統(tǒng)等幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的門類 ，部分產(chǎn)品功能較少，功能較為綜合的產(chǎn)品價(jià)格又相對(duì)較高，安裝復(fù)雜。 居家安全與我們每個(gè)人息息相關(guān)，居家安全 報(bào)警設(shè)備的使用能夠提高人們的生活品質(zhì)，讓生活更加安全、方便，由于該系統(tǒng)所具有的優(yōu)點(diǎn)及 51 系列單片機(jī)無法比擬的性價(jià)比，因此在未來發(fā)展中將擁有廣闊的市場前景和發(fā)展?jié)摿?。由于安裝了西門子消防和語音疏散系統(tǒng)，金茂大廈和作為全球最高酒店的上海金茂君悅大酒店，為數(shù)以千計(jì)的人提供了安全、舒適的工作和生活環(huán)境。 系統(tǒng)的電路主要由電源模塊、單片機(jī)模塊、傳感器模塊、無線模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊組成 [3]，其系統(tǒng)框圖如圖 1所示。 該單片機(jī)的基本系統(tǒng)電路如圖 2所示，主控單元和每個(gè)檢測單元都包含一個(gè)單片機(jī)的基本系統(tǒng)。選用多種傳感器采集家居信息 ,運(yùn)用信息融合技術(shù) ,獲得較為可靠的報(bào)警信息。 探測器 探測器是用來檢測室內(nèi)的各種環(huán)境信息的，這些 環(huán)境信息被發(fā)送給主 控單元，以便主控單元及時(shí)根據(jù)信息做出處理。有火災(zāi) 發(fā)生時(shí)， 電離室 在電場的作用下電離出正、 負(fù)兩種離子，兩種離子 各自向正負(fù)兩極移動(dòng)，內(nèi)部的電流、電壓發(fā)生改變，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 (3)防盜探測器 防盜探測器安裝于 窗 戶 的上方，探測部分主要由熱 釋電和紅外 傳感器組成。因此，當(dāng)這種材料受到紅外輻射而溫度升高時(shí)， 表面電荷將減少 ，相當(dāng)于釋放了 一部分電荷，故稱為熱釋電。 紅外探測器采用的是光電開關(guān)，光電開關(guān)（光電傳感器）是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對(duì)光束的遮擋或反射，由同步回路選通 電路 ，從而檢測物體有無的。 甲烷傳感器將與甲烷濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)，這些模擬量信號(hào)可以通過 A/D芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)數(shù)字量的大小就可以獲得室內(nèi)的甲烷含量，進(jìn)而計(jì)算出煤氣，天然氣的濃度，從而可以達(dá)到 檢測及 報(bào)警的目的。這種傳感器是從呼吸式酒精傳感器基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，適合于絕大多數(shù)的環(huán)境（ 20℃ ~+50℃）監(jiān)測使用（如有特殊介紹，可應(yīng)用于更高的溫度中）。主控單元與用戶通信采用的是 GSM（移動(dòng)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)）的方式，報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)⒌轮輰W(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 家中的情況以短信的方式發(fā)送給用戶，用戶也可以通過發(fā)送短信控制家中系統(tǒng)的運(yùn)行。 該居家安全報(bào)警系統(tǒng)主要有六大功能： 手機(jī)網(wǎng) 絡(luò)智能報(bào)警，當(dāng)檢測到家中出現(xiàn)意外情況時(shí)，通過 短信進(jìn)行報(bào)警；能夠監(jiān)測家庭中的煤氣或天然氣的濃度，發(fā)現(xiàn)煤氣泄漏，及時(shí)報(bào)警； 具有 智能防盜功能，當(dāng)有盜賊進(jìn)入時(shí)，立即進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)通知警方和戶主；智能火災(zāi)報(bào)警，家中出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)立即進(jìn)行報(bào)警，減少財(cái)產(chǎn)的損失； 智能防水 檢測功能，發(fā)現(xiàn)家中漏水，及時(shí)關(guān)閉總閥，并短信通知主人，避免損失； 可以通過遙控器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，使用方便， 操作簡單。 通過液晶實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外溫度、濕度、光照強(qiáng)度、系統(tǒng)工作狀態(tài)等的顯示 ,方便人們實(shí)時(shí)了解系統(tǒng)的工作狀態(tài)。自動(dòng)波特率為 ～ 115kb/s。可使用的頻道高達(dá) 126 個(gè)，滿足多點(diǎn)通信和跳頻通信需要，內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制；低功耗 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為 900nA；內(nèi)置 天線，體積小巧；模塊可軟件設(shè)地址，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便。比如 AVR 系列單片機(jī)如果是 5V 的，一般串接 2K 的電阻 。 圖 7 HS0038 遙控器 火災(zāi)檢測單元的設(shè)計(jì) 火災(zāi)報(bào)警單元由煙霧傳感器和溫濕度傳感器組成，溫濕度傳感器的增加能夠增強(qiáng)報(bào)警的可靠性，減少誤報(bào)的發(fā)生 [6]，火災(zāi)報(bào)警單元的組成如圖 8 所示。 系統(tǒng)采用的煙霧傳感器的型號(hào)是 MQ2， MQ2 使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 (SnO2)，對(duì)煙霧的靈敏度很高。使用時(shí)將兩個(gè)探頭放在衛(wèi)生間地面的上方，當(dāng)有漏水的情況發(fā)生，衛(wèi)生間產(chǎn)生積水，探測器的兩個(gè)探頭被積水接 通，預(yù)設(shè)高電平 I/O 引腳被置低，產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，單片機(jī)再通過無線通信模塊將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給主控單元，從而完成整個(gè)報(bào)警過程 [7]。速度快，是 LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的 40 倍 。 甲 醛 含 量探 測 M C U無 線 通 信2 4 L 0 1甲 醛 傳 感 器H C H O運(yùn) 算放 大器聲 光報(bào) 警主控單元 圖 14 甲醛檢測單元系統(tǒng) 傳感器內(nèi)部包含一個(gè)常規(guī)的兩電極燃料電池傳感器，工作電極通過外電路將電子釋放到計(jì)數(shù)電極，并且在計(jì) 數(shù)電極端隨著氧的減少而消耗，內(nèi)電路由電解液中的離子流來實(shí)現(xiàn)。 S e n s o rH C H O6 2 0 ΩO P A 1 7 7+_+ V V1 0 K ΩO U T P U T 圖 15 甲醛傳感 器應(yīng)用電路 在高精度測量中反饋電阻應(yīng)為 470K，同時(shí)并聯(lián)一個(gè) F 的鉭電容在沒有反向響應(yīng)時(shí)間的情況