【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 智能家居的 計(jì)劃 。 在美國(guó)，他們的家庭安全方面主要使用了聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警將把北美的安防產(chǎn)業(yè)進(jìn)行整體合并，是一個(gè)非常成功的商業(yè)模式；在日本，家庭報(bào)警服務(wù)業(yè)非常發(fā)達(dá)。他們?cè)诼?lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)服務(wù)方面主要采取設(shè)備購(gòu)買(mǎi)制或設(shè)備租賃制；在韓 國(guó)，安防系統(tǒng)中的視頻監(jiān)控得到了普遍的使用。 中國(guó)的安防事業(yè)起源于上世紀(jì)中后期，它是隨著科技的發(fā)展而成長(zhǎng)起來(lái)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(guó)安防的需求不斷擴(kuò)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(jī)智能家居安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 少弊端，在近 20 年的發(fā)展國(guó)內(nèi)從事報(bào)警運(yùn)營(yíng)服務(wù)的大約有 3000 家左右，然而，國(guó)內(nèi)卻無(wú)“領(lǐng)頭羊”都是各自發(fā)展，終其原因是國(guó)內(nèi)安防價(jià)格較高，質(zhì)量上存在隱患，服務(wù)方式滯后，系統(tǒng)維護(hù)不到位難以形成統(tǒng)一的管理。但是伴隨著科技的進(jìn)步，人們安全意識(shí)程度 不斷的提高，相信在不久的將來(lái)，安防行業(yè)會(huì)越來(lái)越規(guī)范化，越來(lái)越國(guó)際化。 曹家凱：基于單片機(jī)智能家居安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 2 總體設(shè)計(jì) 方案選擇論證 一個(gè)完整的 智能 家居安防 報(bào)警系統(tǒng)主要 是 由 家庭報(bào)警主機(jī)和各種前端探測(cè)器 組成 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案有以下兩種： 方案一：利用報(bào)警系統(tǒng)和固定電話的聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)是由無(wú)線防盜報(bào)警探頭、家庭服務(wù)器等組成。利用無(wú)線報(bào)警探頭的雙重探測(cè)原理，確定是否有盜賊的入侵，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有不明情況時(shí)聲光報(bào)警立即啟動(dòng)，同時(shí)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞綄⒕榘l(fā)送到家庭服務(wù)器上，家庭服務(wù)器會(huì)立刻將 報(bào)警信息通過(guò)短信的形式發(fā)送到用戶手機(jī)上，同時(shí)會(huì)把發(fā)生警情的時(shí)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(huì)派出警力迅速處理。入侵室內(nèi)同步發(fā)出聲光報(bào)警裝置，阻止犯罪人的進(jìn)一步行為，減少人身財(cái)產(chǎn)的損失。 圖 方案一流程圖 方案二：通過(guò)傳感器對(duì)室內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，當(dāng)有人以非法手段進(jìn)入室內(nèi)時(shí)單片機(jī)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到警情，然后把檢測(cè)結(jié)果送入到單片機(jī)中并發(fā)出中斷請(qǐng)求，報(bào)警電路會(huì)立即啟動(dòng)。 通過(guò)對(duì)兩個(gè)方案的，方案一設(shè)計(jì)復(fù)雜需要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)制作安裝。它比較適用于大型商場(chǎng)、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(jiǎn)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(jī)主控芯片的選擇 通過(guò)對(duì)各種單片機(jī)的性能價(jià)位以及速度等情況的對(duì)比，本文選擇了 AT89C51 單片機(jī)。 單片機(jī)又稱微控制器簡(jiǎn)稱 MCU，是指將中央處理單元 CPU、存儲(chǔ)器 Memory、定時(shí) /計(jì)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的發(fā)展大概經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。 單片機(jī)最早開(kāi)始于 1974 年左右，主要目的是尋找單片機(jī)的最佳體系結(jié)構(gòu)。在這個(gè)時(shí)期中美國(guó)的仙 童公司研究出了世界上第一款單片機(jī)編號(hào)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(jī)。英特爾公司在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的道路上功不可沒(méi)。 攝像部分 現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ) A/D 人體檢測(cè) 控制部分 D/AAA 正常信號(hào) /報(bào)警信號(hào)輸出 曹家凱：基于單片機(jī)智能家居安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)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(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)有關(guān)。 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(shí)期最具有代表意義，這些單片機(jī)的中斷定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器具有 16 位、存儲(chǔ)器尋址范圍可至 64K，還具有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)、串行接口，其中多數(shù)芯片還擴(kuò)展了A/D 轉(zhuǎn)換器 接口。 這一時(shí)期的單片機(jī)應(yīng)用在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，它主要的特點(diǎn)是品種越變?cè)蕉?、功能越變?cè)綇?qiáng)、速度越變?cè)娇?。隨著 16 位機(jī)和 24 位機(jī)的相繼出現(xiàn)， 8 位機(jī)進(jìn)入改良階段之后，單片機(jī) 8位、 16 位、 32位、 64 位呈現(xiàn)共同發(fā)展的趨勢(shì)。 AT89C51 的主要特性 AT89 系列單片機(jī)之所以成為目前主流單片機(jī)之一，是由它的性能決定的， AT89C51 單片機(jī)的性能如下： (1） 內(nèi)含 4KB 的 Flash 存儲(chǔ)器； (2） 內(nèi)部 RAM128 8字節(jié)片； (3） 5個(gè)中斷源； (4） 2個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； (5） 32位可編程 I/O 口線； (6） 1個(gè)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(shí)鐘振蕩器； (9） 工作頻率位 0～ 24MHz； 單片機(jī)是一個(gè)非常復(fù)雜的數(shù)字電路集合體。如圖 所示： 曹家凱：基于單片機(jī)智能家居安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 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(jī)智能家居安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 前端探測(cè)器的組成 紅外傳感器 紅外傳感器在整個(gè)安防報(bào)警系統(tǒng)中起著測(cè)溫、監(jiān)控、報(bào)警等作用。根據(jù)探測(cè)機(jī)理可以分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩種，前者是根據(jù)熱效應(yīng)后者是根據(jù)光電效應(yīng)的原理來(lái)進(jìn)行工作。 它是利用紅外輻射與紅外測(cè)溫的原理來(lái)進(jìn)行探測(cè)的。紅外線本質(zhì)上是一種電磁波，位于可見(jiàn)光紅光的外端，紅外測(cè)溫基礎(chǔ)是依據(jù)絕對(duì)零度以上的物體都有輻射紅外的能力的原理進(jìn)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(huì)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(cè)到。紅外測(cè)溫是屬于非接觸式測(cè)溫，因其測(cè)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(shí)物圖 煙霧探測(cè)器 煙霧探測(cè)器又稱感煙探測(cè)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(cè)起火時(shí)所伴隨的煙霧從而達(dá)到預(yù)警的作用。煙霧探測(cè)器在整個(gè)安防體系中也有應(yīng)用。 煙霧探測(cè)器按用途一般分為聯(lián)網(wǎng)型煙感探測(cè)器、獨(dú)立式煙感探測(cè)器、無(wú)線煙感探測(cè)器。按感煙方式可分為： 紅外光 束感煙探測(cè)器、 氣體探測(cè)器、光電感煙式和離子感煙式探測(cè)器。煙霧探測(cè)器一般和家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)相連，達(dá)到防火預(yù)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(cè)元件上，用來(lái)提高紅外線的探測(cè)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(jī)智能家居安防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 菲涅爾透鏡又稱螺紋透鏡最初是由法國(guó)物理學(xué)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)一面是平坦一面是凸起的。它的作用有兩個(gè)：一是聚焦作用；二是將探測(cè)區(qū)域中分為若干個(gè)暗區(qū)和明區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)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(hào)。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(lái)，產(chǎn)生極大的光強(qiáng)，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(diǎn)被廣泛應(yīng)用。菲涅爾透鏡本質(zhì)就像一個(gè)放大鏡。正確使用它能使探測(cè)距離增加，如果使用 不當(dāng)?shù)脑挊O易產(chǎn)生錯(cuò)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(chǎng)所，試場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。 門(mén)磁開(kāi)關(guān) 門(mén)磁開(kāi)關(guān)的作用是用來(lái)檢測(cè)門(mén)窗是否被非法打開(kāi)，本文設(shè)計(jì)中所選用的門(mén)磁開(kāi)關(guān)是嵌入式門(mén)磁開(kāi)關(guān)，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(jìn)行報(bào)警，安裝門(mén)磁開(kāi)關(guān)時(shí)要盡量把發(fā)射器裝在門(mén)框上以防止因震動(dòng)而引起的脫落。使用時(shí)要檢查主機(jī)是否能接收到報(bào)警信號(hào)以及門(mén)磁指示燈的情況。這種門(mén)磁開(kāi)關(guān)被廣泛用于銀行、小區(qū)、學(xué)校等眾多領(lǐng)域的門(mén)窗安裝使用。 玻璃破碎探 測(cè)器 本文的玻璃探測(cè)器 使用的是雙技術(shù)監(jiān)測(cè)，避免 聲頻率相近的聲音引起誤警 ，只有當(dāng)敲擊玻璃聲音引發(fā)的振動(dòng)和玻璃破碎時(shí)所發(fā)出的高頻信號(hào)被同時(shí)探測(cè)到才會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。使用時(shí)要選擇正確安裝位置，盡量避免誤報(bào)的情況發(fā)生，要根據(jù)安裝場(chǎng)所