單片機(jī)控制的住宅報(bào)警裝置硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

河北理工大學(xué)輕工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制的住宅報(bào)警裝置硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 部： 工程教育部 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 05機(jī)械1班 姓 名： 郭大偉 學(xué) 號(hào)： 200515160405 指導(dǎo)教師： 玄兆燕 2009年 4月 1日一、選題背景1、題目來(lái)源隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對(duì)家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小區(qū)，并迅速在世界各地發(fā)展起來(lái)。人們對(duì)居住環(huán)境要求的日見(jiàn)增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。家庭及住宅小區(qū)智能化的定義，在國(guó)際上至今尚無(wú)一致的定義，一般認(rèn)為，在現(xiàn)代化的城鄉(xiāng)住宅小區(qū)內(nèi)綜合采用微型計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通信與網(wǎng)絡(luò)及智能卡等技術(shù)，建立一個(gè)由住宅小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息通信服務(wù)與管理系統(tǒng)和家庭智能化系統(tǒng)組成的“三合一”住宅小區(qū)服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，最終目的是使每一住戶得到滿足其要求的最佳方案。國(guó)家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智能化要求，其中包括實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理；住宅的火災(zāi)、有害氣體泄漏實(shí)行自動(dòng)報(bào)警；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)是以煙、溫及可燃?xì)怏w等探測(cè)器為主體；防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報(bào)警探測(cè)器；系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制?；诖隧?xiàng)規(guī)定，住宅防盜防火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化勢(shì)在必行。本文所要介紹的智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，為了滿足用戶對(duì)安全的強(qiáng)烈要求，而設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)的。系統(tǒng)的首要任務(wù)是根據(jù)住宅小區(qū)的類型、使用功能及防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)等要求，為保障小區(qū)人身財(cái)產(chǎn)安全，通過(guò)運(yùn)用多傳感器探測(cè)、雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸(DTMF)及計(jì)算機(jī)通信等技術(shù)綜合形成智能報(bào)警系統(tǒng)，從而達(dá)到保障小區(qū)安全的目的。雙音多頻(DTMF)信令的傳輸速度，使得它廣泛應(yīng)用于各種通信和控制系統(tǒng)中。DTMF信號(hào)收發(fā)芯片的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開(kāi)關(guān)電容式D/A變換器，可發(fā)出16種雙音多頻DTMF信號(hào)：接收部分用于完成DTMF信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以4位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。當(dāng)遇到盜情、火情等各種險(xiǎn)情的時(shí)候，該系統(tǒng)可以通過(guò)電話網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)向相關(guān)部門發(fā)出語(yǔ)音求救信號(hào)，從而達(dá)到保護(hù)用戶生命財(cái)產(chǎn)的目的。2、國(guó)內(nèi)外研究概況在社會(huì)信息化進(jìn)程日益發(fā)展的今天，信息技術(shù)應(yīng)用己滲透到人類生存、活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域，在建筑領(lǐng)域，人們的現(xiàn)代生活、工作對(duì)居住和辦公的建筑環(huán)境不僅要求舒適健康、安全可靠、高效便利，同時(shí)還要適應(yīng)信息化社會(huì)運(yùn)用科技手段和設(shè)備的要求。但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也帶來(lái)了相當(dāng)大的負(fù)面影響。城鄉(xiāng)收入差距、區(qū)域收入差距進(jìn)一步拉大，以及流動(dòng)人口的迅速增加，社會(huì)保障制度的不健全，盜竊、搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增加趨勢(shì)。人們?cè)絹?lái)越渴望有一個(gè)安全生活的空間。犯罪分子的作案手段越來(lái)越高明，甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種以人防為主的防范方式越來(lái)越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊?。因此，人們的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，我們稱之為技術(shù)防范。因?yàn)榧夹g(shù)防范能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種案情，并為案件的破獲提供有力的證據(jù)，所以，越來(lái)越受到人們的重視。與此同時(shí)，隨著生活水平的提高，液化石油氣、管道煤氣進(jìn)入了更多人的住宅里，各種家用電器也得到了廣泛的使用，但是，人們?cè)谙硎苓@些現(xiàn)代化設(shè)施帶來(lái)的便利的時(shí)候，卻也增加了火災(zāi)隱患。如果一個(gè)小區(qū)實(shí)現(xiàn)了智能化管理，管理人員就可以快速有效地完成對(duì)小區(qū)的智能管理，諸如各種盜情、火災(zāi)等報(bào)警數(shù)據(jù)的采集，管理中心對(duì)各種警情的及時(shí)處理等。智能化住宅是信息化社會(huì)的產(chǎn)物，住宅智能化的內(nèi)容一般包括：住宅安全自動(dòng)化(SA)，通信自動(dòng)化(CA)，保健自動(dòng)化(HA)和管理自動(dòng)化(MA)，因此也稱為4A系統(tǒng)。所謂智能化小區(qū)，即是通過(guò)一個(gè)高度集成的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把住宅小區(qū)安全防范系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)連接起來(lái)，建立集成平臺(tái)與信息處理控制中心，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行又共享網(wǎng)絡(luò)硬軟件資源，實(shí)施智能化與最優(yōu)化，為住戶營(yíng)造一個(gè)安全、自由、舒適的現(xiàn)代居家生活環(huán)境。智能小區(qū)是在智能化住宅的基本含義中擴(kuò)展和延伸出來(lái)的，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(lái)往越來(lái)越少，家庭生活隱密性、封閉性越來(lái)越強(qiáng)。所以說(shuō)，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。考慮設(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)火災(zāi)、盜竊、入室搶劫等做到早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)警，通過(guò)社會(huì)力量和科技手段來(lái)提高家庭抵御各種意外情況的能力。 現(xiàn)代安防監(jiān)控系統(tǒng)己有了新的概念，通常稱為安全自動(dòng)化SAS(Security Automation System)，并與防火自動(dòng)化系統(tǒng)FAS.(Fire Automation System)共同構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)最底層的系統(tǒng)。目前國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家己逐漸形成一個(gè)集安防、消防、醫(yī)療救護(hù)為一體的安全保障行業(yè)。安全技術(shù)防范行業(yè)真正形成行業(yè)規(guī)模是在第二次產(chǎn)業(yè)革命中即1950年一1971年，首先在美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家形成，像ADEMCO(安定寶)；VICON(維康)；CHUBO(集寶)；AMERICA DYNAMIC (A.D)等。60年代視頻圖像技術(shù)，70年代計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)。80年代生物識(shí)別技術(shù)以及90年代國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使安防行業(yè)得到快速發(fā)展。西門子樓宇科技公司針對(duì)社區(qū)住宅及分散型小型建筑安全防范的實(shí)際情況，充分結(jié)合社區(qū)住戶本身，最新推出一了Guarto Easy新型安全防范系統(tǒng)。西門子樓宇科技公司的最新產(chǎn)品Guarto Easy將視頻監(jiān)控、音頻對(duì)講監(jiān)聽(tīng)、防盜報(bào)警(有線或無(wú)線連接方式)、火災(zāi)探測(cè)、危險(xiǎn)氣體探測(cè)等多種警告方式(聲光，無(wú)線，撥號(hào))結(jié)合起來(lái)，對(duì)社區(qū)住宅及分散型小型建筑進(jìn)行全方位的安全防范。Guarto Easy采用總線式結(jié)構(gòu)，符合安防系統(tǒng)的暴露線路最短的原則。通過(guò)適配器可以接入各種信號(hào)(電壓，觸點(diǎn)等)，可以連接防盜探測(cè)器，震動(dòng)探測(cè)器，氣體探測(cè)器，火災(zāi)探測(cè)器，緊急按鈕，門禁觸點(diǎn)等各種探測(cè)器，能夠適應(yīng)各種情況。在線路上，可以接入中繼器實(shí)現(xiàn)探測(cè)線路的延長(zhǎng)，從而更好的適應(yīng)環(huán)境。就智能住宅中的火災(zāi)報(bào)警而言，目前出現(xiàn)的大型組合火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)或智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，一般是根據(jù)災(zāi)前檢知的光、熱、煙、氣、味等個(gè)別異?；蚴欠襁_(dá)到某種閾值來(lái)做出判斷的多閾值系統(tǒng)，多傳感元件火災(zāi)探測(cè)器是智能型的裝置，使用三種不同類型傳感元件的探測(cè)器記錄模擬量的火災(zāi)參數(shù)，并將這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后，探測(cè)器利用數(shù)值算法判定是否存在火災(zāi)危險(xiǎn)?，F(xiàn)在世界各國(guó)都在致力于研究和開(kāi)發(fā)能早期預(yù)報(bào)火災(zāi)的火災(zāi)探測(cè)方法和設(shè)備，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等特點(diǎn)，就可組成智能火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，提高火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的檢出率，增進(jìn)系統(tǒng)的可靠性。在我國(guó)，小區(qū)安全防范報(bào)警系統(tǒng)已成為智能小區(qū)中實(shí)現(xiàn)安全管理的重要系統(tǒng)，根據(jù)我國(guó)建設(shè)部的規(guī)定，主要包括電視監(jiān)控、防盜報(bào)警、求救求助、煤氣泄漏報(bào)警、消防報(bào)警等內(nèi)容。該系統(tǒng)是一種比較完善的安全防范系統(tǒng)，通過(guò)在可視對(duì)講的基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)展主機(jī)功能，增設(shè)室內(nèi)分機(jī)用于接收室內(nèi)各探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)。室內(nèi)分機(jī)有多個(gè)探測(cè)器接口，可接收感煙探測(cè)器、溫度探測(cè)器、紅外及微波探測(cè)器、煤氣泄漏探測(cè)器等傳來(lái)的報(bào)警信號(hào)。我國(guó)智能住宅安防系統(tǒng)相對(duì)國(guó)外來(lái)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。在我國(guó)，以北京、深圳、上海、廣州等較發(fā)達(dá)的城市為龍頭在近幾年內(nèi)也形成了一股智能化住宅熱。目前，公安部、建設(shè)部均要求智能住宅小區(qū)必須具有安防系統(tǒng)。大連市華樂(lè)一環(huán)?；▓@全部住宅均設(shè)計(jì)有國(guó)內(nèi)一流的家居安防系統(tǒng)。家居安防系統(tǒng)包括四部分功能：幕簾式電子?xùn)糯?、智能門禁管理、緊急呼救和誤報(bào)自解除功能。該系統(tǒng)采用獨(dú)立的不間斷電源供電。當(dāng)住戶家居安防系統(tǒng)斷電時(shí)，自檢系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向保安中心報(bào)警。保安中心計(jì)算機(jī)還會(huì)始終記錄每一戶住宅的家居安防系統(tǒng)是否處于設(shè)防狀態(tài)。室內(nèi)裝有震動(dòng)報(bào)警頭(可以檢測(cè)破壞門時(shí)的震動(dòng))、紅外微波雙鑒式報(bào)警頭(可以檢測(cè)室內(nèi)是否有人)及報(bào)警控制器。報(bào)警控制器以MCU為核心，可以檢測(cè)兩個(gè)報(bào)警頭輸入信號(hào)，可以設(shè)置新密碼，可以接收遙控器輸入信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)警或把報(bào)警信號(hào)通過(guò)電話線送到110。系統(tǒng)中還配備了8Ah的充電電池，以保證在斷電或電源被破壞時(shí)系統(tǒng)正常工作。可以預(yù)見(jiàn)，智能住宅、智能小區(qū)將成為21世紀(jì)建筑業(yè)的發(fā)展主流。特別是在我國(guó)，隨著人們生活水平的日益提高，住宅小區(qū)是否智能化，安防系統(tǒng)是否完備、可靠將成為評(píng)價(jià)住宅小區(qū)的重要指標(biāo)。3、我國(guó)住宅智能安全防范系統(tǒng)展望智能化住宅和智能小區(qū)近幾年來(lái)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。智能化住宅和智能小區(qū)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)展智能住宅小區(qū)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。按智能技術(shù)開(kāi)發(fā)的功能和作用的不同，智能小區(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。以火災(zāi)報(bào)警為例，探測(cè)智能是通過(guò)探測(cè)器中的微處理器進(jìn)行的，它不但對(duì)火災(zāi)信號(hào)直接進(jìn)行檢測(cè)、分析和信號(hào)處理，而且對(duì)環(huán)境的變化可及時(shí)做出響應(yīng)，并利用軟件中建立的算法進(jìn)行綜合比較，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，做出恰當(dāng)?shù)闹悄芘袛啵槐O(jiān)控智能則是由探測(cè)器中計(jì)算機(jī)自身的軟件(程序塊)來(lái)完成的，監(jiān)控程序周期地運(yùn)行，使系統(tǒng)始終保持良好的使用和維護(hù)狀態(tài)。將來(lái)的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向是智能尋址式(也稱模擬量)系統(tǒng)，目前歐美已有一些國(guó)家正在大力研究無(wú)線火災(zāi)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，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷騰飛，人民生活從小康向全面小康轉(zhuǎn)變，大件耐用消費(fèi)品己大量進(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)，智能住宅己開(kāi)始引起人們的關(guān)注。作為智能住宅的一個(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。二、設(shè)計(jì)方案1、主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一種住宅智能報(bào)警器裝置，分析裝置所要完成的功能，進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)。完成相關(guān)傳感器及控制器的選擇，完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，完成語(yǔ)音電路及撥號(hào)電路設(shè)計(jì)，完成電話接口電路設(shè)計(jì)，對(duì)一些智能芯片進(jìn)行編程完成其工作方式和相關(guān)功能的設(shè)置。2、方法手段通過(guò)仔細(xì)分析系統(tǒng)的功能，調(diào)查了解相關(guān)產(chǎn)品情況，選擇合適的控制器，分析控制器的結(jié)構(gòu)和功能，完成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，及相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，查閱芯片生產(chǎn)廠家的芯片資料了解相關(guān)功能的芯片情況，設(shè)計(jì)各種功能電路，進(jìn)行硬件引腳連接設(shè)計(jì)。3、研究目標(biāo)設(shè)計(jì)一種住宅智能報(bào)警裝置，集防火防盜功能于一體，可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與自動(dòng)撥號(hào)報(bào)警。該系統(tǒng)適合家庭、賓館及酒店等公開(kāi)設(shè)施使用的報(bào)警器。當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn)非法入侵或火災(zāi)等異常情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)撥打預(yù)先設(shè)置的電話號(hào)碼，將報(bào)警信息以語(yǔ)音的形式通過(guò)電話線發(fā)送出去，以便及時(shí)報(bào)告給區(qū)域控制中心或住宅主人。完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)住宅防盜防火報(bào)警功能三、進(jìn)度安排第1周 初步分析課題，收集相關(guān)資料；第2周 整理并繼續(xù)收集資料，熟悉課題內(nèi)容和要求；第34周 初步設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，并對(duì)其進(jìn)行分析比較；第58周 完善設(shè)計(jì)方案，選擇芯片和傳感器并熟悉它們的功能和引腳；第911周 選擇電路，熟悉其工作原理和特點(diǎn)，繪制硬件連接草圖；第1213周 完善硬件系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)資料歸類整理；第1415周 根據(jù)格式要求編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書； 第16周 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯；四、參考文獻(xiàn)1 戴佳，苗龍，陳斌 . 51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例 . 中國(guó)電力出版社，20052 秦兆海，周鑫華 . 智能樓宇安全防范系統(tǒng) . 清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，20053 何立民 . MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 配置與接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，19904 王芳 ,馬幼軍 ,蔣國(guó)平. 智能化住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)J . 傳感器技術(shù) ,20025 張福學(xué) . 傳感器應(yīng)用及其電路精選 . 電子工業(yè)出版社，19926 鄭建勇，宋誼 . 智能報(bào)盜電話的研制 . 電子技術(shù)，19947 Chow W K. Study on smoke movement and control for fires in apart mentsJ . Journal of Architectural Engineering ,1997 8 呂俊芳. 傳感器接口與檢測(cè)儀器電路 .北京航空航天大學(xué)出版社 ,19949 Vergara L A ,Bernabeu P A. Automatic signal detection applied to fire control by infrared digital signal processingJ . Signal Processing ,200010 廉保旺 ,李勇 .智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ,1999 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽章： 年 月 日