基于单片机智能家居安防报警系统的设计

基于单片机智能家居安防报警系统的设计内容摘要：

智能家居的 计划。 在美国，他们的家庭安全方面主要使用了联网报警服务模式，联网报警将把北美的安防产业进行整体合并，是一个非常成功的商业模式；在日本，家庭报警服务业非常发达。 他们在联网报警服务服务方面主要采取设备购买制或设备租赁制；在韩 国，安防系统中的视频监控得到了普遍的使用。 中国的安防事业起源于上世纪中后期，它是随着科技的发展而成长起来的。 尤其是在加入 WTO 之后，安防事业的形式一片大好。 目前，随着我国安防的需求不断扩大，安防行业得到了巨大的发展，在北京、深圳等城市中，安防事业的发展各具特色。 但也存在着不曹家凯：基于单片机智能家居安防报警系统的设计 3 少弊端，在近 20 年的发展国内从事报警运营服务的大约有 3000 家左右，然而，国内却无“领头羊”都是各自发展，终其原因是国内安防价格较高，质量上存在隐患，服务方式滞后，系统维护不到位难以形成统一的管理。 但是伴随着科技的进步，人们安全意识程度 不断的提高，相信在不久的将来，安防行业会越来越规范化，越来越国际化。 曹家凯：基于单片机智能家居安防报警系统的设计 4 2 总体设计 方案选择论证 一个完整的 智能 家居安防 报警系统主要 是 由 家庭报警主机和各种前端探测器 组成 该系统设计方案有以下两种： 方案一：利用报警系统和固定电话的联网来实现，该系统是由无线防盗报警探头、家庭服务器等组成。 利用无线报警探头的双重探测原理，确定是否有盗贼的入侵，当发现有不明情况时声光报警立即启动，同时通过无线数据传输的方式将警情发送到家庭服务器上，家庭服务器会立刻将 报警信息通过短信的形式发送到用户手机上，同时会把发生警情的时间地区以及地理位置发给辖区派出所，所辖派出所接到警情后会派出警力迅速处理。 入侵室内同步发出声光报警装置，阻止犯罪人的进一步行为，减少人身财产的损失。 图 方案一流程图 方案二：通过传感器对室内进行监测分析，当有人以非法手段进入室内时单片机会自动检测到警情，然后把检测结果送入到单片机中并发出中断请求，报警电路会立即启动。 通过对两个方案的，方案一设计复杂需要花费大量时间来制作安装。 它比较适用于大型商场、大 型住宅小区和较大的工业生产基地。 方案二制作简单，成本较低而又满足快速有效的原则符合现代人的生活观念，所以选择方案二。 单片机主控芯片的选择 通过对各种单片机的性能价位以及速度等情况的对比，本文选择了 AT89C51 单片机。 单片机又称微控制器简称 MCU，是指将中央处理单元 CPU、存储器 Memory、定时 /计数器和多种 I/O 接口集成到一块硅片构成的小而微型计算机系统。 单片机的发展大概经历了以下三个阶段。 单片机最早开始于 1974 年左右，主要目的是寻找单片机的最佳体系结构。 在这个时期中美国的仙 童公司研究出了世界上第一款单片机编号为 F8，随后 英特尔 公司推出了那一阶段中最具有代表意义的 MCS48 单片机。 英特尔公司在开创嵌入式系统发展的道路上功不可没。 摄像部分 现场存储 A/D 人体检测 控制部分 D/AAA 正常信号 /报警信号输出 曹家凯：基于单片机智能家居安防报警系统的设计 5 这个时期的单片机得到了很大的发展，硬件结构日益成熟，指令系统逐渐完善。 它所涉及的领域都与对象系统有关。 英特尔 公司的 MCS5摩托罗拉公司的 6801 以及 Zilog公司的 Z8 等在这一时期最具有代表意义，这些单片机的中断定时器 /计数器具有 16 位、存储器寻址范围可至 64K，还具有多级中断处理系统、串行接口，其中多数芯片还扩展了A/D 转换器 接口。 这一时期的单片机应用在社会各个领域，它主要的特点是品种越变越多、功能越变越强、速度越变越快。 随着 16 位机和 24 位机的相继出现， 8 位机进入改良阶段之后，单片机 8位、 16 位、 32位、 64 位呈现共同发展的趋势。 AT89C51 的主要特性 AT89 系列单片机之所以成为目前主流单片机之一，是由它的性能决定的， AT89C51 单片机的性能如下： (1） 内含 4KB 的 Flash 存储器； (2） 内部 RAM128 8字节片； (3） 5个中断源； (4） 2个 16位定时器 /计数器； (5） 32位可编程 I/O 口线； (6） 1个全双工串行 口； (7） 具有低能耗的闲置和掉电模式； (8） 片内时钟振荡器； (9） 工作频率位 0～ 24MHz； 单片机是一个非常复杂的数字电路集合体。 如图 所示： 曹家凯：基于单片机智能家居安防报警系统的设计 6 图 AT89C51内部结构图 AT89C51 引脚结构功能。 如图 图 AT89C51 引脚功能结构图 曹家凯：基于单片机智能家居安防报警系统的设计 7 前端探测器的组成 红外传感器 红外传感器在整个安防报警系统中起着测温、监控、报警等作用。 根据探测机理可以分为热探测器和光子探测器两种，前者是根据热效应后者是根据光电效应的原理来进行工作。 它是利用红外辐射与红外测温的原理来进行探测的。 红外线本质上是一种电磁波，位于可见光红光的外端，红外测温基础是依据绝对零度以上的物体都有辐射红外的能力的原理进行工作。 人体的体温一般都是恒温的，正常情况下在 37℃ 左右，而且会都发出 10μm左右的红外线，这部分红外线被红外传感器所探测到。 红外测温是属于非接触式测温，因其测温范围广，被普及到各行各业中。 如图 所示。 图 红外传感器实物图 烟雾探测器 烟雾探测器又称感烟探测器，主要分为离子式、吸气式和光电式，主要用于消防系统，它是探测起火时所伴随的烟雾从而达到预警的作用。 烟雾探测器在整个安防体系中也有应用。 烟雾探测器按用途一般分为联网型烟感探测器、独立式烟感探测器、无线烟感探测器。 按感烟方式可分为： 红外光 束感烟探测器、 气体探测器、光电感烟式和离子感烟式探测器。 烟雾探测器一般和家庭防盗报警系统相连，达到防火预警的目的。 热释电传感器 热释电传感器主要是将人体辐射出的红外线聚集在热释电探测元件上，用来提高红外线的探测灵敏度，其必不可少的部件就是菲 涅尔透镜。 曹家凯：基于单片机智能家居安防报警系统的设计 8 菲涅尔透镜又称螺纹透镜最初是由法国物理学家发明，主要是起着类似透镜的作用。 他的表面一面是由小到大的同心圆另外一面是光面 ,简单来说一面是平坦一面是凸起的。 它的作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域中分为若干个暗区和明区，使进入探测区域的移动物体能以温度的变化形式在 PIR 上产生变化热释红外信号。 菲涅尔透镜的原理基于菲涅尔波带片，可以使入射光汇聚起来，产生极大的光强，产生折射作用。 与传统透镜相比他的面积较大、重量较轻等优点被广泛应用。 菲涅尔透镜本质就像一个放大镜。 正确使用它能使探测距离增加，如果使用 不当的话极易产生错误的信息。 根据菲涅尔透镜性能要求的不同，具有不同的焦距，从而使用在不同的监控场所，试场越多，控制越严密。 门磁开关 门磁开关的作用是用来检测门窗是否被非法打开，本文设计中所选用的门磁开关是嵌入式门磁开关，一般是由磁铁和干簧管组成。 利用干簧管内的触片被永磁体吸合的情况进行报警，安装门磁开关时要尽量把发射器装在门框上以防止因震动而引起的脱落。 使用时要检查主机是否能接收到报警信号以及门磁指示灯的情况。 这种门磁开关被广泛用于银行、小区、学校等众多领域的门窗安装使用。 玻璃破碎探 测器 本文的玻璃探测器 使用的是双技术监测，避免 声频率相近的声音引起误警 ，只有当敲击玻璃声音引发的振动和玻璃破碎时所发出的高频信号被同时探测到才会发出报警信号。 使用时要选择正确安装位置，尽量避免误报的情况发生，要根据安装场所。