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1、目 录摘要 1.引言1.1 国内外研究况1.2 本课题设计的意义1.3 系统需求及可行性分析2.设计原理及方案2.1 系统的设计原理2.1.1 单片机 AT89C51 原理2.1.2 GSM 模块 TC35I 原理2.1.3 热释电红外传感器原理2.1.4 MQ-7 甲烷、天然气传感器原理2.1.5 DS18B20 温度传感器原理3.系统的硬件设计3.1 报警系统的总体结构设计3.2 GSM 模块的设计3.2.1 串行接口设计3.3 防盗报警电路的设计3.4 防火报警电路的设计3.5 防煤气泄漏报警电路的设计4.系统软件设计4.1 软件模块设计4.2 系统程序流程5 系统的性能、主要参数及调试
2、结论致谢参考文献摘 要随着我国经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，人们对自己生活环境的要求也日益增加，安全、舒适的居住环境成了每个家庭住户必备的生活需求，提出了住宅安全保障的自动化问题。本课题从中国用户的实际情况出发，将传统的报警系统、红外报警系统、可燃气体泄漏报警系统、火灾报警系统等独立的系统进行优化整合。通过单片机进行控制，设计组成一个综合性的全方位的家居安全报警系统。本系统主要包括硬件和软件两部分。在信号检测硬件部分,热释电传感器应用在防盗系统中，温度传感器可以实时监控室内温度，判断险情，CO 传感器用于检测室内是否有可燃气体泄漏。西门子的无线通信模块 TC35I 具有结构简单、可靠
3、性高、便于操作等特点。矩阵键盘用于设定模块的工作状态、液晶显示器实时显示当前的安全状况。当发生紧急情况时，可以实现语音、短信报警。该安全系统具有实时性好，操作简单，具有良好的人机界面等特点。关键词: 安全系统 传感器 TC35I AbstractWith the rapid development of Chinas national economy, the living standard of the people is improving continuously, people also unceasingly make demands of the living conditions
4、. Safe and comfortable living environment has become an essential feature of every household living need, and the automation of residential security is proposed.From the actual situation of Chinese users, this paper optimizes and integrates traditional alarm such as Infrared alarm system, combustibl
5、e gas leakage alarm system. Fire alarm system and so on to form an all-round comprehensive residential alarm system by using MCU system control to provide reliable security services. This system is mainly includes hardware and software parts. In the signal detection hardware part, Phroelectric infra
6、red applies in guarding against theft system. The temperature sensor is able to monitor the real-time indoor temperature and identify dangerous circumstance and the CO sensor is used for toxic gas detection. We can also set the tasks through the keyboard and show the working information through the
7、LED. The alarm system also has timeliness well, the human-machine interface friendly, the management operation simple.Key words: Security System ;sensor; TC35I 引 言随着现代电子技术和通信技术的迅速发展，人们的家居生活正变得越来越舒适便利。然而，生活中总存在这样那样的一些安全隐患：如火灾、煤气中毒、盗窃案件等，严重危害到人们的安全。早期人们安全防范的主要方法是安装防盗门，防盗窗，防盗网等。这样不仅有碍美观，还不符合防火的要求。于是智能家
8、居的概念应运而生。人们利用高科技智能设备来代替原来的物理安防，初期的家庭安全报警系统存在灵敏度不高、效率低、误报率高、功能单一、耗能大等缺点。所以一套高效快捷、安全可靠、灵活方便的报警系统对家庭用户来说非常重要。1.1 国内外研究概况美国知名电器生产企业 Honeywell 公司生产的家庭安全系统具有完善的功能，人性化的服务，实现了对家居生活的全方位控制，带给人们全新的舒适生活体验。Honeywell 公司生产的家庭安全系统包括户内外探测部分，楼宇对讲部分，家居控制部分以及网络家电部分。户内外探测部分由红外报警电路，火灾报警电路，煤气报警电路，门磁报警电路组成，涵盖了各类安全报警范围。楼宇对讲
9、部分可以进行户内外、客厅与厨房、浴室的射频对话功能。家居控制部分控制家庭内水电阀门、空调、窗帘、门锁，保证家居能源安全。网络家电部分可以实现智能化家电功能，居住者可以遥控家电工作。国内家庭安全报警系统目前基本上都具有火灾报警，煤气泄漏报警，防盗报警和紧急呼叫报警功能。利用烟雾传感器、温度传感器、红外传感器、门磁电路实现探测功能。同时，部分产品附带安装摄像头，进行二十四小时实时监控。但是在产品质量及功能上与国外还存在一定差距。据市场调查，有少部分市区家庭安装了简易安全报警装置，将报警信息发送到用户指定的 ，由于产品的质量部稳定，没有采取有效的误报警防范措施，且报警信息又得不到有效的分析过滤，处警
10、也得不到有效的保证，因此防范效果不理想。也有部分小区通过与楼宇对讲系统共有设备及线路，在室内分机并接安全报警装置，将报警信息发送到小区物业的方式来实现家庭安防目的。但是由于各类产品功能原理不同，互相间存在不兼容现象，对报警信息不能进行有效的处理，安防效果不明显。1.2 本课题设计的意义本文根据国内外研究现状，研究并设计了基于 GSM 无线技术的智能家居安全保驾系统，最大限度地满足用户人性化需求。本家居安全报警系统以无线数据通讯模块 TC35I 作为通讯电路主要器件构建 GSM 通讯模块、串口通讯模块 MAX232 用于计算机通讯。本系统具有以下特点：无线控制的智能家居安全报警系统免去了传统有线
11、报警系统在小区和主宅内复杂的布线工作，保障了非小区住户和分散用户的实用，适合于各种家庭住宅。此课题的研究对普及中国家居安防系统居有现实意义。2.设计原理及方案根据国内外在家居安防方面上的研究和发展成果，家居安全系统势必向着多功能化发展。结合中国人的居住条件和实际情况，完成一款家居安全系统的设计，需要以下几种方法：（1） 用红外线感应器对人体体温的感应；（2） 用温度感应器对火焰和室内温度进行感应；（3） 用 CO 气体感应器对煤气进行感应；（4） 用 GSM 模块进行事故发生时的实时通知根据以上方法，设计了硬件系统总体框图：AT89C51LCDRS232 串口通 信TC35i 模块SIM 卡扬
12、声器电源键盘热释电 红外传 感器温度 传感 器煤气泄 漏传感 器本系统以 AT89C51 为核心，外设部分由键盘输入模块、LCD 显示模块、电源模块、扬声器报警模块、GSM 通信模块、传感器感应模块组成。电源模块利用家用 220V 电压转化为单片机及其外设模块电压，键盘和 LCD 模块控制输入和输出，设定时间和通讯号码。扬声器 GSM 通信模块则用于声光报警和短信报警。传感器感应模块组成由热释电红外传感器电路、温度传感器电路、煤气泄漏传感器电路组成，用于探测盗窃、火灾、可燃气体泄漏等情况。2.1.1 单片机 AT89C51 原理本设计采用的 MCU 是 C51 系列的 AT89C51。该单片机
13、以 MCS-51 为内核，其中包括一个 CPU，128B 的 RAM，32 个 I/O 口，工作频率在 33MHz。 其引脚排列如图所示：AT89C51 管脚功能介绍：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须接上拉电阻。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O
14、口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为低八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内
