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1、设计论文：智能家庭安全系统的设计实现摘要智能家居防盗报警系统是近年来迅速发展并得到广泛应用的一种防盗报警控制系统。本文采用52系列的单片机和半导体烟雾检测传感器，结合红外线发射电路与接收电路，配合相关电路、程序的设计，实现了防火防盗报警系统。该系统由硬件设计和软件设计两部分组成。硬件系统由红外发射电路、红外接收电路、单片机控制电路、声光报警电路、按键设置模块电路等组成。当有人进入监测区域时，热释电红外传感器将探测到人体发出的红外辐射，并将其转化为微弱的电压信号，放大后输入单片机，启动声光报警系统。同时，采用烟雾传感器对火灾信号进行检测，并实现自动报警的功能。该系统简单可靠、经济实用。关键词：火
2、灾；自动报警；防盗系统；单片机；设计AbstractIntelligent home anti-theft alarm system is a kind of anti-theft alarm control system which develops rapidly and is widely used in recent years. In this paper, a fire-proof and anti-theft alarm system is realized by using 52 series single-chip microcomputer and semiconducto
3、r smoke detection sensor, combined with infrared emission circuit and receiving circuit, combined with the design of relevant circuit and program. The system consists of hardware design and software design. The hardware system consists of infrared transmitting circuit, infrared receiving circuit, si
4、ngle chip microcomputer control circuit, sound light alarm circuit, key setting module circuit, etc. When someone enters the monitoring area, the pyroelectric infrared sensor will detect the infrared radiation emitted by the human body, and convert it into a weak voltage signal, amplify it and input
5、 it into the single chip microcomputer to start the sound light alarm system. At the same time, smoke sensor is used to detect the fire signal and realize the function of automatic alarm. The system is simple, reliable, economical and practical.Key words: fire; Automatic alarm; Anti-theft system;The
6、 sensor;Single chip microcomputer目录摘要 IAbstract II1 前言 12 系统整体方案设计 22.1 整体设计思路 22.2 设计方案及器材选定 32.2.1 烟雾检测传感器的选定 32.2.2 防盗器结构设计 42.3 单元模块的选择 62.3.1 单片机模块的选择 62.3.2 人体传感器模块的选择 62.3.3 显示模块 73 系统硬件电路设计 83.1 单片机最小系统电路设计 83.1.1 STC89C52单片机介绍 83.1.2 电源电路的设计 93.1.3 晶振电路的设计 93.2 单片机的最小系统电路 103.3 单片机的时钟电路与复位电
7、路设计 113.4 声音报警模块 113.5 LED指示灯电路与设计 123.6 热释电传感器电路 133.7 显示模块电路的设计 143.8 按键电路设计 143.9 MQ-2接口电路 153.9.1 MQ-2控制方法 153.9.2 MQ-2供电方式 164 系统软件程序设计 174.1 程序编程语言的选择 174.2 keil编程软件的介绍 174.3 主程序 214.4 中断服务程序 274.5 报警服务程序 285 系统的调试与仿真 295.1 系统的调试 295.2 程序下载 305.3 仿真分析 315.3.1 启动Proteus 315.3.2 创建 Proteus设计项目 3
8、15.3.3 绘制Proteus电路图 315.3.4 添加源文件 325.4 本章小结 326 总结 33谢辞 34参考文献 35附录 36程序源码 361 前言随着社会经济的快速发展和人们物质生活水平的不断提高，人们对住房的要求也越来越高。他们不仅要有舒适温暖的住房，而且对其安全性和智能化提出了更高的要求随着经济的快速增长带来了相当大的社会负面影响，城乡、地区收入差距进一步拉大，社会结构和社会保障日益复杂，社会矛盾开始凸显。随着流动人口的迅速增加，盗窃、入室行窃、抢劫等犯罪案件也呈上升趋势，危害也越来越严重。人们越来越渴望有一个安全的生活空间，但犯罪分子利用一些高科技手段进行犯罪活动，使得
9、依靠防盗门窗或人民防空来进行防范的方式越来越不能满足人们日常防范的要求；传统的家庭住宅显然不能满足人们的需求。人们迫切需要一种智能的家庭安全报警系统，能够可靠地开展日常安全工作，及时发现各种危险情况并通知户主，使人们能够安全工作，保障居民的生命财产安全。研究机构和生产厂家越来越重视家庭、办公室和仓库的安全防护和自动报警系统的开发。目前市场上的报警设备种类繁多，但由于可靠性差、成本高、使用复杂等原因，很难普及。随着电子通信技术的飞速发展，单片机以其体积小、价格低廉、集成度高、性价比高的特点被广泛应用于工业控制、智能仪器、数控机床、数据采集和各种家用电器等领域。与此同时，随着“信息时代”的到来，作
10、为物联网重要组成部分的技术已经成为世界信息产业发展的第三次浪潮。它利用局域网或Internet等通信技术，以新的方式连接传感器、控制器、机器、人和物，形成人与物、物与物的网络，实现信息、远程管控和智能。它被各大厂商广泛应用于智能家居。因此，使用单片机和外围设备结合物联网技术开发低成本和可靠的智能安全报警系统适用于家庭、仓库、银行和其他重要的地方，可以为室内盗窃和自动发送报警信息通知户主及时处理。2 系统整体方案设计2.1 整体设计思路本文基于STC89C52单片机来完成防火防盗自动报警设计，其整体规划主要包括：选定STC公司生成的89C52单片机作为核心控制芯片，采取延时工作模式，通过MQ-2
11、半导体电阻式烟雾传感器来采集和处理烟雾浓度信息，结合其他电路模块构成烟雾报警系统，监测烟雾浓度并自动报警。系统模块包含软件编制和硬件电路两方面内容。系统的硬件电路主要分为三部分：状态指示电路，声音报警电路和数据采集。系统软件的分类根据软件的功能分为主程序，报警子程序，初始化子程序，报警限制设置子程序等。智能防盗报警系统，以单片机为控制核心，使用红外传感器检测技术实现人体信号的检测和采集，并具有报警电路实现报警的功能。在使用过本设备的时候，只需要把设备的电源连接上，设备的液晶显示屏幕上会显示相关的信息，按下系统的布防按键，系统会进行布防倒计时20秒，在这20秒内使用者需要离开传感器的检测范围，时
12、间到了后液晶显示屏幕上会显示“已布防”字样，此时说明报警设备已经开始工作，这时当有人在进入传感器检测区域后会，热释电传感器会输出信号给单片机，进行报警。2.2 设计方案及器材选定2.2.1 烟雾检测传感器的选定图2-1：烟雾传感器内部结构图烟雾报警信号是由烟雾传感器采集完成实现的，烟雾传感器可以将有关气体类型和浓度的信息转换为电信号，通过这些信号的强度，就能获取关于特定气体的存在情况及信息。由此可见，准确可靠的传感器，是保证准确可靠地实现本次设计的自动检测、控制和报警功能的必要条件。 烟雾传感器决定了烟雾浓度信号采集的准确性和可靠性，是报警中不可缺少的核心设备。方案一：当可燃气体接触到被催化剂
13、覆盖的传感器表面时，接触燃烧传感器，氧化反应和燃烧，接触燃烧气体传感器的检测元件一般为铂丝(或稀有金属催化剂层，如铂或钯)，使用时，铂丝受到电流并保持在300- 400的较高温度，可燃气体接触，可在稀有金属催化剂层中气体经历燃烧，因此铂丝的温度升高，铂丝电阻值增大；通过测量铂导线电阻变化的大小， 我们知道可燃气体的浓度， 使用接触器发射器传感器最大的缺点是探头容易中毒和中毒， 传感器应在连续两个月的使用后保持， 这实际上增加了员工的工作量， 增加了维护成本。方案二：半导体烟雾传感器是一种感测体，它是由半导体陶瓷材料制作而成的，有部分烟雾传感器是由单晶半导体制作而成。它的制作原理是通过半导体表面
14、气体氧化和还原反应的原理制作的。从而导致敏感原件的阻值变化。在根据敏感的机理进行分类别，将传感器分为电阻型和非电阻型的。当半导体与气体接触时， 半导体的电阻变了， 传感器的输出电阻被用来确定或控制气体的相关参数。这种传感器称为电阻半导体气体传感器。当金属氧化物半导体场效应与气体接触时， 场效应管的电压将跟随周围气体的状态。烟雾传感器具有很多优点，例如：灵敏度高、响应快、输出信号强、耐久性好、结构简单、体积小、维护方便、价格低廉等诸多优点，已得到广泛应用，但其最大的缺点是选择差，传感器已成为世界上最大的生产，最广泛使用的烟雾传感器。本文通过对接触式燃烧传感器、半导体电阻式烟雾传感器、离子烟雾传感
15、器以及光电烟雾传感器共计4种传感器的相关研究和实践资料进行查阅分析之后，发现半导体烟雾传感器相较其他3种具有更大的优势。例如：除了具有灵敏度适中、响应时间短、简单小巧、使用维护方便、价格低廉等优点之外，在报警过程中，也不会出现探针缓阻、中毒等其他传感器容易出现的情况。因此，智能家庭安全系统设计选取了MQ-2半导体烟雾传感器。2.2.2 防盗器结构设计本次设计的智能防盗器，根据设计功能和任务要求，以及经过查阅相关的文献，在硬件设计上设计了系统的整体的硬件框图，如下图2-2所示。主要由如下几部分组成，单片机控制部分、红外热释电传感器检测部分、LCD液晶显示部分、按键控制部分、报警部分等及部分组成。
16、图2-2 系统整体框图（1）单片机部分，单片机是系统的控制核心器件，系统的控制程序需要写入到单片机中，通过单片机来协调其它部分电路的工作；（2）晶振部分电路，晶振电路的主要的作用是给单片机提供可靠的工作时钟信号，晶振的支持单片机不能工作。（3）复位电路，复位电路也是单片机工作不可缺少的组成部分，复位电路可以再单片机上电的瞬间提供给单片机一个复位信号，是单片机的程序可以重头开始执行。（4）红外热释电传感器部分，热释电传感器是一款专门用于检测人体心很高的传感器，可以检测传感器范围内是否有人存在。（5）液晶显示部分，液晶显示电路的主要的是作为人机交换界面，用于显示报警器的工作状态，是用户可以很直观的看到报警器的工作情况。（6）按键电路部分，按
