信息工程学院 家用多功能报警器的设计
前 言
随着社会经济的快速发展以及人们生活水平的日益提高，在家庭中液化石油气、管道煤气、天然气进入了大多数家庭，各种家用电器也得到了广泛的使用，人们在享受这些现化设施所带来便利的同时，却也增加了火灾隐患和有害气体中毒等的危险。与此同时，经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加，给城市的社会治安增加了新的难题，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出不断增长的趋势，人们越来越渴望有一个安全舒适的生活空间。现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于传统的防盗窗、防盗网等机械式家居防卫设备，其虽具有一定的防盗作用，但在实际使用中不仅影响市容的美观，更带来了很多安全隐患。因此人们迫切需要一种智能型的多功能家庭防火防盗报警系统，使其能可靠进行日常安全防范工作，及时发现各种警情并做出相应处理，以便将警情消灭在萌芽状态，保障居民生命和财产的安全。但是因经济、技术等原因，目前防火防盗报警系统设计不尽合理的情况比较普遍，在信号检测、信号处理上还存在一定问题，致使一些系统经常出现误报或者漏报，以及报警系统不动作。人们希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全，家庭防火防盗问题就成为人们极为关心的问题。
因此，对防火防盗报警装置的研究对现实意义重大。
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摘 要
该系统采用了超声波测距传感器与单片机的结合，其中采用超声波测距传感器来提供报警信号的方法使得成本低，易于维护，探头小，可安放于隐蔽的地方且不易被发现，接受信号灵敏，因此有明显的优势和广阔的发展前景。
本次设计的产品以AT89C52单片机作为系统控制核心，完成对外来人员的连续监测，提供了一个带有4位LED显示、并使其集中到一块面板上，使得操作方便快捷，直接在LED显示实时温度，该设计中使用DS18B20作为温度测量传感器，对温度进行实时采集，使用红外传感器采集人体信号信息，使用烟雾传感器采对气体烟雾进行检测，返回信号都由单片机接收并将信息反馈出来。
该系统不仅具有传统防盗控制方法的优点，还具有易于维护和实现非接触、高可靠监测的特点，并且硬件开销成本低，适宜大多数普通家庭、寝室、办公住所等。
关键词： 单片机； 红外检测； 温度检测； 烟雾检测
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目 录
1 绪 论................................................................. 4
1.1 防火防盗报警系统的概述......................................................................................... 4 1.2 国内外防盗控制系统的历史、现状与发展............................................................. 4 1.3 研究的目的和意义..................................................................................................... 6 2 系统的总体设计......................................................... 7
2.1 总体设计思想............................................................................................................. 7 2.2 系统总机构................................................................................................................. 7 2.3 系统设计原理图......................................................................................................... 8 3 检测信号放大电路设计................................................... 9
3.1 热释红外线传感器典型电路................................................................................... 10 3.2 红外线探测信号放大电路设计............................................................................... 11
3.2.1 集成电路运算放大器..................................................................................... 13 3.2.2 精密多功能运算放大器INA105 .................................................................. 14 3.2.3 低功耗、双运算放大器LM358.................................................................... 15
4 单片机接口电路设计.................................................... 16
4.1 单片机的选型........................................................................................................... 16
4.1.1 AT89S51的主要功能特性 ............................................................................ 17 4.1.2 AT89S51的内部结构及管脚 ........................................................................ 17 4.2 温度检测电路........................................................................................................... 20
4.2.1 温度传感数据采集电路................................................................................. 20 4.2.2 DS18B20温度传感器引脚功能 .................................................................... 21 4.3 键盘电路................................................................................................................... 22 4.4 显示电路................................................................................................................... 23 5 软件部分设计.......................................................... 26
5.1 主程序....................................................................................................................... 26 5.2 按键扫描程序........................................................................................................... 26 5.3 按键执行程序........................................................................................................... 28 结 论....................................................................................................................................... 32 致 谢....................................................................................................................................... 33 参考文献................................................................................................................................... 34 附录A 电路图 ....................................................................................................................... 35 附录B 程序 ........................................................................................................................... 36
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1 绪 论
1.1 防火防盗报警系统的概述
防盗控制广泛可应用于工厂、家庭、汽车等场合。实现无接触、智能化报警是防盗控制系统目前的发展方向。随着工业的发展，计算机、微电子、传感器等高新技术的应用和研究，近年来防盗控制的研制得到了长足的发展，以适应越来越高的应用要求。
从监测范围来说，有的防盗控制只能监测几厘米，有的却可达几十米。从监测条件和环境来说，有的非常简单，有的却十分复杂。例如:有的是利用红外线感温传感器，有的是压力传感器，有的震动，也有声响来监测，有的从安装上提出苛刻的限制，有的从维护上提出严格的要求等。
因此在进行综合分析后进行了该设计。它将实现自动监控的智能防盗系统，通过超声波传感器采集距离信号，通过AD传给系统核心——单片机，单片机通过处理与分析将距离值显示于三位的数码管上，检测到需要报警时，LED二极管将实时点亮，达到报警的功能，本设计的程序应用单片机C语言编写实现。
国外关于防盗控制早期从防火的基础上发展起来的，逐步向智能化自动化发展，并且发展及应用了许多新的监测原理。在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术，结构有了很大的改善、功能有了很大的提高，从国内外关于防盗控制系统的发展来看当前的发展热点向非接触，如超声波传感器，红外线传感器，无线报警等[1]。
1.2 国内外防盗控制系统的历史、现状与发展
防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并辅助提示值班人员或其主人发生报警的区域部位，显示可能采取的对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号，使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了入侵防范系统。防盗报警系统通常由探测器（又称防盗报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。
报警探测器是由传感器和信号处理组成的用来探测入侵者入侵行为的电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的核心，而传感器又是报警探测器的核
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心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置[2]。
中国防盗控制技术的发展大致起源于上世纪60年代初北京故宫博物院的安防报警系统。当年，中国老一辈的安防技术工作者在完全隐蔽、可靠报警、绝对防火的全木质结构环境下完成了该系统的安装与调试，该系统就发挥了很好的作用。之后的若干年，中国安防技术一直是以防盗报警系统为主，其应用场合也主要限于金融与文博系统。由于当时基于光电导摄像管的摄像机体积大且价格昂贵，因而在安防技术市场中可视化的闭路电视监控系统的应用案例极少。
随着时代的变迁，智能防盗技术有了较大的发展， 1994年秋在北京全国农业展览馆举办的展览会上，展出了部分关于防盗控制系统产品；1995年夏在天津国际展览中心的消防安防设备展览会上，展出了更多的安防技术相关产品，气氛火热。紧接着到1996年，由中国安防产品行业协会等单位主办了全国首届“国际社会公共安全产品博览会”，一下子吸引了国内外300多厂商参展，由此标志了中国防盗及安防技术市场的形成。
在国内安防防盗市场开始蓬勃发展的同时，2001年11月，中国安防界在深圳成功举办了首届中国安防论坛，全国人大副委员长、中国科协主席周光召院士题词。中国科学院和中国工程院的5位院士以及国内30多位安防领域的知名专家、教授发表了演说，较全面地展示了中国安全防范领域的技术动态和发展方向，促进了学术界和企业界的交流与合作，探讨了中国公共安全行业如何应对WTO，以及行业发展、管理、动作更加科学化、规范化的有关问题。首届安防论坛的举办，为架构中国安防的理论体系，研讨中国安防的发展战略，开创良好的学术氛围，为举办更大规模的学术论坛积累了经验，创造了条件。到2008奥运项目——首都国际机场捷运系统监控项目就是在先进的数字化、网络化视频监控系统中进一步整合了无人驾驶车辆自动传感监控系统、无线移动网络系统以及多系统的智能网管系统，一改传统电视监控系统仅仅是画面监视及简单报警联动的实现方式，而安防系统整体解决方案（Total Solution）概念必将成为现代电视监控系统的发展方向。
对于超声波监测的应用随着自动测量和自动控制技术的发展特别是微机技术的发展，促进了超声测量技术的研究和应用。80年代中后期，单片机技术的应用使超声波传感器的监测向高性能、智能化方向发展。由于使用了单片机作中央处理单元，系统不仅可以进行复杂的数学运算和数据处理、进一步提高了超声