家居环境智能监控报警系统Word文档下载推荐.docx
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摘要I
关键词I
AbstractII
KeywordsII
第一章绪论1
第二章课题研究的主要内容3
第三章系统总体设计5
3.1方案的选择5
3.2设计思想6
第四章系统硬件设计8
4.1拨号报警模块的设计8
4.1.1DTMF的介绍8
4.1.2DTMF的使用9
4.2烟雾探测模块15
4.3红外探头模块16
4.4语音模块18
第五章系统软件设计21
第六章结束语24
参考文献25
致谢26
附录1原理图27
附录2源程序29
摘要:
随着人们生活水平的提高,家庭住宿环境的改善,智能环境监控已成为智能小区的必需设备。
环境监测包括各种险情和防盗安全的检测,使人们可以放心的出门,不必时刻记挂家居的安全。
本设计给出一种利用无线网络技术,避免复杂的布线,具有较好的安全性和可靠性的智能联网无线监测系统。
本课题设计的是一种基于单片机的高性价比的家庭智能警报系统,该系统主要由五大部分组成:
发射探头模块、无线接收模块、拨号报警模块、家庭报警主机、前端探测器。
发射探头模块使用的是无线红外探头,探测人体辐射,环境温度等;
采用315M超外差无线接收模块;
拨号报警模块使用的是一个DTMF模块电路。
前端探测器可分为门磁、窗磁、煤气探测器、烟感探测器、红外探头、紧急按钮等。
当有人非法入侵时将会触发相应的探测器,家庭报警主机会立即将报警信号传送至小区管理中心或用户指定的电话上。
关键词:
红外探头;
烟雾探测;
DTMF拨号报警;
智能
Abstract:
Withtheimprovementoflivingstandards,familyaccommodationtoimprovetheenvironment,intelligentenvironmentalmonitoringhasbecomeessentialequipmentintelligentcommunity.Includeavarietyofdangerousenvironmentalmonitoringanddetectionofanti-theftsecurity,sopeoplecanrestassuredthatoutofthehouse,donothavetobeconcernedabouthomesecurityatalltimes.Giventhedesignofawirelessnetworktechnology,toavoidthecomplexityofthewiring,withbettersecurityandreliabilityoftheintelligentnetworkingofwirelessmonitoringsystem.Thedesignofthesubjectisasingle-chipmicrocomputer-basedcost-effectivefamilyofintelligentalarmsystem,thesystemhasfivemajorcomponents:
launchprobemodule,wirelessreceivermodule,dial-upalarmmodule,alarmhostfamily,thefront-enddetectionbrowser.Launchprobemodulesusingwirelessinfraredprobe,thehumanbodytodetectradiation,ambienttemperature,etc.;
315Musingsuperheterodyneradioreceivermodule;
theuseofdial-upalarmmoduleisamodulecircuitDTMF.Front-endcanbedividedintomagneticgatedetector,magneticwindows,gasdetectors,Smokedetectors,infraredsensor,suchastheemergencybutton.Whenwilltheillegalinvasionwastriggeredbythecorrespondingdetectors,alarmhostfamilyalarmsignalwillbeimmediatelysenttothedistrictadministrationcenteroruser-specifiedphone.
Keywords:
Infraredprobe;
smokedetection;
DTMFdial-upalarm;
intelligent
第一章绪论
随着社会经济的飞速发展,科学技术的进步,人们对自身的生活、工作环境有了更高的要求,现代的住宅正朝着更安全、更便捷、更舒适的方向飞速发展着。
传统的人工巡更安防方式,既浪费人力物力,又带有时间上的滞后性,存在很多的随机因素,己远远不适合时代的要求。
住宅智能化使住宅功能有了极大提高,增加了许多高科技服务功能,其中安防系统已成为智能住宅建设的一项重要内容。
现代电子技术几乎渗透了人们生产和生活的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。
运用这些先进技术,将会带来许多便利,提高人们的生活质量,产生前所未有的功效。
智能住宅正沿着智能化的方向发展着,一般的安防巡更系统,不是缺少智能化的控制,就是过分依赖计算机。
市场上的智能安防系统,因为过分依赖计算机系统,而使性能受到影响,所以也满足不了现代人的需求。
本文的智能防盗报警网络系统正是在此背景下提出的,为了实现未来智能小区的安防要求,是智能住宅、智能小区的一项主要内容。
本文讲述了一种基于单片机的高性价比智能防盗监测网络系统设计方案,该系统能对小区进行全天候不间断的值守,并提供相关的数字信息,将会为智能小区保卫乃至整个社会的稳定发展发挥着积极的作用。
专家们预言,今后的5年,将有20%-30%的小区可以称为智能小区,10年后住宅建设将无一例外的是智能住宅。
智能住宅和智能小区建设的3项主要内容是:
网络建设、安防系统和计算机物业服务。
现有的智能小区工程建设的总体目标是“在先进的计算机技术、通信技术、控制技术及IC卡技术基础上,采用系统集成方法,逐步建立一个沟通小区内部住户与住户。
住户与小区综合服务中心,住户与外部社会的多媒体综合信息交互系统,为住户提供一个安全、舒适、便捷、节能、高效的生活环境,实现以家庭智能化为主的、具有21世纪风范的智能化小区。
现在的住宅防盗报警系统应具有性能稳定、能全天候工作、耗电省,安装使用方便等特点。
防盗系统监测模块前端传感器有红外线探头、无线门磁探头、微震动传感器等。
采用热释电技术的红外探头,具有超低误报率、防电磁干扰、自动温度补偿、长探距、大角度、功耗小等特点,应用较广;
无线门磁探头具有体积小,无须外部接线,安装方便,可放置在任何地方或者固定在墙上;
微震动传感器检测灵敏度高并且可以调整,多用于保险柜、机动车等需要保护之物体。
防盗系统的报警模块为声、光报警,形式多样、反应迅速。
当系统监测模块检查到入侵信号.报警模块能将被盗状态以声音和指示灯方式传输到十几米甚至几十米的范围。
防盗系统的通知模块能在有盗情时自动拨打主人的电话(可利用电话机的按键设),使人们能对现场进行高灵敏度监听,并进一步核实盗情。
目前,市场上的安防装置已经发展到相当高的水平,智能安防报警系统采用最先进的微处理技术作为控制核心,集成度高,稳定可靠性好,对室内防盗、防劫、防火、防煤气泄露以及紧急求助等多种安全防范作用,广泛适用于银行、商店、仓库、办公室、家庭住宅安装使用,报警迅速准确,操作简捷实用,安装灵活方便,是智能家居和办公场所安全防范报警的最佳选择。
市场上大多数的安防系统由报警主机、遥控器、门窗探测器、红外探头、烟感探头、煤气探头、红外对射电子护栏、紧急按纽、报警警号、后备电源等部分组成,用户可根据自己实际需要选装。
当你离家外出时,将主机布防,各种探头将随时监控室内情况,如有窃贼企图从大门、窗户、阳台进入,或者室内发生烟火和煤气泄露,或者室内老人小孩发生意外事件紧急求救,报警立即通过电话自动拨号将警情迅速报告给接警监控中心和指定的电话,同时现场警号自动鸣响,威慑阻吓入侵者,并引起家人和附近人员的注意。
报警中心保安人员收到报警信息后,即可马上到现场采取应对措施,保障你的生命和家庭财产安全,达到安全防范的目的。
本设计的方案比较与选择在第二章,第三章和第四章分别写的是家居智能监控报警系统的硬件设计和软件设计,第五章为整个系统的调试和结果分析。
第二章课题研究的主要内容
2.1课题研究的目的
解决家居环境各种险情和防盗安全的检测,使人们可以放心的出门,不必时刻记挂家居的安全。
当出现各种危险情况时,通过电话智能向家居小区安全中心,主人,相关服务部门电话报警。
2.2系统的功能描述
本作品实现了对家居环境的各种险情的实时监控,险情主要包括非法闯入,火情,煤气泄露,偷盗,病发意外等。
有效范围大约为直径200m的球形区域。
✓系统主机摆放在电话旁边,把电话线插入主机即可。
开启主机时,主机的液晶屏幕上显示欢迎界面,接着按键盘则可进入防区工作状态。
✓门磁模块安装在门的俩侧,当门推开时立即发射无线信息给主机,主机立刻在屏幕上显示“闯入大门”等字样,并控制电话机拨打预先存入的电话号码,接通后拨出警报语音。
✓烟雾探测模块可以安装在客厅天花板上,当室内烟雾溶度达到一定量时,系统即判断为火情,立即拨号报警。
✓红外感应模块安装在室内天花板上,当主人外出时开启其功能,如果有人在室内走动,该系统立即感应并其拨号报警。
✓紧急报警模块给主人随身携带,如果一个人在家遇到什么意外(如疾病突发,入室打劫等情况),主人只需悄悄地按一下该模块遥控器,系统即可感应到,并其立即拨号报警。
✓系统主机中可以由用户自己录制6组电话号码,电话号码可以设置为家庭主人的电话号码,小区保卫室的电话号码等来方便为险情立刻采取补救措施。
当险情发生时,系统循环拨打此6组电话号码,直到拨通为止。
主人在接到报警电话时,可以用电话按下‘#’号键来远程关闭该系统。
整个系统还可以扩张加入许多传感模块,如煤气传感,湿度传感,温度传感等应用于必要的场合。
系统可以根据用户的实际需求进行升级。
2.3系统的关键性问题
1)无线接收模块能够正确的接收各个无线探头的信号,可以通过单片机来进行处理并且发出相应的控制,但拨号报警模块的触发端口只有一个,高电平触发,只能识别一种信号,不能区分多个信号,如何解决拨号模块单一触发的缺陷;
2)拨号模块是怎样实现多路拨号的;
3)如何控制播放录音的时间。
第三章系统总体设计
3.1方案的选择
✓方案一
设计一个基于蓝牙技术的家庭监控报警系统,该系统是由两部分组成,包括终端探测电路部分和中心监控电路部分。
系统总体结构框图如图3-1所示。
结构框图中前半部分为一个基于蓝牙模块的终端探测单元电路,主要由传感器、数模转换模块、单片机、报警电路及模块等组成;
后半部分为中心控制单元电路,主要由PC机和蓝牙模块组成。
3-1方案一总体结构框图
✓方案二
设计一个基于红外技术的家庭监控报警系统,该系统由单片机监控各个监控点用315MHZ左右的频段发出的报警信息,然后使用一个集接收、存储、发送为一体DTMF
自动拨号模块自动报警。
系统总体设计方案如下图3-2:
图3-2方案二系统总体设计图
✓方案对比
在上面两种方案中,第二种方案的误报率较少,控制比较简单,投资成本也少,更适合本次设计,因此选用第二种方案。
3.2设计思想
我们将系统主机摆放在电话旁边,用电话线插入主机,在主机上用液晶显示欢迎界面,接着按键盘则可进入防区工作状态;
门磁模块安装在门的两侧,当门推开时立即发射无线信息给主机,主机立刻在屏幕上显示“闯入大门”等字样,并控制DTMF拨打预先存入的电话号码;
烟雾探测模块可以安装在客厅天花板上,当室内烟雾溶度达到一定量时,系统即判断为火情并立即拨号报警;
红外感应模块安装在室内天花板上,当外出时开启其功能,如果有人在室内走动,该系统立即感应并拨号报警;
随身携带紧急报警模块,如果一个人在家遇到什么意外(如疾病突发,入室打劫等情况),只按一下该模块遥控器,系统即可感应并立即拨号报警。
系统主机中可以录制6组电话号码,电话号码可以设置为家庭自己的电话号码,小区保卫室的电话号码等来方便为险情立刻采取补救措施。
在接到报警电话后,再通过电话来远程关闭该系统。
第四章系统硬件设计
4.1拨号报警模块的设计
4.1.1DTMF的介绍
实现自动拨号、忙音识别等功能。
我们选用MT8888双音多频(DTMF)收发器,与单片机及音频放大电路组合,实现各种信号音的检测及DTMF信号的产生,并将DTMF信号传送到电话线上。
DTMF(DualToneMultiFrequency),双音多频,由高频群和低频群组成,高低频群各包含4个频率。
一个高频信号和一个低频信号叠加组成一个组合信号,代表一个数字。
DTMF信令有16个编码。
利用DTMF信令可选择呼叫相应的对讲机。
在使用双音多频信号之前,电话系统中使用一连串的断续脉冲来传送被叫号码,称为脉冲拨号。
脉冲拨号需要电信局中的操作员手工完成长途接续。
双音多频信号是贝尔实验室发明的,其目的是为了自动完成长途呼叫。
双音多频的拨号键盘是4×
4的矩阵,每一行代表一个低频,每一列代表一个高频。
每按一个键就发送一个高频和低频的正弦信号组合,比如'
1'
相当于697和1209赫兹(Hz)。
换机可以解码这些频率组合并确定所对应的按键。
DTMF编解码器在编码时将击键或数字信息转换成双音信号并发送,解码时在收到的DTMF信号中检测击键或数字信息的存在性。
一个DTMF信号由两个频率的音频信号叠加构成。
这两个音频信号的频率来自两组预分配的频率组:
行频组或列频组。
每一对这样的音频信号唯一表示一个数字或符号。
电话机中通常有16个按键,其中有10个数字键0~9和6个功能键*、#、A、B、C、D。
由于按照组合原理,一般应有8种不同的单音频信号。
因此可采用的频率也有8种,故称之为多频,又因它采用从8种频率中任意抽出2种进行组合来进行编码,所以又称之为“8中取2”的编码技术。
根据CCITT的建议,国际上采用的多种频率为697Hz、770Hz、852Hz、941Hz、1209Hz、1336Hz、1477Hz和1633Hz等8种。
用这8种频率可形成16种不同的组合,从而代表16种不同的数字或功能键,具体组合见表4-1:
该拨号模块是集DTMF信号接收、存储、发送为一体的通讯电路。
模块内置的单片机和拨号管理。
程序能为用户提供多种信号输入输出端口,在安防警报、信号采集、自动化控制、远程通讯信息传递等领域灵活应用。
DTMF的主要功能有:
a)5组手机或7组市话号码存储,掉电不丢失;
b)增强信息传递通路,提供外部音频信号输入端;
c)板载/外部信号输入方式可预置;
d)电话机/外部开关两种拨号状态控制方式;
e)电话线路状态检测功能,自动输出故障信号;
f)工作状态指示输出;
g)拨号完毕自动输出提示信号;
h)触发一次,循环九遍拨打预置号码;
i)远程中断、复位功能;
j)独立工作,独立拨号,不依赖电话机等外部设备;
k)标准SIP引脚封装,PCB装配灵活。
4.1.2DTMF的使用
1.号码录入,想要拨号模块正确拨打欲通知的电话号码必须把要拨打的电话号码预先录入拨号模块,在录入之前您需要做完以下准备工作:
✓检查拨号模块,把第10、11脚连通,以确保模块处于未触发状态;
✓把电话线连接到PHA、PHB;
✓一部与模块连接在同一条电话线上的双音频电话机;
✓为模块接通5V直流电源;
✓以上准备工作请严格按步骤完成,如接通电源后指示灯出现常亮,请拿起听筒按“#”键使其熄灭。
表4-2录音步骤列表
准备工作完成后就可以进行正式的录入操作了,操作时请拿起电话机听筒,然后按下表步骤执行:
步骤
操作
模块指示
1
长按“*”键待指示灯亮起后松开
指示灯由不亮变为常亮,表示已进入号码接收状态,等待输入电话号码
2
输入欲通知的电话号码
每按一个数字指示灯熄灭一次表示输入有效
3
如需输入另外几组电话号码按“#”,如不需要输入其他号码请按“*”结束录入操作
按“#”键指示灯熄灭一次,同时听筒传出“嘀”的确认音,表示可以开始输入下一组电话号码;
按“*”键指示灯由亮变为熄灭,同时听筒传出“嘀”的确认音表示录入操作结束,模块自动退出录入状态。
4
输入另外一组电话号码
5
操作同第3步
同第3步
6
在操作过程中按“*”键或者当输入号码组数达到存储极限时,模块会自动退出录入状态,同时状态指示灯自动熄灭,听筒传出“嘀”的确认音。
7
当需输入新的电话号码以替代原预置的号码时,请按以上步骤重新录入即可,结束录入操作后原号码自动被删除并替换为新输入的号码。
2.测试电路
图4-1DTMF测试电路
按图4-1所示连接方式,接通电话线、电源后LED2会最先点亮,表示电话线路正常,如不亮请检查电话线是否连接正确。
当按下SW1时,状态指示灯LED1点亮,表示拨号功能已启动模块进入等待触发状态,此时按下SW2、SW3中的一个,LED1开始快速闪烁表示正在拨号,拨号完毕LED1保持常亮状态,这时对方电话机开始振铃,40秒后模块自动开始拨第二组电话号码,LED1重新闪烁表示正在拨号。
当所有号码循环拨够九遍后模块重新恢复到等待触发状态,按下SW2、SW3中的另一个看模块是否产生拨号动作以测试这个触发端是否正常。
触发端测试完成后,可以把板载/外部信号输入方式设置跳针的2、3连在一起,并按以上步骤测试,以验证外部音频输入状态下模块的反应。
在这种状态下,模块每拨完一组号码后(LED1停止闪烁恢复为常亮)LED3都会间歇的点亮直至模块拨下一个号码时才熄灭。
当模块恢复到待触发状态时LED3将保持熄灭状态。
在对方电话机振铃时,可以拿起电话机听筒应有报警声传出(在外部音频输入状态下会传出EXA引脚上输入的音频信号),也可以进行远程中断操作,操作后报警声停止,听筒传出“嘟—嘟……”的忙音,说明模块已接受操作并恢复到待触发状态。
图中SW3采用按断型开关,也可以用一段导线代替进行测试,但要注意正常时一定要和负极连接在一起。
图中C是抗干扰电容,可根据开关以及模块的工作环境在103—104之间选取。
EX端输入的测试信号可以是语音IC或者随身听、MP3输出的音频信号。
3.简洁的拨号报警器
图4-2DTMF拨号报警电路
如图4-2为DTMF拨号报警电路,按下SW1,板载状态指示灯点亮,如门窗被打开,门磁传感器触发模块向外拨号,通知对方有警情发生。
图中门磁传感器采用常开型传感器,作用距离1.5cm左右,C可根据情况在103—104之间选取。
4.自动语音呼叫电路
图4-3DTMF语音呼叫电路
图4-3DTMF为语音呼叫电路,这个电路可用于老人的紧急呼叫和医院病床的紧急呼叫,按下SW1,LED点亮模块进入待拨号状态,当有紧急情况发生时按动SW2,模块立即向外拨号,对方提机后立即播放预先录制在语音电路里的声音。
这个电路工作时要把模块的板载/外部信号输入设置跳针设置为外部输入(2、3相连),图中IC也可以是固定声音的音乐芯片。
C可根据情况在103—104之间选取。
5.遥控拨号报警器
图4-4DTMF遥控报警电路
按图4-4的连接方式可以构成一个简洁的无线遥控报警电路,按动遥控器按键,LED点亮,系统进入布防状态,当有人在红外探测器的探测范围内移动时,探测器内部干簧继电器动作,LTO端和负极的连接被断开,模块开始拨号,通知预置电话有警情发生,再次按下遥控器按键,LED熄灭,模块拨号功能处于关闭状态,不论探测器是否动作均不再向外拨号。
在模块工作时也可以在ERR端接上指示灯或者继电器(驱动其他报警装置)指示电话线状态,以防止电话线异常造成信息传递失灵。
图中D是常见的有线被动红外探测器,探测器中的干簧继电器在正常工作时是闭合的,如是断开的应连接在模块正极和HTO端口上,若为高电平输出且输出幅度≤5V则可直接与HTO端相连,但要注意一点:
如果LTO端没有连接任何信号时必须用导线和模块负极连通,否则模块将不能工作。
图中的电阻R、二极管D、三极管Q、继电器J、有源警号A组成了电话线异常报警电路,如用指示灯指示时,电路连接可参看图4-1。
4.2烟雾探测模块
本烟雾探测模块是一种新型的电子安全报警系统,该系统的设计是将电子探测、智能控制和电话通讯技术相合,从而形成煤气报警系统。
系统总体构成包括煤气探测器(主要是一氧化碳传感器)、自动拨号电路、语音检测电路、语音报警电路、看门狗电路、复位电路和电源电路等几大模块。
系统组成框图如图4-5所示:
4-5烟雾探测模块框图
该自动报警器安装于居民住宅,用于对居民住宅探测智能住宅关于煤气的浓度.并对从探测器采集来的数据进行处理。
当出现异常情况时,通过家中的电话线路自动拨号报警。
系统不需要另外占用电话线路,当有报警信号时,报警电话享有电话线路的优先权。
这里边还有声光报警:
当出现异常情况的时候会听到蜂鸣器响,同时有红灯亮;
当正常工作的时候,绿灯亮。
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