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基于單片機家用智能安防系統的設計
摘 要：隨著(zhù)經(jīng)濟和科技的發(fā)展，人們對于家庭安全越發(fā)的關(guān)注。是否存在一個(gè)系統能夠隨時(shí)監控家庭情況并報告給主人?智能安防系統是通過(guò)紅外傳感器、一氧化碳傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器對一氧化碳濃度、煙霧濃度和溫度進(jìn)行監測，并讓其與報警系統和GSM系統連接報告環(huán)境信息的智能系統。當家中沒(méi)人時(shí)，通過(guò)GSM系統將家中狀況實(shí)時(shí)發(fā)送給用戶(hù);當家中有人時(shí)，通過(guò)報警系統提示主人正處于危險環(huán)境中。
關(guān)鍵詞：智能;安防;傳感器
前言
隨著(zhù)社會(huì )的迅速發(fā)展和生活水平的日益提高，液化石油氣、管道煤氣或者天然氣已經(jīng)進(jìn)入了大部分城市家庭，同時(shí)人們的生活也離不開(kāi)各式各樣的家電，這些東西給大家的生活帶來(lái)了許多方便的同時(shí)，但也增加了火災和煤氣泄漏造成危險事故的可能性。與此同時(shí)，現代城市的快速發(fā)展增添了許多新的難題，入室盜竊、搶劫等案例經(jīng)常發(fā)生，越來(lái)越多的人迫切希望生活在一個(gè)安全環(huán)境中�，F在主要的防護措施是通過(guò)防盜窗或者防盜網(wǎng)對家庭進(jìn)行保護，盡管其具有一定的防盜效果，卻很不美觀(guān)，還帶來(lái)了更多的安全風(fēng)險。如果能夠對以上出現的問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并及時(shí)報告給主人，從而減少危險造成的損失。鑒于此構想，基于單片機家用智能安防系統應運而生。
一、系統的整體設計思路
通過(guò)溫度傳感器、煙霧報警器、一氧化碳傳感器和紅外傳感器進(jìn)行監測，將溫度、煙霧濃度和燃氣濃度值和是否有人闖入實(shí)時(shí)顯示在12864顯示屏上。如果主人在家(按鍵設定)，當溫度過(guò)高時(shí)，語(yǔ)音報警：當前室內溫度過(guò)高，小心火災;當煙霧濃度過(guò)高，語(yǔ)音報警：當前室內有煙霧，注意是否著(zhù)火;當燃氣泄漏濃度過(guò)高，語(yǔ)音報警：室內燃氣濃度過(guò)高，注意燃氣泄漏，及時(shí)通風(fēng)并關(guān)閉閥門(mén)。有人闖入時(shí)，語(yǔ)音報警：家中有人闖入。如果主人不在家(按鍵設定)，發(fā)生以上情況，可以通過(guò)GSM模塊，將以上語(yǔ)音信息中的文字發(fā)送給主人，讓主人隨時(shí)掌握家里的情況。
二、智能家防系統的硬件系統設計
基于系統設計要求，為了滿(mǎn)足各個(gè)功能，將其分為幾個(gè)簡(jiǎn)單的模塊，再將各個(gè)模塊拼接成一個(gè)完整的系統(圖1所示)。該家用智能安防報警系統由AT89S52單片機、熱釋電紅外傳感器、一氧化碳傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器、GSM短信模塊、顯示模塊、語(yǔ)音報警模塊、按鍵模塊、時(shí)鐘電路和復位電路組成。
三、智能家防系統的部件及電路
3.1 監測電路組成
3.1.1 煙霧檢測電路：煙霧傳感器主要用于采集房間內的煙霧濃度，煙霧傳感器內部采用離子式煙霧傳感，工作穩定可靠。煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)轉化成電壓或者電流信號，經(jīng)過(guò)轉化完成數據處理、濃度處理及報警控制等工作。
3.1.2 燃氣泄漏檢測電路：當氣體濃度發(fā)生變化時(shí)，氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化，經(jīng)中間電路轉換放大輸出，經(jīng)過(guò)處理傳輸到最小單片機系統中。在一氧化碳傳感器輸出的信號需要經(jīng)過(guò)A/D轉化器將模擬信號轉化為數字信號傳送到最小單片機系統中，最終根據計算出的濃度值與預定值做比較來(lái)判斷是否進(jìn)行報警。
3.1.3 溫度檢測電路： 在溫度傳感器方面，單片機智能家訪(fǎng)系統采用DS18B20數字溫度傳感器。因為DS18B20是單總線(xiàn)溫度傳感器，數據線(xiàn)是漏極開(kāi)路，如果DS18B20沒(méi)接電源，則需要數據線(xiàn)強上拉，給DS18B20供電;如果DS18B20接有電源，則需要一個(gè)上拉即可穩定的工作。DS18B20 可以直接讀出被測溫度值，而且采用3 線(xiàn)制與單片機相連，減少了外部硬件電路，可減少成本。
3.1.4 熱釋電紅外檢測電路：熱釋電紅外傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。通過(guò)熱釋電紅外傳感器監測，可以將整個(gè)房子罩在一張無(wú)形的網(wǎng)里，當竊賊從窗戶(hù)進(jìn)入時(shí)，傳感器就會(huì )有反應，并迅速將一個(gè)脈沖信號傳到單片機中進(jìn)行報警。這樣可以隨時(shí)掌握是否有盜賊等從窗戶(hù)進(jìn)入，并發(fā)出提醒，讓用戶(hù)從第一時(shí)間知道家庭是不是處于安全狀態(tài)，盡可能減少財產(chǎn)損失。
3.2 處理電路
3.2.1 語(yǔ)音報警系統：當用戶(hù)在家時(shí)，系統便需要一個(gè)語(yǔ)音報警系統，把所存在的危險及時(shí)“說(shuō)出來(lái)”，讓用戶(hù)知道自己現在所處的環(huán)境正在發(fā)生著(zhù)的危險。當每個(gè)傳感器采集到數據并傳給單片機后，如果超過(guò)或達到某一個(gè)要求時(shí)，報警電路則開(kāi)始響應。平常使用最多的是蜂鳴器，聲音雖然很大但只有一個(gè)報警的聲音，無(wú)法進(jìn)行不同的語(yǔ)音提示，在本系統很不適用，故在使用蜂鳴器的同時(shí)加入語(yǔ)音報警，根據不同的危險播報不同的語(yǔ)音。
3.2.2 GSM模塊：由TC35i、電源電路、啟動(dòng)與關(guān)機電路、數據通信電路、語(yǔ)音通信電路和SIM卡電路組成。如果主人不在家(按鍵設定)，發(fā)生以上情況，可以通過(guò)GSM模塊，將家中的情況通過(guò)信息(前面都有闡述)發(fā)送給用戶(hù)手機上。
3.2.3 顯示模塊：顯示模塊使用lcd12864顯示模塊，自帶字庫，使用方便。
四、總結及產(chǎn)品前景的展望
本文詳細介紹并設計了基于A(yíng)T89S52單片機的家用智能安防系統，首先利用熱釋電紅外傳感器來(lái)監測外人入侵、溫度傳感器和煙霧傳感器監測火災的發(fā)生、一氧化碳傳感器監測煤氣泄漏，其次通過(guò)單片機來(lái)處理和輸出信號，最后把住宅中發(fā)生的各種險情信息播報、顯示出來(lái)，在險情發(fā)生前或者發(fā)生時(shí)，及時(shí)的通知主人，最大限度的保障主人的財產(chǎn)和生命安全。同時(shí)也完成軟硬件的調試和修改。
基于單片機家用智能安防系統的發(fā)展展望：該系統已經(jīng)成為未來(lái)科技發(fā)展的重要研究方向之一。隨著(zhù)科技的發(fā)展和社會(huì )的進(jìn)步，身邊的東西也將變得更加智能化，智能安防系統、遠程家電控制系統等等也都已經(jīng)從夢(mèng)想變?yōu)楝F實(shí)，它們將很大程度的改變人們的生活方式，給人們帶來(lái)便利。
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