智能住宅多功能报警系统的研究与开发

本科生毕业论文智能住宅多功能报警系统的研究与开发The Research and Development of Multi-purpose Alarm System for Intelligent Housing学生姓名所在专业所在班级申请学位指导教师 职称副 指 导 教 师 职称答辩时间目 录目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 绪 论 .- 1 -1.1 设计背景 .- 1 -1.2 住宅报警系统发展状况 .- 1 -1.3 本文研究内容 .- 1 -2 本报警系统的简述 .- 2 -2.1 本系统的组成及其工作原理 .- 2 -2.2 本系统的功能 .- 3 -3 系统各硬件模块的设计 .- 3 -3.1 单片机控制电路 .- 3 -3.1.1 单片机 AT89S52.- 4 -3.1.2 AT89S52 I/O 端口简明介绍 .- 4 -3.1.3 单片机中断系统 .- 5 -3.1.4 复位电路 .- 6 -3.2 电话接口电路 .- 6 -3.2.1 DTMF 双音多频原理的介绍 .- 6 -3.2.2 电话接口电路芯片的选择 .- 7 -3.2.3 PH8810 芯片介绍 .- 7 -3.2.4 电话接口电路的设计 .- 9 -3.3 语音提示和留言录音电路 .- 13 -3.3.1 语言芯片的选择 .- 13 -3.3.2 APR9600 芯片介绍 .- 13 -3.3.3 APR9600 芯片在本系统中的应用 .- 14 -3.4 探测传感器的选择与分析 .- 15 -3.4.1 火警类探测传感器 .- 15 -3.4.2 盗警类探测传感器 .- 16 -3.4.3 本设计所用的传感器 .- 16 -3.5 小结 .- 17 -4 本系统软件设计 .- 18 -4.1 系统的工作流程图 .- 18 -目 录4.2 部分程序设计 .- 21 -4.3 小结 .- 22 -5 系统测试 .- 23 -5.1 具体调试项目 .- 23 -5.2 测试结果 .- 23 -6 结论与展望 .- 26 -鸣 谢 .- 27 -参考文献 .- 28 -附 录 .- 29 -附录 1 系统连接原理图 .- 29 -附录 2 硬件实物图 .- 30 -附录 3 单片机程序清单 .- 31 -附录 4：电路总元件列表 .- 31 -摘 要I摘 要随着社会的进步，人们对家庭及住宅小区提出了更高的要求，在楼宇、小区或住宅安装一个功能完善的智能化报警系统是非常有必要的。本文设计了基于单片机的智能多功能报警系统，它能对监测点实行自动探测，一旦发生警情，立即启动本地声光报警和摄像设备，同时把预先录制的报警点语音信息通过电信通讯网络传输到用户设定的固定电话和移动电话，实现自动电话报警功能。此外，系统能通过拨打家里电话，自动摘机，由单片机发出控制指令去控制报警系统，实现远程控制报警系统的功能。本系统还是一个留言机，可以录1分钟的语音留言。本系统主要应用于居民住宅、也可以应用于宾馆、仓库、智能小区等场所。关键词：单片机；报警系统；传感器；智能住宅 IIABSTRACT Along with the progress of society, people need the higher demand for the housings and the residential districts, and it is very necessary to install a full-function intelligent police-alarming system in buildings and residential district. A microcontroller-based intelligent multifunction alarming system is designed, which can monitor the spots automatically. In the event of alarming, the local native sound and light alarms and camera equipment are worked immediately, while the pre-recorded voice messages of alarm spot are sent to the fixed telephone and mobile phone through telecommunication network to achieve automatic telephone-alarming. In addition, the system can answer the phone automatically. The instructions of the MCU control the warning system, which reachs on remote control alarm system. This system can also be used as a one minute recorded voice mail. The system is mainly applied to residential districts, hotels, warehouses,intelligent community and other places. KEY WORDS：SCM; Alarm system; Sensor; Intelligent housing- 1 -智能住宅多功能报警系统的研究与开发1 绪 论1.1 设计背景目前，高科技已越来越多地进入家庭之中，网络已走进普通百姓的家居，各种智能化的家用电器和设备也即将进入寻常的百姓家庭，家庭中的自动化程度将大大提高，使居民生活得更方便、更舒适、更自由，更安全。而且随着经济的发展, 人们对防盗防火设备的需求量大大增加。针对偷盗、安全事故进行监测和报警的系统, 其要求也愈来愈高，使民众的生活理念发生重大的变化。对于中华民族这样一个特别注重家庭生活和家居环境的民族，数字智能化的应用和普及就显得格外重要。1.2 住宅报警系统发展状况安全报警技术发展迅速，并且不断完善，把通讯技术利用到其中，得到迅猛发展的领域。利用经济实用的电话线，实现本地或远程监控报警。此技术的应用，给安全报警技术注入了无限的活力。随着全国各地平安城市建设进程的推动，以城市联网报警与监控为主要系统建设目标的巨大应用需求必将促进入侵报警系统产品的长足发展和进一步的提高，并且形成快速增长的市场前景。联网型就是以家庭为中心组成的社区型防盗报警系统，由政府牵头组织推动，电信部门和保险公司介入，以规范化、市场化、社会化的管理模式进行运作，具有系统覆盖面广，家庭投资风险少，社会效益明显等特点，所辖派出所在接到预警中心的有效处警通知后才处警，家庭住户可以减少许多后顾之忧，是目前建设社会化家庭防盗报警系统的理想模式。在家庭防盗报警系统社会化趋势的模式下，智能住宅多功能报警系统市场发展前景将更广阔 1。1.3 本文研究内容本设计从实际出发，设计一种家庭用、与电话线连接、操作简单、工作稳定可靠的远程智能防盗报警装置。当人们外出时，往往希望实施自动监测报警以使家庭财产免受损失。针对这一需求，研制出了一系列自动报警系统，如门磁式、红外线、烟雾探测器、燃气泄漏探测器、温度传感器等监测自动报警系统等。本文将介绍的智能住宅多功能报警系统，可同时监视多个重要点（如门、窗、室内等） ，发现盗情、火情及时拨叫号码，并能利用普通电话线进行告警信号呼叫，其性能稳定可靠，实用性、适用性强，且具有较高的灵活性。当遇到盗情、火情等各种险情的时候，该系统可以发出声光警报，并通- 2 -过电话网络自动向相关部门发出语音求救信号，同时能控制摄像头自动录制事故现场，也可配合小区监控管理中心的闭路电视监视系统把视频数据传送至监控管理中心作记录，为事故后处理提供现场证据，从而达到保护用户生命财产的目的。同时，本系统功能比较齐全，具有留言电话机、电话远程控制盗警系统的开关及可控制两路电器开关的功能，探测器也可根据需要扩展。2 本报警系统的简述2.1 本系统的组成及其工作原理本系统的组成如图 2-1 所示，整个系统包括主控制电路、传感器探测器监控电路、声光报警电路、振铃检测电路、模拟摘挂机电路、DTMF 收/发解码电路、驱动电路、语音提示和录音电路等。主控制电路：控制和接收来自传感器监控电路的输入信号，控制声光报警电路启动，控制DTMF拔号电路启动与判断，控制语音电路等。振铃检测电路、模拟摘挂机电路、语音收/发DTMF收/ 发解码电路，同时集成于PH8810芯片里，检测判断振铃，并能模拟摘挂机，解码DTMF信号。语音提示和录音电路用于用户在远程操作或留言时播放语音提示和录留言。传感器探测器监控电路：用于采集门、窗、空地等地方的传感器传来的信号。声光报警电路：接收来自主电路的控制信号并驱动报警灯和高频喇叭。图 2-1 系统整体设计框图声光报警电路PH8810振铃检测电路语音收/发， DTMF收/发解码电路模拟摘挂机电路电器 2AT89S52主控中央处理器语音提示电路驱动电路 2报警信号采集录音电路驱动电路 摄像设备电器 1驱动电路 1- 3 -2.2 本系统的功能本系统有三大功能：报警、远程控制、电话留言机。（1） 报警：包括盗警与火警两系统1) 盗警：当有人非法闯入时发出报警信号。在室内安装热释电红外传感器，大门上安装门磁，窗口和阳台上安装主动红外对射防盗探测器，所有的盗警探测器可由大门锁或电话远程来控制，当用户离开家，在门外用钥匙将门反锁上时，就会联动报警器所有盗警探测器进入一级布防状态；当用户用钥匙按一定规定正常开锁，报警器便会自动复位撤防；假如用户出门时忘了布防，可以通过电话远程控制布防或撤防。当用户在家时，就不能开启室内热释电红外传感器，以免误报，所以当用户在家里需要把门反锁上时，只会联动大门的门磁、窗口和阳台上的主动红外对射防盗探测器，进入二级布防状态。在布防状态下，若有人撬锁从门或窗户等其它途径闯入，报警器都会立即发出声光报警，并同时开启摄像设备进行现场录像，假如经过 10 秒没人复位按停，本系统将自动先后两次拨打预设的盗警号码，启动盗警报告语音告知对方报警信息，两次拨打电话能有效的避免对方忙线打不通的情况。2) 火警：当发生火灾或煤气泄漏险情时发出报警信号。火警探测器可由：烟雾探测器、燃气泄漏探测器、温度传感器等组成，可按用户需求所配。火警探测器一般是常处布防状态的，当发生险情时，本系统同样也会发出声光报警、控制开启摄像设备、两次拨打火警号码。（2） 远程控制：用户可以远程输入密码控制盗警开关，同时也可以控制两路电器的开关。（3）电话留言机：本系统设置了两段 30 秒长的语音留言，当其它人打家里电话时，假如 7 次响铃没人接电话，本系统将会自动摘机，并提示操作语音留言。（4） 紧急报警与叫停功能：主机上设置有紧急报警和复位叫停按键，供紧急情况用。3 系统各硬件模块的设计3.1 单片机控制电路 AT89 系列单片机的优点：（） 内部含 Flash 存储器在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期,同时在系统工作过程中能有效地保存一些数据信息即使外界电源损坏也不会影响到信息的保存。 （） 和 80C51 插座兼容，89 系列单片机的引脚是和 80C51 的引脚一样的,所以当用 89 系列单片机取代 80C51 时,可以直接进行代换,这时不管采用 40 引脚或是 44 引脚的产品,只要用相同引脚的 89 系列单片机取代 80C51 的单片机即可。 - 4 -（） 静态时钟方式，89 系列单片机采用静态时钟方式，所以可以节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。 （） 错误编程亦无废品产生，一般的 OTP 产品一旦错误编程就成了废品,而 89 系列单片机内部采用了 Flash 存储器,所以错误编程之后仍可以重新编程,直到正确为止 故不存在废品。 （） 可进行反复系统试验，用 89 系列单片机设计的系统可以反复进行系统试验，每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优，而且随用户的需要和发展，还可以进行修改，使系统不断能追随用户的最新要求 2。 3.1.1 单片机 AT89S52经在市面上比较 89 系列单片机的价格，发现 AT89S52 比 其低端的 AT89S51 还要便宜，AT89S51 单价约为 8 元，而 AT89S52 单片机单价则为 6 元，故选择 AT89S52 单片机。AT89S52 是一个低功耗，高性能 CMOS 8 位微控制器，片内含 8k Bytes ISP(In-system programmable)可反复擦写 1000 次的 Flash 存储器。它采用了 ATMEL 的高密度、非易失性存储技术，同时兼容标准 MCS-51 指令集及 80C51 引脚结构。其片内 Flash 允许在线编程或者用常规编程器编程。通过片内集成了通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元，AT89S52 可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比、高灵活性的解决方案。 与AT89S51单片机相比，AT89S52主要增加了以下功能特性 3：(1) 片内程序存储器由 4KB增加到8KB；(2) 片内RAM由128字节增加到256字节；(3) 片内定时器由 2各（T0 和T1 ）增加到3个（T0、T1 和T2） ；(4) 中断源由 6个增加到8个。3.1.2 AT89S52 I/O 端口简明介绍P0口： 8位、开漏极、双向I/O口P1口： 8位、双向 I/O口，内含上拉电阻；P1.0和P1.1引脚也可以用做定时器2的外部计数输入（P1.0/T2）和触发器输入（P1.1/T2EX）,默认状态下定时器2为关闭。P2口：8位、双向 I/O口，内含上拉电阻P3口：8位、双向 I/O口，内含上拉电阻P3口也可作为 89S52的一些特殊口：(1) P3.0 RXD （串行输入口）(2) P3.1 TXD （串行输出口）(3) P3.2 /INT0 （外部中断0）(4) P3.3 /INT1 （外部中断1）(5) P3.4 T0 （定时器0外部输入）- 5 -(6) P3.5 T1 （定时器1外部输入）(7) P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）(8) P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3口同时为编程校验接收一些控制信号RESET：复位输入。其应持续两个机器周期的高电平时间以上有效。3.1.3 单片机中断系统（1） MCS-51 的中断结构计算机的中断系统能够加强 CPU 对多任务事件的处理能力。从而使它的应用范围进一步扩大。在 MCS-48 结构的基础上，MCS-51 在增强了 I/O 的种类、功能和数量的同时，也增强了中断能力。MCS-51 提供了多个中断源，两个中断优先级控