基于无线传感器网络的智能家居安防系统初步构建

摘摘 要要 智能家居安防系统是利用计算机技术、微电子技术、通信技术，通过家庭智能终 端及其系统软件将家庭智能化的所有功能集成起来实现居家安全防范。家居安防包括防 盗、防燃气泄漏、防火等功能，并具备远程监控，住户可以通过网络或电话随时了解家 内情况。 本文基于智能家居安防对室内煤气含量的检测技术及可燃气体传感器做了概括的 介绍，系统中单片机系统主要完成信号采集、数据通信，微机完成数据接收、存入数据 库、数据处理、显示及开启和关闭家用电器等功能。详细讨论了以单片机 AT89S52 为控 制核心、MQ306A 集成可燃气体传感器、采用 RS232 接口通信、ADC0809 模数转换进行数 据传输的智能家居安防系统初步构建的设计方案。下位机软件设计中采用汇编语言编写 数据采集程序和对 RS232 接口芯片进行协议处理及数据交换的程序。后台处理软件的数 据处理程序应用 VC 语言编写，给出了控制软件流程及源程序代码。 本次毕业设计达到了预定的目标，实现了对室内可燃气体含量的采集与实时显示， 并可以根据预警值自动开启排风扇。针对在系统调试过程中出现的问题提出了解决方案 及方法。 关键字关键字：可燃气体传感器；RS232；数据采集；89S52 Abstract Smart Home Security System use the Computer technology, microelectronic technology, communications technology and integrating all the features of the intelligent terminal by the family and its system software to achieve home security. The functions of home security system include Anti-theft anti- gas leak and fire. It has remote monitoring function, tenants can through the Internet or by telephone at any time to understand the situation within the family. This article makes the broad introduction about An Fang based on the intelligence to the indoor coal gas content examination technology and the flammable gas sensor, in the system the monolithic integrated circuit system has mainly completed signal gathering, the data communication, the microcomputer database completes the data receive, data processing, demonstration and opening and closure domestic electric appliances functions and so on. This paper discussed in detail the preliminary design plan about that take monolithic integrated circuit AT89S52 as the control core, MQ306A integrates the flammable gas sensor, use the RS232 connection correspondence, and the ADC0809 a/d conversion to carry on the data transmission to implement intelligent home security systems.In the lower position machine software design uses the assembly language compilation data acquisition procedure and carries on the protocol processing and the data exchange procedure to the RS232 connection chip. The superior machine data reduction program applies the VC language compilation, and gives control processes and software source code The graduation project has achieved the predetermined goal,.It has realized to indoor flammable gas content gathering and the real time displaying, and can open the ventilating fan automatically according to the early warning value. In view of the question which appears in the system debugging process ,we have proposed solutions and methods. Key words：pulse signal; data sample; RS232; 89S52 i 目目 录录 摘要 Abstract 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 概述.1 1.2 论文目的和意义及创新点.1 1.3 智能家居安防系统初步构建的意义及本课题主要的研究内容.2 1.3.1 基于无线传感器网络的智能家居安防系统初步构建的意义.2 1.3.2 本课题主要的研究内容2 1.4 国内外研究现状3 1.5 小结4 第二章第二章 智能家居安防系统整体方案设计智能家居安防系统整体方案设计.5 2.1 智能家居安防系统的系统结构.5 2.2 系统设计方案.6 2.2.1 系统性能指标.6 2.2.2 系统设计原理.6 2.3 后台处理软件部分所实现的功能.7 2.4 下位机部分所实现的功能.8 2.5 小结9 第三章第三章 智能家居安防系统硬件电路设计智能家居安防系统硬件电路设计.10 3.1 可燃气体传感器电路模块.10 3.1.1 MQ306A 气体传感器概述10 3.1.2 MQ306A 测试电路10 3.2 数据采集A/D 转换模块12 3.2.1 ADC0809 模数转换芯片概述12 3.2.2 ADC0809 与 AT89S52 接口电路.12 3.3 无线收发模块13 3.3.1 PTR8000 无线收发原理.13 3.3.2 PTR8000 无线收发数传模块的特点及应用13 3.4 后台处理软件与下位机通信接口设计14 3.4.1 MAX232 电平转换芯片概述14 ii 3.4.2 DB9 的连接图.14 3.4.3 MAX232 电平转换电路.15 3.5 电器控制模块16 3.5.1 PC817 光电耦合器概述.16 3.5.2 PC817 与 AT89S52 单片机接口电路及 PC817 与继电器接口电路.16 3.5.3 电器控制电路原理17 3.6 小结.18 第四章第四章 智能家居安防系统软件设计智能家居安防系统软件设计.19 4.1 后台处理软件与下位机的分工.19 4.2 PC机实时显示模块（后台处理软件）软件设计.19 4.2.1 软件编译环境19 4.2.2 后台处理软件程序流程图.20 4.2.3 程序语言选择21 4.2.4 后台处理软件程序.21 4.3 数据采集传输模块（下位机）软件设计.21 4.3.1 软件编译环境21 4.3.2 下位机程序流程图22 4.3.3 程序语言选择24 4.3.4 数据采集无线传输模块与接收程序.24 4.4 电器控制模块软件设计.24 4.4.1 电器控制模块软件流程图.24 4.4.2 程序语言选择25 4.4.3 电器控制模块程序.25 4.5 小结.27 第五章第五章 系统调试系统调试.28 5.1 后台处理软件调试和下位机调试28 5.2 联机调试（调试实物图见附录三）.28 5.3 小结.30 第六章第六章 结束语结束语31 6.1 工作总结31 6.2 本文的不足与展望.31 iii 6.3 小结32 参考文献参考文献33 致谢致谢.35 附录一（后台处理软件程序）附录一（后台处理软件程序）.36 附录二（下位机程序）附录二（下位机程序）.57 附录三（实测波形图及数据）附录三（实测波形图及数据）.64 4 绪论绪论 目前住宅中大多数家用煤气都不具备时时数据采集的无线监控设备。随着 社会的发展和科学技术的进步，数字网络生活时代已经到来，适应人们追求现 代生活方式要求的智能家居（Smart Home）逐渐成为一个研究的新热点。 本章的作为序言部分，首先将简要的介绍了智能家居安防系统的背景、概 念、特点和应用。并且介绍了本课题研究内容研究目的、研究意义、主要研究 内容及创新点，还对与本课题相关国内外研究现状做了简明扼要的介绍。 概述概述 智能家居安防是先进利用计算机技术、微电子技术、通信技术，通过家庭 智能终端及其系统软件将家庭智能化的所有功能集成起来实现居家安全防范,让 家居生活更加舒适、安全、有效。家居安防包括防盗、防燃气泄漏、防火等功 能，并具备远程监控，住户可以通过网络或电话随时了解家内情况。 1.21.2 论文目的和意义及创新点论文目的和意义及创新点 本文的研究目的是最终设计基于无线传感器网络的智能家居安防系统的构 建初步模型，实现对家居中可燃气体浓度的实时监控、显示与自动启动电风扇 功能。家中可燃气体浓度通过含量检测硬件电路进行采集与信号的放大，并且 通过软件模块对采集到的数据进行处理，通过机将检测到的数据信息显示 给用户，并且具有可燃气体浓度过高报警功能。实现真正意义上的智能家居安 防。 本课题的意义在于实现了真正意义上基于无线传感器网络的智能家居安防。 避免的有线实时数据采集的局限性，更有效的优化了室内的是利用空间，同时 更加有效的预防了灾难的发生。 本课题的创新点主要有以下四点： 第一、实现了真正意义上基于无线传感器网络的智能家居安防。 第二、将检测到的数据通过PC机以图形和数据双重形式显示给用户，给用 户以简单 5 【原文已删除，如需完整论文，加 QQ：10247336】 【通信工程本/专科毕业论文修改与拟稿组】 参考文献参考文献 1单片微型计算机原理与接口技术 高峰 编著 科学出版社 2基于无线数字传输技术的数据采集系统设计 丁立波，江小华，张河 中图 分类号：TN911.7 3田建君.基于通用串行总线的心电信号数据采集系统J.电子元器件应用， 2003，5(12):36-38 4 孙利民，李建中，陈渝等无线传感器网络M，北京：清华大学出版社， 2005. 【原文已删除，如需完整论文，