智能安防系统论文

1、（t“博创.恩智浦”杯全国大学生嵌入式物联网设计大赛2012第八届“博创2恩智浦”杯全国大学生嵌入式物联网设计大赛作品设计报告（模板）官方网站:组委会联系电话文题目：智能安防系统英文题目：In tellige nt security system参赛编号: 参赛学校: 作 者: 指导教师:近年来随着社会的不断进步与发展， 人们的生活水平日益提高，生活方式也发生了很大的改变。因此作为社会的基本单元-家庭财产的安全问题就显的尤为重要。这一问题的出现使得智能安防报警系统与居民的日常生活越来越紧密，发现和通报有害烟雾，防止和减少危害,保护人身和

2、财产安全。烟雾报警器能给人们提前警示。随着信息时代”的到来，传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其需求越来越迫切,要求越来越高。但是目前的智能安防系统大多数存在功能简单，容易破坏，灵敏度不高等问题,而性能好，使用方便的一般存在价格高的问题，综合以上的两种我问题，本文采用MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器,基于红外发射管的火焰传感器，型号为 SM630的指纹检测模块,门磁开关和 STC89C54RT单片机，RS232总线为核心技术设计的烟雾、火、门磁报警器，采用指纹识别技术设计的一套家庭智能安防系统，通过UART串口通信方式实现整个智能安防系统的信息采集数据处理和指令输出，通过单片

3、机控制报警系统，在检测到室内烟雾，火，门磁等异常情况发生后，单片机通过检测到该异常情况实现自动报警功能，并显示报警信息。实现了烟雾报警、报警限设置、上位机串口通信等功能，对烟雾检测报警，门磁报警器，火警的实现技术进行了的有意义的探索与研究，让该系统可以广泛的应用与家庭安防报警或者其它机要部门、软硬件的设计和调试过程。关键词:烟雾火门磁报警器传感器STC89C54RT LED RS232总线指纹采集Abstract:As society continues to progress and development in recent years, increasingpeopiessta ndar

4、d of livi ng, cha nges in life style has cha nged a lot. -Family as a basic social unit of prop erty security issues are p articularly imp orta nt. The p roblem of making intelligentsecurity alarm system works closely with residents daily lives moreand more, discovery and com muni cati on of harmful

5、 smoke, p reve nti on and harm reduct ion, protection of personal and property security. Smokedetectors can give early warning.（t“博创.恩智浦”杯全国大学生嵌入式物联网设计大赛As the in formati on age, sen sor tech no logy has greatly adva need, app licati ons more and more wides pread, the dema ndfor more and more p ress

6、 ing, in creas in glyhigh dema nds.But currently of intelligentsecurity system most exists function simpie, easy damage,sensitivity does not high problem, and performanee good, using easy of General exists price high of problem, integrated above of two species I problem, this used MQ-2type semic on

7、ductor resista nee type smokese nsor, based on in frared laun ches tube of flame sen sor, model for SM630 of fingerprint detect ion module, door magn etic switch and STC89C54RTi ngle tablets mach ine, RS232bus for core tech no logy desig n of smoke, and fire, and door magn etic alarm, Using fingerpr

8、intide ntificati ontech no logy and desig nof a homeintelligent security systems, intelligentsecurity system as a whole throughthe UARiserial port com muni cati on of data p rocess ing and comma nobut puts in formati on, con trol and alarm system by sin gle-chi p microco mpu ter, in door smokeis det

9、ected, fire, magnetic anomalies, such as after the realization through the detection of the abnormal situati on of sin gle chi p microco mpu ter automatic alarm fun cti on, and dis plays alertinformation.Implementinga smoke alarm, alarm limit setting and PC serialcom muni cati on function, smoke det

10、ect ion alarms, door alarms, fire tech no logy for a sense of expIo rati onand research, allow ing the system to a wide range of app licati onsand homesecurity alarm or other con fide ntialDep artme nt, hardware and software desig nand debugg ing p rocess.Key words:STC89C54RT LED smoke fire door ala

11、rm sen sor RS232 bus fin gerpri nt collection第一章绪论1.1问题的由来随着人们生活水平的不断提高，特别是物质生活水平的提高，人们越来越重视自 己的个 人和财产安全，利用系统实现报警功能是智能小区的基本标准之一。由于现在社会经济的发展 楼房逐渐取代了平房，所以智能安防报警系统可以极大的减少社会的财产损失。 现已经掌握了 烟雾、火、门磁、指纹识别采集技术，在防护方面，对指纹图像进行处理，构成门禁系统，加 强了防护功能。家庭住宅报警系统由家庭报警主机和各种前端探测器组成。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，当有烟雾，

12、煤气，门磁等异常情况可以进行探测。结合本设计的实际条件限制，开发了以单片机为主控机器的报警系统，“博创.恩智浦”杯全国大学生嵌入式物联网设计大赛 具有传输距离长、数据准确以及抗干扰强等特点，安防系统中报警是一种性价比比较高的装置， 涉及的机器的功能、可靠性以及在使用过程中是否 方便、便于编程等一系列的问题，采取单片机智能控制，节约成本，使产品达到交互式与智能 化。烟雾检测报警是能够检测到环境中的烟雾浓度， 火传感器和门磁的检测执行新的检测标准， 研究新型，性能稳定，准确检测可燃性气体并且合乎与国家相关规定的报警器具有极其重要意 义。1.2 研究现状国外从20世纪30年代开始研究及开发传感器，且

13、发展迅速，一方面是因为人们安全意识 增强，对环境安全性和生活舒适性要求提高； 另一方面是因为传感器市场增长受到政府安全法 规的推动。据有关统计，美国1996年至2012年烟雾传感器年均增长率为27%30%。随着传 感器生产工艺水平逐步提高，传感器日益小型化、集成度不断增大，使得检测仪器的体积也逐 渐变小，更加利于生产、运输及市场推广。1963年5月，日本开发完成第一台接触燃烧式家用燃气泄漏报警器，次年12月其改良产品问世，改良的报警器可以检测燃气、一氧化碳等气体，可以安装在浴室或者采用集中监视。在很多国外家庭，国家强制规定必须要安装烟雾报警器， 目的就是为了防止火灾的发生、 非法 人员的入侵，

14、本文可以在火灾发生的早期一旦有烟雾发生就可感应到烟雾、 在非法人员入侵的时候第一时间采集该人员的指纹并实现报警的功能。我国在70年代初期开始研制各种报警 器，生产型号多样、品种较齐全，应用范围也由单一的炼油系统扩展到几乎所有危险作业环境 的各种类型报警器，产品数量也在不断增加。但主要是在引进国外先进的传感器技术和先进的 生产工艺基础上，进行研究与开发形成自己的特色。 近年来，在烟雾选择性和产品稳定性上也 有很大进步。中国烟雾探测报警系统产业发展研究报告阐述了世界烟雾探测报警系统产业的发新型烟雾探测“科技创新”、及替代产品的内从全新的角度展历程，分析了中国烟雾探测报警系统产业发展现状与差距，开创

15、性地提出了 报警系统产业”及替代品产业概念，在此基础上，从四个维度即“以人为本”、“环境友好”和“面向未来”准确地界定了新型烟雾探测报警系统产业” 涵。根据 新型烟雾探测报警系统产业”及替代品的评价体系和量化指标体系,在此基础上，对中国的行政区划和对中国烟雾探测报警系统产业发展进行了推演和精准预测， 四大都市圈的烟雾探测报警系统产业发展进行了全面的研究。第2章系统方案2.1系统主要设计内容家庭安防系统中主要包括基于指纹识别的门禁系统、烟雾传感器系统、火警系统。报警 的三个主要的基本功能模块。家庭安防系统硬件设计中包括门禁模块、 火警模块、烟雾传感器 模块，系统软件设计介绍了系统软件的总体架构，

16、 各组成部分的驱动程序设计，门禁模块的软 件设计。2.2系统主要设计要求1. 要求该系统在不影响人们正常生活的情况下正常使用，在有人和无人的情况下都能正常使用。2. 系统要求在险情出现时，自动实现报警直到有人按掉报警开关就停止报警。3. 要求系统灵敏度高，检测能力强。2.3系统的可行性分析智能报警系统是通过一定的手段对被控制的场合环境进行看管，异常情况一当发生就自动报警。它是检测系统于报警系统的紧密结合，在智能系统中安全防范有着非常重要的意义，直 接决定这该系统的智能水平。我们的系统就是本着一种简洁，适用的目的开发的，保证每家都 在安全的检测范围以内。基于智能报警系统的是一种廉价的， 可靠的安

17、防报警方式，通过单片 机的控制和蜂鸣器报警完成整个报警过程，所以本系统的初步设计方案理论上可行，而且设计 的可扩展性前景可观。第3章功能与指标3.1烟雾传感器模块3.1.1元件的介绍旁热式结构半导体式可燃气体敏感元件 MQ-2特点：广泛的探测范围、高灵敏度、快速响应恢复、优异的稳定性、寿命长、简单的驱动电路 应用：可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的探测3.1.2元件的性能指标电压：5V输出TTL信号LED指示。 官方网站:组委会联系电话t“博创.恩智浦”杯全国大学生嵌入式物联网设计大

18、赛双信号输出，模拟量TTL电平输出。 TTL输出有效信号为低电平。可燃气体、烟雾300 to 10000ppm1000ppm异丁烷R in air/R in typi cal gas 5 1KQ to 20K Q in 50ppm 甲苯 10s 30s31Q3 Q 180mA5.0V 0.2V 900mW 24V环境温度：-20 C+55C湿度：W9 5%RH环境含氧量：21%温度：-20C+70C 湿度: 70%RH工作条件贮存条件3.2门禁模块模拟量输出05V电压，浓度越高电压越高。 输出TTL的灵敏度可通过电位器调节。 适用气体 探测范围 特征气体 灵敏度 敏感体电阻 响应时间 恢复时间

19、 加热电阻 加热电流 加热电压 加热功率 测量电压官方网站:组委会联系电话,计。1.阅读器：声光报警电路、8051单片机电路、LCD1602显示电路、DS1302电路、ASK 调制、功率放大电路、运算放大电路、检波电路、滤波电路、施密特触发器电路、直流电源电 路、振荡电路RS485通讯协将射频识别理论应用到门禁控制领域，提出了一种以单片机为核心，基于配合无线收发模块及单片机外围电路完成联机型非接触式IC卡门禁读卡器硬件和软件设声光报警电路：当读卡为合法时发出“嘀”的报警，并亮绿灯。当卡为非法则发 出急促的“嘀嘀“声，并亮红灯。8051单

20、片机电路：读卡器端的控制中枢； LCD1602显示电路：显示由8051处理的相关信息；DS1302电路：提供实时的时钟信息； ASK调制：发射阅读器端的信息； 运算放大电路：进行信号的初步放大； 功率放大电路：对进行初步放大信号进行功率放大，一遍发射； 检波电路、滤波电路、施密特触发器电路：进行信号接收后的相关处理； 直流电源电路：为给模块提供直流电源； 振荡电路：为ASK模块提供正弦波信号；2. 应答器：8051单片机电路、ASK调制、功率放大电路、运算放大电路、检波电路、滤 波电路、施密特触发器电路、直流电源电路、振荡电路 .8051单片机电路：读卡器端的控制中枢；.ASK调制、运算放大电

21、路、功率放大电路：进行 ASK、对ASK信号进行初步 放大、对初步信号进行功率放大； 检波电路、滤波电路、施密特触发器电路：进行信号接收后的相关处理；3.3门磁模块开关部分由磁簧开关经引线连接.定型封装而成；磁铁部分由对应的磁场强度的磁铁封装于 塑胶或合金壳体内.当两者分开或接近至一定距离后，引起开关的开断从而感应物体位置的变 化。门磁开关是用来探测门、窗、抽屉等是否被非法打开或移动一种开关。门磁开关由磁簧管经引线连接、定型封装而成，当磁性物体接近时，引起开关动作，一般作为位置传感器使用。门磁开关主要由开关和磁铁两部分组成，开关部分由磁簧开关经引线连接。当两者分开或接近至一定距离后，引起开关的

22、开断从而感应物体位置的变化定型封装而成 磁铁部分由对应的磁场强度的磁铁封装于塑胶或合金壳体内。3.4火焰传感器模块1模块的描述 1可以检测火焰或者波长在760纳米1100纳米范围内的光源 2.探测角度60度左右，对火焰光谱特别灵敏3. 灵敏度可调4. 对火焰的探测距离：跟灵敏度和火焰强度有关，一般1m以内适用（以打火机火焰测试，半米内能够触发传感器）5.工作电压3.3V5V 6.输出形式a模拟量电压输出 b数字开关量输出（0和1） 3.4蜂鸣器模块3.5指纹检测模块1. 常用的指纹传感器的比较光学指纹传感器：优点主要表现在经历长期实用检测、系统稳定性好、成本也较低、能提 供分辨力为500dpi

23、的图像。特别是实现较大区域的质问图像采集，有效的客服大面积半导体 指纹传感器半导体指纹传感器：优点为图像质量好、一般无畸变、尺寸较小、易集成于各种设 备.超声波指纹传感器：是目前指纹传感器精度最高、准确性最好的指纹图像采集器件，优点 在于方便集成图像面积大、图像质量高等，采集性能方面亦较硅电容式传感器好。2. 指纹模块技术指标工作电压：4.3V 6V最大允许电压：6.5V （超出此值会引起模块永久损坏）工作电流：80mA （输入电压5V）指纹模板：768枚搜索时间：V1.5S （200枚指纹，实测均值）上电时间：/ 库文件#defi ne uchar un sig ned char宏定义无符号

24、字符型#defi ne uint un sig ned intsbit LED=P1A0; sbit DOUT=P。;void delay()/ 延时程序10. 11. uchar m,n,s;12. for(m=20;m0;m-)13. for(n=20 ;n 0; n-)14. for(s=248;s0;s-);15. 16.10 口输出低电平宏定义无符号整型I/O定义定义单片机P1 口的第1位/定义单片机P2 口的第1位(即P2.0)为传感器的输入端 延时函数(即P 1.0)为指示端主函数17*/18. void mai n()19. 6.27.28

25、.2. 33.while(1)/无限循环LED=1;熄灭 P1.0 口灯if(DOUT=0)/当浓度高于设定值时，执行条件函数 delayO;/延时抗干扰if(DOUT=0)/确定浓度高于设定值时，执行条件函数LED=0;/点亮P 1.0 口灯4. 1.2门禁模块软件设计开绘iiEiPinwa 信号卡进入应区审口中斷？否谤卡号送PC并龙录时 间存it是SeTTJH?pt.1-1-命命命令12令 nB LCD显示2目关信& b4.1.3火焰传感器软件程序4.1.4单片机软件程序#in elude vSTC89.H #define uint un sig ned int #de

26、fine uchar un sig ned charvoid delay( uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);mai n()P 1=0xff;while(1) if(!P 11)绿 红 蜂鸣器 风扇 delay(5); if(!P 11) if(P 10) P 00=1; /P 01=0; /P 16=1; /P 06=1; /if(!P 10)P 00=0;P 01=1;P16=0;P 06=0; if(!P 13)delay(5); if(! P13) if(P 12) P02=1;/ 绿P03=0;/ 红P07=1;/ 锁 if(!P 12)P 02=0;/P 03=1;/P 07=0;/ if(!P 15) delay(5); if(!P 15) if(P 14)P04=1;/ 绿P05=0;/ 红 if(!P 14)P04=0;/ 绿P05=1;/ 红硬件框图5.1系统硬件组成原理本系统由烟雾传感器、火警传感器、门磁，单片机控制电路、蜂鸣器电路、开关组成。系 统的组成框图如下图所示：5.