【基于单片机的家用智能安防系统设计文献综述开题报告5300字】

基于单片机的家用智能安防系统设计开题报告课题背景（含文献综述不少于4000字，包括国内外的相关该类项目设计的现状与发展动态、存在问题、参考依据等）（一）课题背景距今改革开放的40年间，我国经济飞速发展，人们的生活也从之前的挨饿受冻，逐渐发展到今天的富足生活。随着全面脱贫攻坚胜利，顺利建成小康社会，人们也不再满足于仅衣食住行不愁，对于安全方面的问题日益重视。随着近年来城镇化的发展，农村逐渐向城市靠拢，越来越多的小区被建立起来，而家庭的安全问题日渐凸显，一些无法预料的因素会给各家庭造成安全隐患。这些年在新闻中也不时能看到火灾、煤气泄漏、入室盗窃等情况发生，因此造成人员伤亡的也不是没有，特别是现在家庭中多有老人和小孩，因此在生活质量提高的前提下，对家庭的安全防范普遍引起人们的重视。虽然人们日常生活中常常与各种家用设施打交道，但有些灾情往往是在不经意间发生，而人体的感知相对来说没有智能设备敏感，因此，基于对家庭安全的关注，一款智能家居安防系统的研发对人们来说就显得尤为迫切。如此一来，人们在拥有舒适、温馨住所的同时，还能够更加智能化、准确化地对日常安全作出防范，并且在发现险情时可以及时进行报警，以便将险情扼杀在萌芽时期，达到保护居民的安全，减少各种损失的目的。在国外，从1984年起，一些经济发达的国家，如美国，就开始提出关于智能家居的方案。此后随着1998年带有安防报警功能的家庭智能化系统问世，许多国家开始将资金投入这一领域的研发。到今天为止，除了IBM、AT&T这些大型信息化公司对于这方面的系统深入研究开发外，许多其他的大型企业也已经开始涉足这个领域。此外，与智能家庭安防相关的资料显示，安防系统的销量每一年都在逐渐上升。在美国，从2000年到2001年，其家庭安防系统的销售增量由6%上升到了8%，在2002年更是达到了15%，2019年末，该行业的市场规模达到56亿美元。在国内，我国的安防行业随着市场经济的发展不断壮大，近两年来更是取得了突破性进展。自我国加入WTO以来，积极参与探讨安防行业的问题，对于维护世界和平发展，保障国民安全幸福作出了重大贡献。近年来的相关数据显示，我国安防产品行业以15%-30%的增长率逐年上升，在2019年市场规模达到455亿元左右。在2019年，全球智能安防企业前5的总收入约为170亿美元，占全球50强公司总收入的68.4%，激发了安防行业的市场活力。基于上述背景，此次设计提出一种带有预防火灾、煤气泄漏、漏水的智能安防系统，用温度传感器和烟雾传感器检测相应的数值，从而预测火灾的发生情况，可燃气体传感器检测煤气、天然气等有毒气体泄漏，湿度传感器检测漏水等，以单片机为控制中心，结合报警与显示装置，外围电路等，构成一个多功能的小型家庭安防系统。（二）研究目的在我国已经全面建成小康社会的大背景下，人们对生活的要求不断提高，除了对健康、教育、医疗、工作等的需求外，对于住宅方面的要求也越来越高，不仅仅是要温馨舒适符合自己心意，在这个智能化、信息化时代下，更是对于住宅的安全性有了更高的要求。衣食住行是人们对于生活的基础需求，而在今天，住宅的安全更是人们所关注的热点话题。以前经济落后时，人们做饭炒菜都是烧柴火，用水也是最原始的水井。随着经济的发展，人们逐渐脱离农村，住进了小区，煮饭有电饭煲，做菜有了天然气和煤气，用上了自来水，可以说，在生活上给人们带来了极大的便利。但人们的安全意识一直比较淡薄，对于一些家庭中发生的意外事故不能很好地预防和应对。不管是在我们身边还是在新闻中，我们都时常能听到或者看到，有的家庭因为用电或用火不当，不慎引起火灾，甚至蔓延到邻近的楼层，造成人员的伤亡；有的家庭因为煤气泄漏发现不及时，造成家人中毒的情况；以及因为漏水处理不及时而造成的邻里纠纷等等。我们可以看到，这些不稳定因素，或由于人们不太在意，或由于处理不及时，不仅会打破人们平静的生活，甚至严重一点还可能会威胁人们的生命安全。每年这些事故发生造成严重后果的不在少数，同时也有血的教训告诉我们，拥有一个及时准确发现险情的家庭安防系统会带来多大的好处。本毕业设计名称为“智能安防系统”，作为一款带有安防预警功能的系统，其设计目的是能够准确地检测温度、烟雾浓度、有毒气体浓度及湿度，并且能够实时地将各项数值显示出来，一旦发现有哪一项数据超过了设定的阈值，就可以立刻发出发出报警信号通知人们及时处理各种意外情况。（三）研究意义现在，小区越来越多，住宅群越来越密集，有关家庭安全方面的问题逐渐显露出来。而随着科技的发达，犯罪分子手段日益精进，人们有可能在不知情的情况下就受到了伤害。除此之外，家庭成员的粗心大意也有可能造成一些意外情况发生，比如有些家庭使用完天然气后没有完全关闭从而造成气体泄漏，或者是出门时忘记锁门造成家中贵重物品失窃等。而在这样的情况下智能安防甚至比人更加可靠，可以十分有效地帮助人们减少悲剧发生的可能性。人们在装修新房时基本都会考虑在临街的一边装上防盗窗，房间的门也只有很少的人考虑木门，都是安装防盗门，不可否认这样的确能够减少盗窃发生的几率，但是一方面就外观而言，防盜窗并不美观，从远处看起来就像监狱里的铁栏杆，给人一种压抑的感觉，而防盗窗大都是凸出来的，也会影响小区外观的整洁度，另一方面在火灾发生时，防盗窗可能会阻碍人们的逃生，延误逃生时间的同时也会耽误外部救援人员的进入。另外，随着时间的流逝，铁栏杆会渐渐生锈变得不再牢固，可能会因为刮大风而掉落下来，如果砸到路人，也会导致有人受伤。基于上面这些情况，设计和研发一个智能家庭安防系统会给人们带来非常多的好处，如在家中发现险情时可以立刻报警，让人们能及时采取预防措施，把险情消扼杀在摇篮之中，将损失降到最小，让人们在家庭中生活时可以更加舒适安心。对于整个社会而言，也可起到减少灾害发生，维护社会稳定的作用。（四）国内外研究现状1.国外研究现状智能家居系统的概念最早是由美国提出的。早在20世纪80年代初，“家庭自动化”的概念由于电子技术的发展儿被提出。在这一阶段，家用电器和安防设备系统被连接起来，机械化操作慢慢的开始代替人工操作。然后，在20世纪80年代后期，“智能家居”的概念由于系统的监测和可操作性的进一步提高而被提出。随着家用电器的普及，相关标准被引用来提高管理水平和减少维护成本。家电设计标准的实施以及自动化、计算机等现代技术的快速发展，使智能家居的真正实现有了充分的条件。近年来，随着无线传输技术和通信技术的创新，智能家居正朝着信息和编程的方向迅速发展，使得系统中信息的通信和传输更加及时、准确、快速，并逐步用信息和数据控制取代机械操作。智能家居系统的发展现状伴随着社会经济和科技的进步而不断提高，智能家居也逐渐走进了人们的生活。最先出现智能家居的是美国，之后其他欧美国家例如，欧洲、加拿大、澳大利亚和东南亚的经济发达的国家也陆续出现了智能家居，美国智能家居的不断发展，也对全球的智能化产业的发展做了许多贡献。一些家庭智能家电系统也被熟知，对比之前，美国在家电设备上的花销远远超过了现期的水平，到了二十世纪末，智能化的LED灯和温湿度系统也逐渐进入人们的家庭内部，人们可以根据自己的需求通过手机终端对家电设备进行控制，不仅安全性进入新的阶段，而且方便感更强。因此，智能家居也成为了人们的朋友。除了美国这些国家，新加坡也首次设计了智能的家居系统，演示了“未来之家”系统，该系统设计的十分详细，具体介绍了用户生活所要用到的各种功能，提高了人们对智能系统的兴趣，对新加坡的社会发展有巨大的意义。除了新加坡，日本的智能家居系统的市场也比较发达，智能化的家居和传感器能够捕捉到居住者一整天的行程和具体所在的位置。除了一些室内家电的智能化外，澳大利亚也扩展了室外的控制，让整个房屋都能达到智能的控制，完全不需要人们手动的调控电器的开关，韩国的智能家居市场也不甘落后，它可以让人们无论是在工作还是在休息，在外地出差还是在本地，在白天还是黑夜，都可以无条件对家电设备进行控制，也可以通对“NetSpot”对家庭内部的安全进行监控，当有安全隐患出现时，可以通过传感器将危险信息实时的发送到用户的手机上。德国的第一座智能住宅的家庭内部的所有家电设备已经完全实现了智能化的控制。英国的智能公寓，“默特尔”专为残疾人在家居的控制上提供了极大的便利，方便了他们的生活。尽管智能化家居市场有很好的发展前景，但是真正的市场成熟期还需要时间，即使这样国外的许多企业也努力地去抓住这次机遇，发展市场。2.国内研究现状我国首次谈到智能家居是在2000年，最开始的系统有安全监控、家电设备的智能控制和网络实时连接等。随后我国的一些公司和企业也引入了智能家居，方便了公司员工，促进了公司的发展。智能家居也进入了另一个深度，许多专家学者深度分析了之后的智能家居的发展。2010年底，深圳波创科技公司已经成功的推出全球第一款基于ZigBee技术的智能系统，我国的智能家居的发展从刚开始的萌芽阶段到了现在的成长阶段，从目前来看，中国住房水平正处于良好的的发展期，人们对于智能家居的需求也会不断增长，现阶段，我国的智能家居主要应用的方面有智能照明，灯光是一个家庭中必不可少的，智能的照明系统可以通过手机终端远程调控灯光的颜色和灯光的开关状态，还有智能的门窗，智能的感应天气，以此来完成智能的开窗关窗功能，其次，环境的检测，通过不同种类的传感器，实时监测家庭内部的环境，如果感应到不正常，就会实时将信息反馈到用户的手机上。最后，影视娱乐，人们可以通过连接蓝牙音响，实现音乐的智能播放，也可以直接通过手机将想看的电影投屏到电视上，创造一个有氛围感的环境。目前，我国的智能家居系统处于良好的发展期，虽然人们还不能完全适应智能家居，相信在产品的发展和推广下，智能家居产品会被大家接受，发展也会更好。（五）存在的问题目前，我国的智能家居市场与国外许多成熟的智能家居还存在一定差距，存在对消费者的引导不积极明确，行业管理混乱，质量参差不齐，缺乏人性化，维护跟不上等缺陷。许多借鉴其他国家设计的系统并不适合国内用户的生活习惯，并且一些智能系统容易出现异常操作，达不到预期的效果，这就给用户的生活造成极大的不便，让消费者觉得智能家居并没有在很大程度上改善他们的生活，进而导致了消费者们对智能家居没有过高的期望。二、项目设计方案（主要内容）设计思路智能安防系统的设计，采用单片机做为控制核心，外围连接一系列传感器设备，采集所需信息，数据发送回单片机后，经过一系列处理和对比，将最终结果实时显示出来，以便随时掌握家中的情况。本智能安防系统将单片机各引脚分别与温度传感器、烟雾传感器、湿度传感器、可燃气体传感器等主要元器件相连接，各传感器对外界数据进行实时地检测采集，并通过相应的电路与接口直接或A/D转换后再传送给单片机，通过对单片机进行相应的编程，即可处理从传感器处接收到的数据，而后再传输给LCD显示屏进行显示，利用按键可以设置各项数据的阈值，超出阈值即利用蜂鸣器进行报警，由此可实现对火灾、漏水、煤气泄漏等险情的检测与预防。设计的重点和难点设计重点1.家用智能安防系统分析2.设计系统功能，并选择合适的硬件，完成系统硬件电路设计设计难点1.对系统软件进行设计2.系统功能调试拟解决的关键问题本设计以STC89C52RC单片机为核心，使用DHT11温湿度传感器、MQ-2烟雾传感器、MQ-5可燃气体传感器、蜂鸣器以及LCD显示模块构建的小型家庭安防系统。该系统实现了温度检测、烟雾检测、湿度检测、可燃气体检测、以及实时显示和报警等功能，以达到检测火灾、煤气泄漏、漏水这些险情的目的。本次智能安防系统设计，针对普通家庭日常生活而设计，对温度，烟雾浓度，可燃气体浓度，湿度进行实时检测，并将具体数据实时显示到LCD上。在温度、湿度以及烟雾浓度和可燃气体浓度中任意一项检测到的数值超过所设定的阈值时，用蜂鸣器进行报警，这样能够在第一时间通知住户，以便对各项紧急情况进行及时处理。项目设计的计划与进度1.2022年2月28日到3月10日：查阅相关文献，确定论文的大概方向。2.2022年3月10日到3月15日：确定论文思路，查找毕业论文相关资料并完成开题报告。3.2022年3月15日到4月28日：总结文献资料内容，结合书本所学知识，完成论文初稿。4.2022年4月29日到5月10日：指导老师对初稿给予建议，完成第二稿。5.2022年5月11日到5月20日：修改论文，完成论文定稿。提交正式论文并准备论文答辩。6.2022年5月21日到5月29日：毕业论文答辩。四、主要参考文献[1]ZhangW,ZhangC,LiW,etal.DesignofIntelligentAgriculturalGreenhouseControlSystemBasedonSingle-chipMicrocomputer[C]//20206thInternationalConferenceonControl,AutomationandRobotics(ICCAR).2020.[3]HuangJ,WangQ,LiuF,etal.Designofhomeintelligentsecurityprotectionbasedon51singlechipmicrocomputer[J].Wirele