基51单片机智家居报警系统
Smart Home Alarm System Based On 51 Single Chip Microcomputer
着网络信息技术飞速发展生活水提高现社会发展信息化概念已越越贴生活伴着社会发展家庭安全问题更加重视家家庭安全问题会更加意更加担心防盗报警系统越越现普遍安全防盗系统没啥功法动报警然设计种超强功探测器互相融合组成性价极高智家居报警系统探测器采型号:温度探测器DS18B20烟雾探测器MQ2红外体探测器HCSR501系统电话网络基础利单片机语言进行软件设计采SIM800L模块指令执行速度更快存储空间更报警精确安装操作较简便
系统采51单片机作控制作基GSM短信模块智家居报警模拟系统出发点加强现家庭安全生活更舒适安心系统传感器检测超系统设定数值时通 GSM短信模块发送警报简讯指定手机号码
关键词:智家居报警 单片机 安全
Abstract
With the rapid development of network and information technology and the improvement of living standards the current society has made great progress and the concept of informatization has become closer to our lives With the development of society family safety has also been paid more attention Therefore everyone will be more concerned about and worry about the safety of the family Today there are more and more antitheft alarm systems but now the general security antitheft system has no function and cannot automatically alarm However this design uses a variety of super powerful detectors to merge with each other to form a costeffective smart home alarm system The model of the detector is temperature detector DS18B20 smoke detector MQ2 infrared human detector HCSR501 This system is based on the telephone network using the singlechip language to design software using SIM800L module instruction execution speed is faster the storage space is smaller the alarm is accurate and reliable and the installation and operation are relatively simple
This system will use 51 singlechip microcomputer as the main control to make a simulation system of smart home alarm based on GSM short message module The starting point is to strengthen the safety of today's home and make life more comfortable and at ease When each sensor of this system detects that it exceeds the value set by the system it sends an alarm message to the specified mobile phone number through the GSM SMS module
Keywords:smart home alarm microcontroller security
目录
第章 绪 1
11 研究背景意义 1
12 文研究容 3
第二章 相关理分析 4
21 智家居报警系统相关分析 4
211 GSM介绍 4
212 传感器介绍 4
22 功需求 5
第三章 总体设计分析 7
31 概述 7
32 硬件设计 7
33 软件设计 10
第四章 智家居报警系统测试 16
41 系统功测试 16
411 测试程 4
412 测试结果 4
第五章 项目总结 18
结 19
参 考 文 献 24
致谢 25
附录 26
第章 绪
11 研究背景意义
着互联网络移动信息通讯技术快速进步生活物质水逐渐康现网络社会已进步信息化概念已越越贴日常生活智家电已逐渐遍布数居民家庭中持续发展终必现代日常生活带更便利着现中国社会高速济发展居家氛围家居物业身安全防护求愈愈高家庭安全问题更加重视安全保护系统局限防盗防火立解决种紧急情况果遇种样事情例房屋火灾盗窃等肯定会家庭带巨济损失基GSM模块智家居报警系统优点仅充分利种温度传感器组件作火灾报警控制终端消线电缆直接束缚环控制提高系统性房屋工作环境系统日常施工提供极便利基GSM模块智家居报警系统轻松实现点点间报警信息实时通信该系统特需线电种方式发送接收信息整家庭报警处理程更加隐蔽更完善基GSM模块家庭防盗报警系统概念仅家庭安全保护领域领域家庭医疗健康监护工厂日常运作商务文化表演等等活动甚者生物科学实验等领域推广应未安全抢盗防护技术研究发展方会:基GSM模块智家居防盗报警系统
目前许普通百姓智家居报警系统熟悉 智家居报警监控系统功单易价格昂贵济条件承受力限家庭步效构建安全高效低成智家居安全报警监控系统保护家庭安全减少然灾害频发前亟解决重问题基功课题设计种简单便携式型智家居安防报警器安防模拟系统效满足市独户居民安防报警需求居民生活生活提供安全保障
会更新智化方断发展增加智区域报警理face id虹膜识语音报警提示动拍报警远程控制等智技术通线网络数加密数字签名效保障警情数更加安全关警情信息传递更迅速更
种然灾难中火灾目前世界火灾发生次频率较高种然灾害天更类似社交网络台时种灾情欧洲北美区然发生重火灾次数较死亡受伤数反少呢?欧美发达国家民日子品质水灾害应态度技术应专业设备息息相关相较言亚洲区然发生重火灾死亡次数相较少次事带伤害毁灭性亚洲区济社会发展完成程度够消防意识强设备够先进等诸素存密分着国民济社会城市基础建设快速健康发展现座喧嚣城市高楼林立然越繁华发展越迅速方火灾安全隐患会幅度增加旦型建筑着火类流量城市造成伤害说毁灭性
易早发觉重火灾早期处理特征忙碌现代社会中甚会件事情处理疏忽容易引起重火灾温度传感器烟雾浓度传感器仅快速准确收集天气信息准确分析现场否发生火程度降低火灾造成济损失风险甚扑灭火灾征兆安全预防效减少重火灾然灾害保护公民身安全生命财产安全具重技术意义具重济社会效益
种见光易燃物品燃烧时火焰形式迅速显示:首先点燃产生种燃烧气体然会产生烟雾燃烧条件迅速达整火场产生种火焰发出种见见光散发量热量导致燃烧环境中温度迅速升高火灾处理程中初期阴燃两火灾阶段需更长时间会产生量烟雾火灾环境中温度太高没探测器认应该两阶段开始继续进行温度探测样防止火灾危险损失范围局限温度持续损失温度范围火焰受燃烧迅速横伸展产生量辐射热量周围环境中温度迅速升高果时候够做探测应效控制温度升高值已较时效控制 次火灾起火程曲线图11示
图11起火程图
12 文研究容
基家居社会家庭济发展方面需求研究课题项目旨研究开发时够家居监测点实时进行监控报警新型智家居监测报警系统智家居报警系统硬件流程首先采集探测数然数转化系统语言做判断处理根处理结果选择否报警该硬件设计包括系统硬件相关软件设计两部分51单片机中心构建系统
利51单片机显示器种传感器蜂鸣器发光二极等模块结合起样安装产品更稳定安装程调试维护较方便振动探测器采调振动频率防电磁破坏探测器家机进行线连接等等非常限度产品安装程变简单种年龄段家庭户轻松学会安装优秀品质基础前提化实现系统简洁性位户轻松手完美控制
第二章 相关理分析
21 智家居报警系统相关分析
211 GSM介绍
产品款基GSM智家居防护系统空中址接口技术采时分址接口技术GSM符合标准网络设备前预计全球移动蜂窝移动通信设备市场占率高达80
GSM标准目前国际应广泛种移动电话通信标准统计已两百国家中户数量已突破十亿GSM较前数字标准点信令语音电话信道完全数字式现GSM广泛作第二代数字移动电话标准系统说明数字通讯早已构建系统中
短信户体验角度GSM户优势短信户通常更高普通数字免费语音短信质量较低通信成数字短信间做出正确选择 网络通信运营商优势甚根市场客户需求定制标准设备进行配置 GSM设备作开放标准设备提供更简单互操作性 样该标准完全允许中国网络电信运营商提供中国漫游电话服务户世界角落享受带服务
212 传感器介绍
温度传感器采型号DS18B20工作原理低频温度谐波系数晶体振荡器温度振荡脉频率信号受谐波温度脉影响较送温度计数器1晶体振荡器高频温度振荡系数磁场温度值变化明显变化晶体振荡器产生振荡信号作温度计数器2高频脉信号输入获固定温度值固定位数仪器分辨率温度变化期间温度延迟转换时间变化快速温度转换两秒减少七百五十毫秒硬件输出信号温度数字信号具硬件尺寸接线方便硬件维护费低抗干扰力强精度高特点
烟雾气体传感器采型号MQ2材料SnO2半导体气体敏材料200300摄氏度空气中氧气发生分子运动二氧化锡发生反应形成氧负离子吸附降低材料中电子密度提高原始电阻值假颗粒间界面处势垒烟雾振动接收改变直接导致颗粒表面电导率发生较变化点直接获取关回路中否存烟雾相关信息导电率烟雾浓度形成正输出越低模拟信号输出会越
红外体检测器采型号HCSR501灵敏度较高电压较低起更安全种模式工作工作范围温度甚直接达70摄氏度广泛适种动控制传感器电气设备检测程中动进入视野时系统输出高电检测员动离开视野系统关闭输出高电反手输出变成低电外通设置光敏度控制白天室外光线相较强时会感应
22 功需求
建设优良智家居报警系统社会急需解决问题保证品质实功低成条件实现简易基智家居报警系统需求呢?认必须具体包括功:
(1)开关机
控制系统开启关闭通电操作开启者关闭
(2)温度探测
温度传感器会实时收集探头附温度信息果收集温度信息超设定温度范围会发出警报
(3)烟雾探测
烟雾传感器会实时收集探头附烟雾信息果检测烟雾会发出警报
(4)红外体探测
红外体传感器会实时检测否出现体移动情况检测会发出警报
(5)红外传感器开关
控制红外体传感器开关需防盗时候选择关闭白天家时者需红外体传感器附停留时
(6)温度设置
设两调节键通键调节温度传感器温度警报值高低
(7)复位钮
钮恢复系统初始设置
(8)蜂鸣器警报
传感器探测异常会启动蜂鸣器发出警报声
(9)LED灯警报
设四发光二极探测器检测异常应二极会发出警示
(10) GSM短信模块发送短信
传感器探测异常发出警报GSM短信模块会系统设定手机号码发送警报短信
第三章总体设计分析
31 概述
系统数采集板块(分体感应模块温度传感模块烟雾传感模块)单片机控制板块系统控制模块声报警显示板块光报警显示板块组成切功想完成离开单片机系统工作原理:首先系统开始运行开传感器会实时探测范围非电信号采集完成转化电信号通电路收集电信号转化单片机读取信号传入单片机单片机通程序控制获取信号进行判断控制声光报警器显示电路相应工作方便系统维护功扩展采模块化程序设计方法通子程序调实现系统模块具体功
32硬件设计
单片机种集成电路芯片采超规模集成电路技术具数处理力中央处理器CPU种功集成块硅片构成完善微型计算机系统工业控制领域广泛应
次单片机型号STC89C52款51单片机基础进行加强芯片价格贵气高数电子信息工程相关设计容易搜索前辈分享出心助更完成次设计目前51学单片机项目必学单片机单片机课程基础板资源外设相等情况优点价格便宜置全面支持2种软件选择模式空闲模式CPU 停止工作允许RAM定时器计数器串口中断继续工作掉电保护模式RAM容保存振荡器冻结单片机切工作停止直中断硬件复位止高运作频率高达35MHz指令代码完全兼容
图31单片机引脚图
复位电路:启动单片机系统会动进入复位状态复位状态CPU系统处某种初始状态种状态寄存器赋予默认值提供两种方法重置系统手动钮重置开机重置手动钮重置需RST添加高电方法RST引脚正电源Vcc间安装钮钮Vcc电直接添加RST端电复位仅需RST引脚电容器连接Vcc端
时钟电路:单片机时钟电路外部晶体配合实现振荡电路系统步骤需时间先运行单片机产生时间通两种方式生成时钟信号种部方式该方法芯片部振荡器电路生成时钟信号种外部方式中外部引入时钟信号
次板覆铜板处覆铜板方便焊接没错综复杂缠绕电线电源贯穿电路始终合理电源布局简化电路起十分关键作焊接程仔细认真时排针排针法较灵活首先焊接芯片电源线接线类似芯片应序焊接焊接检查完片参第焊接芯片元件时焊接余类型元件样节省时间降低错误率部分焊接完毕注意检查电路否正确必时电验证
液晶显示器:采型号LCD1602型号显示器显示两行字符行十六字符系统选带背光款
LCD1602采标准16脚接口中:
引脚1:VSS电源
引脚2:VCC接5V电源正极
引脚3:V0液晶显示器度调整端接高接正电低度高时会产生出现显示异常情况时通10K电位器调整度
引脚4:RS寄存器选择高电选择数寄存器低电选择指令寄存器
引脚5:RW读写信号线高电读低电写
引脚6:E端端高电时读取信息负跳变时执行指令
引脚7~14:D0~D78位双数线引脚15~16:显示器型号背光款引脚连接背光电源
图32LCD引脚图
SIM800L模块:SIM800L4频GSMGPRS模块工作频段分:GSM850EGSM900DCS1800PCS1900MHzSIM800L采省电技术设计休眠模式电流消耗仅07mA电压范围34V44V SIM800L具置TCPIP协议
图33 SIM800电路图
温度传感器模块:DS18B20仅条数总线说设备仅占芯片输入输出引脚温度信息存储高速存储器第第二字节中果判断温度传感器已接收温度转换命令启动温度转换程序转换完成单片机读取高速存储器第第二字节时数两位已转换16位带符号二进制补码格式存储温度值高速存储器第三第四字节设置警报阈值ThT1存储温度数先低位高位温度值TThT1进行较果T>ThT
图34 MQ2电路图
33软件设计
设计程序流程图35示
开始
初始化
报警判断
体温度烟雾信号采集
异常
异常
报警发送短信
结束
图35程序流程图
编程块名Keil软件选择相应单片机芯片型号建立工程生成执行文件hexstcisp烧录入单片机
根务数采集程序进步分模块:数采集模块数处理模块LCD模块数存储模块GSM通信模块数采集模块负责根户设置控制参数(AD通道采集频率)采集外部信号采集数发送数处理模块
烟雾传感器MQ2电路传回单片机高低电信号接收高电信号时表示没出现异常情况接收低电信号时表示探头检测烟雾出现
温度传感器单总线传输数模式部分相关函数:
void delay(uint z)
{
uint xy
for(xzx>0x)
for(y1y>0y)
}
void write_byte(uint dat)
{
uchar i
for(i0i<8i++)
{
DQ0
DQdat&0x01
delay(4)
DQ1
dat>>1
}
delay(4)
}
uchar read_byte(void)
{
uchar i
uint value
for(i0i<8i++)
{
DQ0
value>>1
DQ1
if(DQ)
value|0x80
delay(4)
}
return value
}
void ds18b20_init()
{
uint n
DQ1
delay(8)
DQ0
delay(80)
DQ1
delay(8)
nDQ
delay(4)
}
int readtemperature()
{
int ab
ds18b20_init()
write_byte(0xcc)
write_byte(0x44)
delay(300)
ds18b20_init()
write_byte(0xcc)
write_byte(0xbe)
aread_byte()
bread_byte()
b<<8
bb|a
if(b>0)
{
bb*00625
write_com(0x80+12)
write_date(0x20)
if((b>0)&(b<100))
Command_AT_Tem[0]Command_NUM[10]
}
else
{
b~b+1
bb*00625
write_com(0x80+12)
write_date(0x2d)
if((b>0)&(b<100))
Command_AT_Tem[0]Command_NUM[11]
}
return b
}
发送接收短信前 需短信接收发送格式进行相应设定 果短信收发容全部英文字符者数字采txt格式直接发送接收数短信包含中文字符应采PDU格式进行发送接收
图36成品图
电路原理图设计印刷电路板仿真文件制作软件AD原理图基础PCB进行仿真合理安排布线元件位置
图37原理图
图38PCB图
第四章 智家居报警系统测试
41 系统功测试
411 测试程
设计焊接时遇问题焊接验较少焊接时次出现接触良情况导致硬件者电路出现问题耽误少时间焊错位置需重新焊情况相麻烦特排针十六针脚显示屏焊接时候焊错导致显示器出现白屏情况时苦恼禁感叹焊接门需相细心功夫焊接设备开始种调试第遇问题供电开始时电脑USB供电足导致焊接出问题刚开始时候响应时间点慢面代码进行修改调节传感器反应太灵敏次调节转体红外探头量避免光源直接射否会进行误报温度调节钮需较长时间反应期间遇种样问题通断测试断调节问题解决
第次测试:温度模块正常烟雾模块正常体红外模块灵敏蜂鸣器正常报警信息发送成功
第二次测试:温度模块调节30°旧正常烟雾模块正常体红外正常蜂鸣器正常报警信息发送成功
第三次测试:温度模块正常烟雾模块正常体红外模块灵敏蜂鸣器正常报警信息发送成功
根测试知温度烟雾传感器感应程度非常灵敏准确体红外模块容易环境余光线影响
412 测试结果
成品图4 2功测试正常led灯应相探测器显示器正常显示蜂鸣器正常报警信息准确送达非常时(图41)手动复位时间稍微久红外体探头环境原回馈许延迟碍功正常
图41报警信息图
图42成品图2
第五章 项目总结
产品设计花费量时间已初步完成项目成品产品安全简洁操作非常简单成高次设计简陋单传感器探测系统样传感器相结合探测方法系统更加灵敏速度更快响应时间更短发生火灾瞬间准确报警系统软件设计方面采模块化程序设计方法系统模块具体功通子程序调实现程序结构清晰方便进步扩展功方便系统维护
发生火灾者盗窃系统时启动光效声音装置发出报警系统中安装数发光二极装蜂鸣器实现声音报警
力较限文设计智家居报警系统存着许需改善作进步加强问题:
(1)探测器判断算法较简单应该更加先进智算法完善降低系统误报率提高灵敏度准确性
(2)报警系统仅警报发送户手机法直接联动消防中心发生火灾时通电话网络消防指挥中心报警
实总说身学知识掌握牢固加课知识复太少导致知识变通情况变迷茫进入项目中时知识点犹雾里花遇问题法快速解决通次实验懂学知识定时时复遍感觉生活学万天需会流悔恨泪水
结
基51单片机智家居报警系统开发中运校四年学网络搜寻知识利完成次设计设计中遇种样问题软件硬件交织起情况较复杂种资料指导老师指导解决通次设计门学科知识更加深刻印象通设计次系统更加清楚意识设计完整系统需样流程庞工作量时懂种专业软件掌握单片机运方法时暴露出专业基础问题缺陷整体设计解焊接熟练模拟电路学够深入等时禁眼角泪水划学生涯中认真努力感悔恨时警醒认真专心未件事做充分准备
总说二十世纪万物互联时代数科技遍布角落时代计算机技术网络技术网络安全设计模式发展开始突飞猛进趋势探测报警技术进步升级较明显数字技术新工艺新材料普应加强系统力性够达极低响应延迟减少错误发生硬件损坏着安全智化网络化低延迟方发展次项目算较成功次研究利种低成简单器件结合起变成简单系统时非常意义设计程中收获少知识解更加先进技术时通次项目发现缺少东西找缺口进行填补次项目验生说会珍贵
参 考 文 献
[1]智家居安防报警系统设计[J] 苗国耀程辉 科技创新导报 2011(11)
[2]智家居控制系统设计研究[J] 张华 电脑电信 2010(02)
[3]基GPRS智家居安防系统设计[J] 许凯军林国锡侯北 浙江科技学院学报 2010(01)
[4]智家居控制系统设计实现[J] 闫哲杜涛左海利 动化技术应 2010(02)
[5]基单片机智家居系统设计[J] 李金波田民 动化技术应 2010(06)
[6]智型火灾报警系统设计研究:(硕士学位文) 王钊西安理工学2009
[7]烟雾检测火灾报警系统设计[J] 陈悦刁菲刘志伟等北京:微计算机信息2007
[8]基C8051F单片机火灾智报警控制系统设计 陈颖 连海事学2007
[9]传感器原理应 孟立蓝金辉北京:电子工业出版社20078
[10]单片机原理系统设计[M] 胡汉 北京清华学出版社20023940
[11]单片机电子电路设计中应[M].郝建国郑燕.北京:清华学出版社2006
[12]基PIC单片机DS18B20温度测量系统设计[J] 张明刘岑俐 电子测试 2010(04)
[13]智家居发展趋势[J] 冯凯童世华 中国新技术新产品 2010(06)
[14]陈杰黄鸿传感器检测技术[M]北京: 高等教育出版社2001
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