实用家庭报警系统的软件设计---开题报告.doc

实用家庭报警系统的软件设计 开题报告

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9

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淮 阴 工 学 院
毕业设计（论文)任务书

系 （院）：
电子信息工程系
专 业:
测控技术与仪器
学 生 姓 名：
张建伟
学 号：
1061203229
设计(论文)题目：
实用家庭报警系统的软件设计

起 迄 日 期:
2010年2月 16日
~
2010年 6月 10日
设计(论文)地点:
淮阴工学院
指 导 教 师:
付丽辉
专业负责人：
张宇林

发任务书日期:
2010
年
1
月
10
日

毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告
1．结合毕业设计（论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写
2000字左右的文献综述
文 献 综 述
1、研究背景
随着社会经济的快速发展以及人们生活水平的日益提高, 人们希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全， 因此家庭防火防盗问题就成为人们极为关心的问题。 近年来， 防火防盗报警装置已成为银行、商店、办公室、居民区、宾馆、库房等场所普遍采用的设备, 它为维护社会治安、保障国家和百姓的生命财产安全发挥了重要作用.但是因经济、技术等原因， 目前防火防盗报警系统设计不尽合理的情况比较普遍， 在信号检测、信号处理上还存在一定问题， 致使一些系统经常出现误报或者漏报, 以及报警系统不动作。
该系统以烟雾传感器、温度传感器、远红外线传感器、微波传感器和CO传感器为检测元件, 以89C51单片机为控制核心, 组成的一种自动防火防盗报警系统.它可以通过多种方式进行报警和预警， 并借助电话等现代化通讯手段进行信息传递。系统有2种报警类型:火灾报警和非法侵入报警（盗情).
系统采用多传感器电路检测火灾的发生和人体侵入， 一旦出现火灾或是出现非法侵入，传感器检测电路发出信号, 向单片机申请中断， 单片机响应中断后， 启动自动拨号电路, 根据报警类型的不同拨打不同的电话号码， 发送不同的报警信息。比如发生非法侵入的时候，系统自动拨打110, 并在确认对方已摘机的情况下， 启动语音报警电路, 报出非法入侵现场位置等信息. 同时， 它还可以拨打用户事先预置的电话， 直接向用户报警。 这些报警信息的内容和电话号码可以由用户自己设置、存储， 还可以随时修改。 发生火灾的处理方式与此类同.本系统与电话机并联，只在报警期间占用电话线路, 报警结束后与电话线路脱离， 不影响电话的正常使用。
2 系统特点和优势
在安全防范领域的报警系统中,其数字化产品相当丰富,竞争相当激烈,但凭着技术的创新和对安全防范领域深刻地理解,此报警系统有着一定的优势,其主要原因如下：
2.1 功能齐全 完全能够满足家庭住户的所有安全需求通过红外线感应系统及门磁感应系统来实施防盗报警;通过烟雾感应器来实施火灾报警系统；通过可燃气体感应

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实施煤气泄露报警.
2。2 设置灵活 通过软件系统按照用户需求对硬件进行相应的设置住户可根据实际情况任意添加或修改多个报警电话，如办公室固定电话、用户手机、小区值班电话、派出所值班电话以及火警119、匪警110 等。也可根据房间的实际情况任意添置感应器或挪动感应器的位置来达到准确、高效地触发感应信号。可通过遥控器按照住户的生活节奏来对任意感应器进行设防或解防，做到操作方便实用。
2.3 经济实惠 通过较为简单地配置就能实现功能强大的报警系统由于电脑的日渐普及,只须添置几个相应的感应器和遥控器就可实施语音报警，其成本也就是几百元而已,而固定电话、手机等均成为了每个家庭住户的必备通讯工具,其成本则可忽略不计。因此,这种低成本的报警系统，对住户来说只需再花费不到2000元就可完全拥有这一套报警系统（除了电脑、电话之外）,相对其它综合性报警系统来说，住户可节省上万元的成本。
2。4 准确高效 通过多功能、全方位的报警措施能较好地解决误报问题通过多个不同位置的感应器对信号源进行感应来证实感应信号的真伪,通过多个不同的报警电话和不同报警方式来避免漏报问题。
随着单片机技术的迅速发展，封装小功能强、价格低的单片机越来越多地被开发出来单片机所能完成的功能也会越来越多，应用特殊的外围电路。编写相应的程序代码就可以灵活的实现我们所需要的功能。由于程序可以固化在单片机的存储器里面， 也必然会提高系统的安全性和可靠性,与发达国家相比我国单片机应用的普及程度较低.单片机控制的智能报警系统，容易实现,安全性能高,同时可以提高经济效益。

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2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径）
1、报警器的设计
1。1、系统硬件设计
　防火防盗智能报警系统的硬件主要由7大部分组成： 传感器检测电路部分, 主控单元单片机, DTMF 拨号电路， 语音报警电路, 键盘接口电路及显示电路, 忙音、回铃音检测电路， 区域控制中心的计算机接口电路。系统硬件结构框图如图1所示：

图1 报警系统框图
该智能报警系统可以实现如下功能：89C51单片机对双音多频(DTMF)编、译码器的控制， 使住宅通过电话网实现与相关部门之间的数据交换， DTMF拨号电路与89C51单片机通过电话网络完成住宅与外部的联络。当探测器检测到意外情况后, 就发出报警电平信号到主机控制部分89C51单片机处， 单片机通过接口电路对读取的电平进行处理， 然后控制双音多频拨号芯片向电话线路拨出电话号码， 与此同时控制语音芯片拨出事先录制好的语音信号到电话线路， 实现语音报警, 拨号完成接听回铃声后， 模拟挂机， 从而完成向区域控制中心的单位保卫部门、110 /119报警台电话机或用户发出呼叫信号， 告知对方住宅被盗或有火灾发生。
1。1。1、传感器检测电路
本电路负责各种异常信号的采集和转换, 同时向主控部分发送信息。 它主要由5种传感器组成.
(1) 光电感烟探测器：整个电路主要分为红外脉冲发射部分和接收部分.一旦发生火灾， 烟雾中的细微颗粒将对红外脉冲发生漫反射并变换成相应的电信号。该信号由运放交流放大后, 经比较器送单片机处理并报警。

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其电路原理图如图2所示

图 2 光点感烟探测器原理
(2) 温度探测器： 温度探测器使用数字温度传感器DS1820， 它有3个引脚, 将温度传感器和信号调理电路集成在一块芯片中， 节省了外围硬件, 使用非常方便。
在本系统中， 温度传感器和烟雾传感器一起实现火灾检测。 如果温度和烟雾同时超标， 表示发生火灾报警; 如只是1项超标, 表示参数异常， 只是预警。 预警与报警的区别主要在于发送的语音信箱不同， 预警时通知用户温度（或烟雾） 偏高, 以提醒用户注意, 而报警则是通知用户现场发生了火灾。 温度和烟雾信号合成的火灾信号, 与键盘中断信号共用89C51的INT0外部中输入端， 如图3所示。
图 3 中断信号连接示意图
当现场温度或烟雾出现超过设定值,或是有键盘操作时，触发INT0中断，协调执行火灾及键盘中断服务程序，在中断服务程序中查询PT2。0和PT2。1,若P2. 0 = 0, P2。 1 = 0，说明发生火灾,则转入火灾处理程序，进行火灾报警;若P2。0 = 0，P2。1 = 1,表示温度异常,则转入温度处理程序,进行高温预警;若P2。0 = 1,P2。1 = 0，表示烟雾异常，则转入烟雾处理程序,进行烟雾预警；若P2。0 = 1,P2.1 = 1,表示有键盘操作，则转入键盘处
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理程序，对用户输入的报警号码等数字信息进行显示后存储.
(3) CO气体探测器: CO气体探测器是采用MGS1100一氧化碳传感器作为CO敏感元件,对CO响应的选择性好具有灵敏度高、稳定性好等特点.该传感器主要作为火灾辅助检测，和上述的光电感烟探测器和温度探测器结合使用。
（4） 远红外线防盗探测器： 采用远红外线传感器作为防盗信号检测手段,具有价格便宜、抗干扰性能好、工作范围广等优点.该电路所产生的盗情信号接到89C51的INT1外部中断输入端,当检测范围内有人体活动时，检测电路输出一系列脉冲信号，引起INT1中断，系统执行盗情中断服务程序。在实际应用过程中,该传感器可安装于需要监控的任何地方,并可通过开关设定为监控和监控解除2种工作状态.
防盗探测器电路由以上2种类型探测器组成。在单片机内部进行信号处理时，将探测到的红外和微波2种信号进行运算，只有同时检测到2个传感器端口的信号时,主机才会发出盗情报警信号，否则不予报警。
1.1.2、DTMF拨号电路
系统使用MK8870型DTMF拨号专用芯片,该芯片是行列式按键输入芯片，即4条行线及4条列线组成16个按键，实践证明该芯片不但具有行列式键盘输入功能，而且与51系列单片机具有良好的接口性能.

图 4 DTMF拨号电路

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如图4所示, 系统利用89C51 完成对拨号芯片的控制， 其中R8， C5为复位元件, 完成上电复位， JT1使用6MHz晶体。这里用P1口的8根线完成对拨号芯片的控制。电话号码的拨出是利用控MK8870型DTMF拨号专用芯片的键盘行列输入端R1～R4和C1~C4来实现的，采用的是双音多频拨号方式.首先要使相应的行线和列线接通一段时间，然后再断开一段时间, 这样芯片便将双音多频信号送到电话交换机网络，实现电话拨号.
自动摘机是远程报警和接收电话的前提。程控电话交换机判断电话线路是否摘机的根据是回路电流突然增大到30A左右则认为电话已经摘机,本电路就是据此而设计的。当有报警信号或者外界有电话打入，需要系统摘机接通电话时，单片机变高电平,使三极管导通，从而电话回路被接通,实现了自动摘机.当单片机为低电平时系统实现挂机。
1。1.3　声光报警系统
由振荡器、门电路4069、驱动器MC275、音乐芯片和报警指示灯等组成。音乐芯片采用了美国ISD公司的ISD1200系列中的20s单片语音录放芯片，内含EPROM，使集语音处理和存储于一体,具有掉电信息保存，手动和单片机控制均可等特点.指示灯采用发光二极管LED，可实现音响报警和指示灯报警。

图5 声光报警原理图

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为避免外部的干扰，系统采用了看门狗电路Max813作为程序运行监控器，每隔一定时间，由控制器向看门狗发出一个复位信号，使其复位端保持无效.程序一旦跑飞或进入死循环造成系统失效，由看门狗发出一个复位信号，使系统能尽快复位并恢复正常工作。此外,通过软件设置人工复位电路和程序设计来处理。如采用指令冗余，在一些对程序的流向起关键作用的地方人为地插入两条NOP指令，使该条指令不会被前面冲下来的失控程序拆散,而会得到完整的执行，从而使程序重新纳入正常轨道.
1。2 系统软件设计
该系统主要完成初始化、警情信号检测（火警/盗情） 、电话信号语音检测、系统设置、模拟摘机、DTMF信号收发等工作。
系统软件主程序流程图如图6所示

图 6 主程序流程图
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3、主要参考文献:
1 王芳，马幼军.智能化住宅防盗防火报警系统设计［J].传感器技术，2002，21(10):25-27。
2 张金泉。 一种新型民用防火防盗报警器的研制[J］。燕山大学学报。2000,24（1)：71 - 73.
3 刘虎, 章惠. 基于电话网络的办公楼防火防盗报警系统设计与实现［J］。微型电脑应用.2008, 4(3)：24-26。
4 吕俊芳。传感器接口与检测仪表电路[M］北京：北京航空航天大学出版社。1994:178-193。
5 王芳, 林蔚。 住宅防盗防火智能电话报警系统设计［J].河南师范大学学报:自然科学版.2004,32（3) ：121 — 123。
6 梁柏华，杜旭灿，杨琼涛，等。电话语音智能自动报警系统［J].武汉科技大学学报:自然科学版,2006 ，29 (2):148-150。
7 滕志军，滕志华,张淑艳.一种远程智能防盗报警装置的研制［J］ .东北电力学院学报:自然科学版，2006 ，21（4) :78-80.
8 沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现［M]北京：电子工业出版社,2005。

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指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

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指导教师: （手写签名）
所在专业审查意见：

负责人： （手写签名)

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