宿舍智能防盗防火报警完整系统

1、宿舍智能防盗防火报警系统学校：菏泽学院物理系参赛者： 韦纯 王桥广 魏坤指导老师：张冠芬联系电话：编： 274000日期： 2010-09-2016摘要 本系统由传感器、 信息收发、信息处理、信息显示、 信息保存、 报警组成，当室内出现火灾、贵重物品流出等险情的时候，系统能自 动报警并向监控室发出求助， 险情排除之后， 监控室内的楼管通过键 盘输入密码之后即可解除报警。 当监控室内的当室内无人的时候， 系 统能提示锁门 。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。一、设计任务设计一个报警系统 （低成本），系统应用于学生宿舍， 能自动监视宿舍内的安 全情况，有异常情况发生时能立即发出报警

2、和求助信息。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。二、设计要求 基本要求：（1）实现人体检测与声光报警功能。（2）实现烟雾检测与声光报警功能。（3）用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况。（4）实现异地监控。（5）能反映宿舍内人员的进出情况及人数的记录。（6）宿舍无人时提示锁门。发挥部分：（1）人体检测范围 5 米左右。（2）能记录最近几天的宿舍安防情况。3）实现网络控制，可在监控点监控多个宿舍（4）能检测本宿舍贵重物品的进出情况。三、方案论证比较及电路设计设计的基本要求中提到人体检测、 声光报警、人数记录、 无人在时提示锁门、 发生异常时报警并且求助、 贵重物品检测、安防情况记录， 依据设计的基本要求

3、， 我们将本系统分为以下几个模块： 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。（1）人员情况检测模块（2）声光报警模块（3）烟雾传感器模块（4）无线收发模块（5）信息贮存模块（6）信息处理模块（7）显示模块（8）贵重物品检测模块（9）按键模块（10）异地监控和求助模块模块一：人员情况检测人员检测主要分为人数的记录和人员的有无。本模块中使用光电开关和热释 电红外传感器。热释电红外线传感器是 20世纪 80年代发展起来的一种新型高灵 敏度探测元件，其具有低噪声、高响应度、非接触性等特点，其监控视场大，监 控距离远，可达6米。其工作原理为：人体平均温度为 36 37C，所辐射出来的红外线波长为9卩m 10卩m,在远红外

4、区.不同的人，其体温是不一样的， 同一个人在不同时段，体温也不一样，辐射出来的能量从而出现强弱的变化， 热 释电红外传感器通过目标与背景的温差来探测目标，其工作原理是利用热释电效应，即在钛酸钡一类晶体的上、下表面设置电极，在上表面覆以黑色膜，若有红 外线间歇地照射，其表面温度上升 T,其晶体内部的原子排列将产生变化，引 起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压 U。实质上热释电传感器是对温度 敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极。 在环境温度有 T的变化时，由于有热释电效应，在两个电极上会产生电荷 Q, 即在两电极之间产生一微弱的电压 V。由于它的输出阻抗极高，

5、在传感器中有 一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所 结合而消失，即当环境温度稳定不变时， T=0,则传感器无输出。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生 T,则有 T输出；若人体进入 检测区后不动，则温度没有变化，由于热释电红外传感器具有以上特点， 只用一 个热释电传感器就能感应到整个宿舍的人员活动情况，因此我们用其作为人员有 无的检测。光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物 对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于 金属，所有能反射光线的物体均可被检测。 光电开关将输入电流在发射器上转换 为光信号

6、射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。 安防系统中常见的光电开关烟雾报警器，工业中经常用它来记数机械臂的运动次 数。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。光电开关热释电红外传感器模块二：声光报警当宿舍出现异常情况的时候，本模块会发生报警提示监控室和宿舍的人员， 报警采用的是声音和光结合的报警模式，声音采用高分贝蜂鸣器，用三极管驱动, 其响度大，光源采用超高亮度三色发光二级管，其发出的光具有警灯一样的七彩 发光效果，一旦出现险情，相关人员将及时收到报警并采取相应措施。声光报警原理图模块三：烟雾传感器烟雾传感器是将空气中的烟雾浓度变化转换成有一定对应关系的输出信号 的装置。它是通过监测烟雾

7、的浓度来实现火灾防范的，其内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进， 工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到 各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 它在内外电离室里 面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移 动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的，一旦有烟雾窜逃外 电离室，干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，并将这种变化 传送给单片机进行处理。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。传感器实物模块四：无线收发无线收发采用现成的无线传输模块。n RF24E1收发器通过内部并行口或内部SPI 口与其他模块进行通信，其功能与单片射

8、频收发器nRF2401相同。DuoCeiver接收器输出的数据准备信号，可通过程序使其成为微处理器的中断信号或通过GPI0口传给CPU nRF2401工作于全球开放的 2.4G2.5GHz频段。收发器由1个完整的频率合成器、1个功率放大器、1个调节器和2个接收器组成。输出功率、频道和其他射频参数可通过对特殊功能寄存器RADIO(OxAO)编程进行控制。发射模式下，射频电流消耗仅为10.5mA接收模式下为18mA可通过 程序控制收发器的开/关来节能) 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。模块五：信息贮存信息贮存采用的是24C02存储芯片，能将宿舍的安防信息保存下来，在需要 的时候可以调出来以供查询。模块六：信

9、息处理信息处理采用的是以AT89S52为核心的单片机信息处理中心，AT89S52是一 个低功耗，高性能 CMOS啦单片机，片内含8k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的 微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 by

10、tes 的随机存取数据存储器（RAM，32个外部双向输入/输出（I/O ） 口，3个16 位可编程定时计数器,一个6向量2级中断结构，全双串行通信口，看门狗（WDT 电路，片内晶振及时钟电路。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。主要特性：?与MCS-51单片机产品兼容? 8K字节在线可编程FLASH存储器（寿命：1000写/擦循环）? 全静态工作：0Hz-33Hz?三级加密程序存储器? 32条可编程I/O线?三个16位定时器/计数器?八个中断源?全双工串行通道?低功耗的闲置和掉电模式?掉电后中断可唤醒T2/F1. 0 匸 T2EX/P1, 1 CPL 2 EPl. 3 匚Fl. 4 C )K)Sr/Pl.

11、5 E MIS0/P1.6 匚 SCX/Pl. 7 ERST EFJD/P3. 0 E TXD/P3. 1 E IMT0/P3 2 E IHT1/P3 3 ET0/P9+4 tT1/F3 5 匚 TO/F3 6 匚 BB/F3. I 匚XTAL2 匚 XTAL1 匚 PDIF GNB E1233338437536635734S3393210311130122 A13抚1427152616半1724ie2313222021 Vcc FO, O/ADO FO, 1/AD1 FO. 2/AD2 J PO. 3ZAB3 PO, 4/AD4 PO. 5/ADS PO. 6/AB& 巴.T/ADT

12、 EA/VFP ALE/PROC PESK P2. T/A15J P2, G/A14 F2 5/A13 F2, 4/Al 2 F2, 3/A11 P2, 2/A10 P2. 1/A9 P2, OZA83 Du¥OCJP3pHT ab:l-E'TIWFTXLI-J 5.- K 7 XV L ? 2 i ? u- S 6 I 1 .1* cJ-n n H 自鼻3 自勺aIilns-n 2 n 2 n，-»旧miiFxKIEDIr.>=El<-1AT89S52信息处理中心模块七：显示显示采用的是LED数码管显示进出的人数，数码管分共阳和共阴两种，共阳 是公共端

13、接VCC各个段赋低电平，数码管就显示数字，共阴是公共端接地，各 个段赋高电平，数码管就显示数字，由于单片机输出的电压电流很低，不能让数 码管正常工作，因此我们采用三极管进行电压电流的放大， 驱动数码管正常显示， 同时作为数码管位码的选通信号输入，段码的选通我们采用74HC573锁存器。显示电路模块八：贵重物品检测如今基本上每个宿舍都有电脑，而电脑被盗的事件时常发生，特别是笔记本 电脑，这成为学校安全管理的一个头疼问题， 也是同学们提心吊胆的事情。本系 统贵重物品的检测我们采用的是无线收发的原理， 将一个无线发射装置绑定在贵 重物体上，当贵重物品离开安全监控范围时，即无线接收器收不到发射器发送的

14、 信号时，报警器将报警，能及时发现险情，能很好的检测和防止电脑之类的贵重 物品流出宿舍外，避免财产的损失。 籟丛妈羥为贍债蛏练淨。模块九：按键模块键盘模块是用来输入密码的，当出现险情的时候，报警器报警，并且一直报 警，只有通过键盘输入正确的密码之后，报警才会解除。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。按键电路模块十：异地监控和求助本系统分为两部分，一部分是安置在各个宿舍内，定义为报警系统A, 部分是安置在楼管那里，定义为报警系统 B,每个宿舍都有一个一模一样的报警系 统A,不同的是每个报警系统A的代码不一样，而且这个代码就代表了这个宿舍 的宿舍号，当某个宿舍发生险情的时候，报警系统A将通过无线发送的方式向报

15、警系统B发送信息，报警系统B收到信息后通过单片机进行处理，将处理的结果用发光二极管显示出来，告知楼管是哪个楼层哪个宿舍发生了险情，每个发光二极管代表每个宿舍。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。四、系统工作原理 系统工作原理流程图噦圣骋贶頂廡本系统分为AB两个报警系统，报警系统 A是作为数据采集、处理、发送和 报警，报警系统B作为数据的接收、处理、保存、显示、异地监控、报警和解除 报警。系统接通电源后，进入工作状态，安装在报警系统 A上的烟雾传感器、光 电开关、热释电红外传感器实时采集室内的异常和人员的出入及室内人员的有 无，这些传感器将采集到的信息传给单片机进行处理，单片机处理之后将信息打 包，通过无线发

16、射器实时向报警系统 B发送宿舍里的安防状况，报警系统A中的 声光报警器处于待命状态，当宿舍发生险情的时候，这些险情包括火灾，贵重物 品流出，报警系统A将发生报警，同时将险情信息通过无线发射器发送给报警系 统B,报警系统B收到险情信息后送给单片机处理，单片机处理之后向声光报警 器和异地监控电路发送指令，发生报警和显示发生险情的宿舍， 告知楼管，实现 求助，险情排出后，楼管通过键盘向报警系统B输入报警解除密码即可解除两个 系统的报警。当没有险情的时候，报警系统A只显示人员的出入情况、数据的采 集和发送，报警系统B只接收数据和保存数据。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。五、系统调试本系统调试主要为硬件调试，即电

17、源调试和烟雾传感器灵敏度，本系统采用 的是5V稳恒电压，系统上电之后，用示波器检测电源输出端的波形，波形要求 稳定，峰值稳定，假如不稳定，适当较小或加大滤波电容，直至出现稳定的波形 为止。烟雾传感器的调试主要是灵敏度的调节， 其调节主要通过与其连接的电位 器，调节输出的电流电压，当室内出现少量的烟雾即可报警为止 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。六、测试数据及测试结果分析（1）火警报警情况测试次数有烟雾温度是否达到报警值报警报警情况是否正确第一次有否不报警正确第二次无是不报警正确第三次有是报警正确(2)红外检测人员出入情况测试次数输入密码后进入是否报警未输入密码进入是否报警第一次密码正确否报警第二次密码不

18、正确报警报警第三次密码正确否报警(3)人员出入进出情况测试次数实际进入人 数显示进入人 数实际出去人 数显示出去人 数净人数第一次55223第二次22111第三次66333(4)贵重物品报警情况测试次数出房间是否正确输 入密码移动但不出 房间是否报警报警情况是否正确第一次出否报警正确第二次是不报警正确第三次出是不报警正确七、总结经过几天的努力，本系统达到了预期的效果，不足的一点是在实现异地监控 和求助这一功能上使用的是发光二极管而不是显示屏，这样会使用很多发光二极管，不实用，占用很多面板，如果选用显示屏将节省很多宝贵的 PCB空间而且还 具有一样的功能。 坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。八、参考文献1 张洪润、张亚凡 单片机原理及应用 北京：清华大学出版社，2005年4月第 一版2 赵亮、侯国瑞编著 单片机C语言编程与实例 北京：人民邮电出版社，2003 年9月第一版3 陈国先主编PIC单片机原理与接口技术 北京：电子工业出版社，2