基于单片机的室内智能安全系统设计

基于单片机的室内智能安全设计摘要：随着社会的快速发展和人们物质生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求越来越高。在室内安全日益受到重视的今天，以室内安全理念为基础的家居产品也逐渐走进我们的生活。本系统是由单片机系统、数据信息采集模块、LCD显示模块、报警电路和GSM通信模块组成，是一个对家庭住宅进行基本环境及安防监测的模型系统。其中包括对监测区域内的人体感应、温度、湿度、可燃气体浓度、火情进行实时监测，当被测区域发生各种突发性事件时，室内蜂鸣器报警，系统通过GSM模块向预先设置的手机发送信息，以便用户及时做出应对措施。用户也可以通过GSM模块查询室内实时信息。本系统在开发软件KeilC51中进行程序编写，仿真软件Proteus中进行分析调试，通过进行联合仿真实验，实现了室内安全监测系统的基本功能。能够有效保证使用者的人身和财产安全，具有较高的实用价值。关键词：室内安全；单片机；安全监测；报警

1绪论1.1课题的背景及意义我国经济社会的快速发展，使得人民物质生活水平得到显著提高。随着人们生活质量的提高，越来越多的人意识室内安全问题的重要性。人们的绝大多数时间都是在外工作学习，最担心的事情就是家中无人时，一些突发性危险事件的发生，比如家中失火、可燃性气体泄漏、盗贼入室等，不能及时获悉情况并对其进行有效的应急处理措施。另一方面，我国庞大的人口数量亦对我国社会治安形势发出了更为严峻的挑战,社会治安、安全防范等各种问题也不容忽视。在当今的社会生活中，室内安全问题的确需要引起我们每个人的注意。原因很多，比如现在社会的生活压力越来越大，人们的多数时间都是在外面辛苦打拼，在室内生活的时间很少，只有晚上很晚的时候才能够结束一天的工作学习回到家中。部分家庭有时候只能由老人独自留在家里,还有一些家庭甚至把年龄很小的儿童独自在家里。当老人孩子独自在家，他们一个年迈、一个幼小，发生突发性危险事件时，多数情况都是无法做出有效应对措施或是发现的很是迟缓，让人担心，所以安装一个室内安全监测系统就能有效地防止和减少危险的发生。或是可以及时地联系我们,让危害止于始。另外还有一种特殊情况就是我们家人无人时，小偷或者其他不法分子给我们家庭造成危害时，若是能及时发现，便可以迅速做出合理有效的应对措施。对个人的财产安全起到一个保护作用，也是一种帮助社会和国家安定的行为。鉴于上述种种原因，室内安全监测系统的设计安装是十分有必要的。随着科技的发展进步以及人们的生活节奏加快,对于生活环境的要求也逐渐提高,开始有各种多样的智能化产品出现日常生活中。随着我国数字化和互联网络的发展，智能化，网络化，便捷化的思想浪潮正在改变着人们的思想，这是一种社会发展的趋势。设计安装室内安全监测系统符合智能化家居建设的浪潮，它适应和对应着社会发展的要求，有望成为新时代住宅的建设理念。1.2国内外研究现状国外对室内安全监测系统的研究发展起步较早。大约在二十世纪七八十年代。世界上第一座现代化意义上的智能安全大厦，名叫“都市办公大楼”，是1984年对位于美国康涅狄格州福德市旧金山金融大厦进行重新设计改建成的。这栋现代化智能安全大厦的建成，标志着人类对室内安全问题研究发展的起步。接着法国，英国，韩国，日本，澳大利亚等发达国家陆续推出了自己的智能安全产品。国内对室内安全监测系统的设计安装发展起步较晚，1999年之前，只有少数房地产开发商在开发自己公司的高档楼盘时会安装防盗报警系统。2000年以后，由于逐渐显现的社会治安问题，一些一线发达城市开始对小区的防盗报警以及室内安全监测方面开始进行大力发展。但是在防盗报警以及室内安全这些方面我们国家也一直没有较高的普及率。2011年左右，随着互联网技术的迅速发展兴起，出现了大量的创新型科技公司，这些公司主要借助移动互联网思维发展研究的解决室内安全问题的智能家居项目，通过开发创建基于无线通信技术的智能家居项目，慢慢发展形成了一个市场。由于这个新型市场的发展前景广阔，国外的许多大型科技公司都看到了这个市场的发展潜力，苹果、谷歌等众多互联网科技公司纷纷通过收购这些创新性科技公司，从而进入这个市场。国内的互联网科技公司也纷纷通过建立自己的平台，进入这个市场，发展属于自己公司的智能家居项目，在这方面做的成熟的有华为、小米等公司。2019年，也就是中国商用5G的元年。随5G时代到来，室内安全监测系统已经开始突破有线系统的传统布线方式约束,通过5G网络连接，并继续向无线控制方向发展前进，这可为我们提供一个更快、更稳定、更容易安装和维护的室内安全监测系统。随着新时代互联网技术的发展，人与物数字化技术的进步,有助于进一步打破传统智能家居行业信息孤岛,有效地将生产、服务、消费、管理紧密连接,促进产业升级。国外对于室内安全监测系统的研究发展已经相当成熟。欧美等许多发达国家国都在室内安全监测这个领域有自己的特色。日本注重实用性，细致周到是日本产品的特色；欧洲注重节能环保；美国的技术领先，操作人性化；总的来说国内发展水平要低于国外，但中国更加注重安防监测性能方面的研究，符合日益增强的安全意识,符合国内社会发展的需求。在安全监测领域，中国企业或许能探索出一条有自己特色的道路。1.3主要研究内容本文主要研究基于单片机的室内安全监测系统设计,先通过分别对硬件电路和软件系统进行设计,最后通过仿真实验，达到设计目的。主要设计内容有可燃性气体泄漏、室内失火，温湿度检测以及入室盗窃等方面的监测。该设计主要由单片机、数据信息采集模块、GSM模块、液晶显示模块、实时时钟模块、报警模块构成。能够实现有突发危险情况时，蜂鸣器室内发声，并通过GSM模块的短信功能向预设联系人发送信息，实现险情报警。本系统设计的核心控制单元计划使用AT89C52单片机，使用LCDl602液晶显示屏，在室内主要活动区域显示系统信息。使用人体红外热释电传感器、红外光检测型火光报警器、可燃气体探测器、DHT11湿度传感器对室内监测区域进行信息收集,使用DS1302实时时钟芯片来记录警情发生时间，采用蜂鸣器进行报警,并通过GSM模块的短信功能进行信息报警。系统的报警功能是通过单片机接收到传感器的报警信号后，单片机内部的中断功能来实现的。报警功能主要的表现方式是实时时钟芯片来记录警情发生的时间,蜂鸣器发出声响,GSM模块向房主发送报警信息。1.4内容安排如下第一章绪论，内容为课题的背景及意义、国内外研究现状、主要研究内容和论文结构安排。第二章系统方案设计，包括系统方案设计及框图和各模块方案设计。第三章系统硬件电路设计与分析，包括元器件的选择、介绍及电路连接图。第四章系统软件设计，主要包括主程序模块和子程序模块的介绍。第五章系统调试与分析，主要包括对系统调试内容的分析、软硬件设计部分内容的分析及使用软件的简单介绍和系统调试仿真。第六章总结与展望，对论文进行总结并指出设计存在的不足与改进。2系统方案设计2.1系统方案及框图本系统设计结构框图如图2-1：图2-1系统框图本系统设计以AT89C52单片机为核心控制器。设置系统阈值，通过对数据信息采集模块传感器收集到的信息进行处理，以评估系统是否进入报警范围，在室内主活动区的LCD显示屏可以查看到险情信息，室内可以听到蜂鸣器的警报声，GSM模块可以将报警信息发送给用户，用户可以及时了解险情信息。采取适当措施减少财产损失。室内主要活动区域加入LCD1602液晶显示屏，主要显示当前年、月、日、时间、室内温湿度等信息，也可以通过按钮切换查看其余各部分传感器信息。主要在室内门窗附近安装人体红外热释电传感器，检测判定是否有人非正常闯入，从而蜂鸣器发声，GSM模块发送报警信息给用户，完成报警工作。厨房作为室内安全事件高发区域，进行重点监控，安装针对检测燃气泄漏，火灾发生，水管老化漏水等方面的传感器，以此应对厨房可能出现的各种突发状况。报警模块采用GSM通信模块与蜂鸣器作为报警的主要方式，当有险情发生时，蜂鸣器发声报警，GSM模块向用户发送警情信息，用户及时得知险情并进行合理有效地应对措施。2.2系统设计的主要任务本系统设计使用元器件有AT89C52单片机、人体红外热释电传感器、可燃气体探测器，DHT11温湿度传感器、红外光检测型火光报警器、LCDl602液晶显示屏、DS1302时钟芯片、TC35iGSM模块、5V直流型蜂鸣器。需完成软硬件部分的设计调试，内容如下。硬件部分：室内安全监测系统的硬件部分由五部分构成。(1)核心控制单元，通过单片机对传感器收集的信息进行险情评估，通过I/O设备对系统进行控制。(2)数据信息采集模块，通过对室内结构的勘察，在各处位置设计安装合适的传感器，实时监控各种突发情况，发送信息给核心控制单元，进行信息反馈。(3)数据显示模块，在室内主要活动区域对数据信息采集模块收集的信息进行显示，可通过按钮切换具体显示信息。(4)GSM通信模块，及时向户主发送报警信息，户主也可通过发送预先设置的指令查询实时信息。(5)报警发声模块，从单片机上获取报警信息，发声报警。软件部分：本系统软件设计部分使用软件KeilC51对各个模块的源程序进行编写，通过对个模块进行功能测试，最后完成对微控制器的源程序编写。生成HEX文件，上传到连接好的电路中，进行联合仿真实验，验证系统的可行性。2.3数据信息采集模块(1)人体红外热释电传感器工作原理及框图利用人体红外热释电传感器的工作特性，预先在室内选择适合的位置进行安装，当系统处在工作状态中，如检测到有人非正常进入时，传感器会将信息反馈给单片机，系统识别为侵入状态，室内会及时进行发声报警，并将信息发送给用户。系统输入关系如图2-2。图2-2红外传感器工作原理框图(2)可燃气体探测器工作原理及框图利用可燃气体探测器检测屋内可燃气体浓度是否超出预设的阈值，当被测物超过检测范围时，将信息通过模拟信号传输至单片机，由单片机进行下一步的处理。系统输入关系如图2-3。图2-3可燃气体探测器工作原理框图(3)温湿度传感器模块工作原理及框图温湿度传感器主要检测屋内温度和湿度，当室内温度和湿度过高超出预设阈值，由单片机进行数据分析再做判断，发出报警信息。系统输入关系如图2-4：图2-4温湿度传感器工作原理框图(4)室内失火检测模块工作原理及框图红外光检测型火光报警器探测区域内如果存在火光，火光中某一波长的红外信号可以触发传感器元件，将信息通过模拟信号传输至单片机，单片机指挥系统发出险情报警。系统输入关系如图2-5图2-5火光报警器传感器工作原理框图2.4显示系统框图LCD1602液晶显示屏显示内容分上下两行，设置三种显示模式：分别为年月日和时间信息、系统温度和湿度信息以及报警值、火灾和可燃性气体信息及报警值。可通过按钮进行切换显示信息。系统输入输出关系如图2-6。图2-6显示系统框图2.5发声报警模块蜂鸣器与单片机连接，当接受到指令时发声报警。系统输入关系如图2-7图2-7蜂鸣器系统框图2.6GSM通信模块GSM通信模块可以系统进行双向通信，可以接收单片机信号发送报警信息给系统预设联系人，也可以通过向系统发送预先设置的指令，查询室内实时信息。与单片机直接连接，接收指令，GSM模块控制关系如图2-8。图2-8GSM模块原理框图

3系统硬件电路设计分析3.1核心控制单元设计本系统设计的主控芯片为AT89C52型单片机，是室内监测系统的核心部分,可以连接硬件各模块，实现本系统设计的功能。（1）AT89C52单片机概述AT89C52是一种8位低电压微控制器，芯片包含8K只读存储器（ROM）和256位随机存取存储器（RAM），采用ATMEL高精度非易失性存储技术生产。其结构框图如图3-1所示。图3-1AT89C52结构框图（2）AT89C52单片机的功能特性AT89C52单片机（图3-2）由一个能够进行反复擦写的Flash存储器和一个现今社会普遍使用的微处理器构成。因为该单片机闪存的特性，使用AT89C52单片机进行系统设计开发，可以有效降低开发成本。（3）AT89C52单片机引脚功能与封装AT89C52单片机的功能引脚主要由电源、可与外界连接的晶体滤波器和多功能输入输出口，操控及初始化组成。其封装引脚图如图3-3所示。图3-2ATC89C52单片机图3-3AT89C52引脚图引脚功能说明如下表3-1：表3-1AT89C52芯片引脚功能表管脚功能VCC电源电压GND接地引脚P0P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口分线分时转换地址（低八位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。P1口是一个内部带上拉电阻的8位双向I/O口，P1P1口的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P1端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。（4）AT89C52单片机的电路设计AT89C52与R1、R2、C3、按键组成上电复位电路，排阻RP1和晶体振荡器X1、电容C1、C2组成的时钟电路组成最小连接系统。时钟电路中的C1、C2设置电容值为22Pf,可对频率起微调作用。排阻RP1作为上拉电阻，电源通过时给负载提供电流。晶体振荡器X1选用12MHZ的，与单片机的反向放大器构成振荡器，给单片机提供时钟信号。单片机复位错误问题可以通过上电复位电路中的电容C3滤除高频干扰来解决。按键复位电路有上电复位电路中的按键和电阻R1构成。最小电路连接图如下图3-4图3-4AT89C52电路连接图3.2数据信息采集模块1.湿度信息采集使用DHT11温湿度传感器（如图3-5）,该传感器内部有一个电阻值随湿度的变化进行湿度测量的电阻式感湿元件和一个电阻值随温度变化而变化的感温元件，制作技术主要采用数字采集和温湿度传感技术。该传感器具有操作简单、性能稳定、体积小、功耗低、测量精度高、抵抗外界干扰能力好、价格便宜等优点。测量精度：温度误差2摄氏度、湿度误差百分之五左右，测量范围：温度零下二十摄氏度到六十摄氏度、相对湿度百分之五到百分之九十五，优良的性能使其成为各种环境下检测温湿度信息的最佳选择。产品采用四针单排引脚封装，进行线路连接时简单方便。图3-5DHT11温湿度传感器图3-6DHT11温湿度传感器电路连接图2.人体感应信息采集对此项信息的采集使用人体红外热释电传感器（如图3-7）。利用该传感器的特性，对检测区域内的人体红外辐射变化进行警情监测。通过将检测的信息转化成电压信号，传送至主控制器，对接收的信息进行处理，判断出检测区域内是否有人非正常闯入。图3-7热释电红外传感器该传感器能够检测人体红外辐射变化的主要原因是顶端有一个菲涅尔透镜，该透镜可以将体温正常的人类释放出红外光信号折射到传感器内部，并将检测区域分为多个明区和暗区，以体温变化的形式产生红外热辐射信号来检测该区域。该传感器也有一定的缺点（1）如果检测区域内闯入的体温异常的人时，可能会出现判断失误的情况。（2）菲涅尔透镜只能检测出人类所释放出的红外光，如果检测区域内出现的是其它动物，就无法检测出。由于这种传感器的特性，对于设计安装的位置也需要认真考虑，才能发挥出该传感器的最好效果。电路连接图3-8。图3-8人体红外热释电传感器电路连接图3.可燃气体信息采集使用可燃气体探测器（图3-9），该传感器内部的元件会与空气中的甲烷等有害气体发生反应，传感器内部电阻值会发生变化，来进行警情监测。（图3-10可燃气体探测电路连接图）图3-9可燃气体探测器图3-10可燃气体探测器电路连接图4.火灾报警信息采集使用红外光检测型火光报警器（图3-11），该传感器工作原理是检测火光中释放出特殊波长的红外光信号触发传感器元件，进行室内失火检测。检测到失火信息是，将信息发送给单片机，系统程序会做出相应的措施。火光报警传感器模块电路连接图如下图3-12。图3-11红外光检测型火光报警器红外光检测型火光报警器特性介绍如下：（1）主要对火焰产生的波长敏感，能够检测波长800nm至1200nm的火焰光波长。（2）检测范围广，普通的打火机在80cm内的火焰光波长都可检测到。（3）蓝色电位器可进行微调，改变传感器灵敏度。（4）电源要求极低，适用于一般电路，工作电压3.3V～5V。（5）能直接输入开关量，检测判别方便。（6）红外光检测型火光报警器设有螺丝孔，安装方便。了解了该传感器的特性，在设计安装时，要对可能使传感器发生误判的情况，提前设想到，安装时要保留足够的安全距离。当检测区域出现失火情况时，传感器会第一时间将触发信号传送至核心控制器，将信息反馈给用户。电路连接如图3-12：图3-12红外光检测型火光报警器电路连接图3.3液晶显示模块3.3.1LCD1602显示屏使用LCD1602液晶显示模块，它的作用是进行时间显示以及记录警情发生的时间，增加系统的使用便捷性。是直接在PCB板上装配字符型液晶显示屏、少量电阻、电容元件、结构件、控制驱动主电路及其扩展驱动电路而成的。图3-13LCD1602型液晶显示屏本系统采用LCD1602液晶显示屏(实物如图3-13)作为主控显示屏使用，其中主要显示时间信息，室内温度信息，以及系统中各传感器状态的信息，让系统使用起来更加方便。这个液晶模块有功耗很小、体积不大、能显示较多、不重这些优点。电路连接图如图3-14所示：图3-14LCD1602型液晶显示屏电路连接图3.3.2DS1302时钟芯片使用DS1302实时时钟芯片(图3-15)，是DALLAS公司推出的低耗并能够涓流充电的芯片。它主要实时处理时钟/运算日历为使用者自动提供具有秒、分、时、日、月、年等多种运算信息，每个国家或地区的国际时钟运算及闰年的国际时钟运算系统都可为使用者做出相应调整，时钟天数运算中的操作管理人员也完全可以通过选择AM/PM标志位格式来自行决定自己是否可以采取24或12小时的不同时间运算格式。时钟芯片电路连接如图3-16：图3-15DS1302时钟芯片图3-16DS1302时钟芯片电路连接图时钟芯片与单片机之间进行串口通信。引脚说明如表3-3：表3-3DS1302引脚说明管脚功能X1X2晶振管脚GND地RST复位脚I/O数据输入/输出引脚SCLK串行时钟Vcc1Vcc2电源供电管脚3.4发声报警模块本模块设计采用蜂鸣器（实物如图3-17），蜂鸣器采用直流低压供电，发出一定频率的声音进行报警，是一种一体化结构的电子讯响器，应用范围极其广泛，应用于社会各行各业。蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等几部分构成。图3-175V直流型蜂鸣器本设计采用的是5V直流型蜂鸣器。工作原理是：电流通过电磁线圈，电磁线圈通过产生磁场，使振动膜震动。所以要有电流要足够，才能驱动这个蜂鸣器，我在电路连接中使用三极管对电流进行放大，进而驱动蜂鸣器，实现设计功能。电路连接图如图3-18：图3-185V直流型蜂鸣器电路连接图3.5GSM短信报警系统电路的设计GSM通信模块是一个通讯模块，此模块也是本系统设计的核心部件，系统设计采用此模块的主要原因是进行收发信息。本系统设计重点使用GSM通信模块的短信功能，所以在选择该模块使用的元器件时，我们考虑的重点是短信收发功能和GSM模块控制电路这两方面的难易程度。本系统设计采用的GSM模块是TC35i模块（如图3-19），由西门子公司自主研制生产。图3-19TC35i通信模块系统通信的便利性主要靠使用的TC35i模块实现，通过TC35i模块向系统联系人发送室内传感器检测到的突发状况，进行险情报警。系统设计的查询功能也要通过TC35i模块实现，系统预设联系人发送查询指令到TC35i模块，查询屋内各传感器采集的实时信息，将危险扼杀在摇篮中。由于仿真软件中没有设计要使用的TC35i模块，所以使用仿真软件的模拟终端来代替TC35i模块。电路连接图如图3-20：图3-20模拟终端电路连接图TC35i有40个管脚，按使用功能可分为五类，分别是电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。4系统软件设计4.1系统主程序设计本系统设计主要包含有火灾检测、可燃性气体检测、人体非正常入室检测、以及温湿度检测，各传感器采集的数据信息发送给核心控制器，判断是否需要进行报警，如需报警处理，则单片机会将报警信息分别发送给蜂鸣器和GSM模块。蜂鸣器发声，GSM模块发送报警信息给户主，户主也可以通过发送信息查询室内情况。程序流程图图4-1图4-1系统主程序流程图4.2数据信息采集模块软件设计人体热释电在家中无人时，程序启动，检测到有人非正常状态进入室内，会反馈信息到核心控制器，核心控制器控制发送报警信息，蜂鸣器报警，GSM模块发送警情信息给户主。（如图4-2）图4-2非正常入室报警子程序流程图可燃气体探测器实时发挥作用，采集的信息超过系统预设阈值时，核心控制器控制发送报警信息，蜂鸣器报警，GSM模块发送警情信息给户主。系统流程图4-3：图4-3可燃气体泄露报警子程序流程图火光中会释放出一种独特的红外信号,火光传感器通过对检测区域内红外光信号的检测进行失火检测。当室内失火时，将信息传送给单片机，通过单片机控制各子程序模块进行报警。系统流程图4-4：图4-4失火报警子程序流程图温湿度传感器通过对室内的温湿度进行监测，对夏天室内高温中暑以及室内自来水等管道老化造成的危害进行监测。通过对室内温度和湿度的监测设置报警范围，起到防护作品。系统流程图4-5：图4-5温湿度报警子程序流程图4.3显示模块软件设计主控显示屏采用LCD1602液晶显示屏显，通过DS1302时钟芯片控制年，月，日以及时间的显示，LCD显示屏实时显示时间及年月日信息，数据信息采集模块的传感器如DHT11温湿度传感器、红外光检测型火光报警器、可燃气体探测器的信息也可通过按钮切换在LCD1602液晶显示屏上显示。程序流程图如图4-6：图4-6显示模块流程图4.4GSM模块软件设计GSM通信模块选择采用的TC35i通信模块，该模块使用人数多、功能齐全，是向用户传输信息的核心部分，短信可以提示的信息有温湿度、人体非正常闯入；失火；可燃气体泄露。当系统判定到为有警情时，将信息被发送到系统预先设置好的联系人。程序流程图（如图4-7所示）。系统初始化启动过程中，单片机与GSM设定为串口通信方式，波特率设置GSM模块初始化各种参数和标志位，因为本系统设计只需要使用GSM通信模块的短信功能，所以需要设置在文本模式中的设置标签定义功能，实现对我们想收到的信息的内容。图4-7GSM程序流程图编程是可以根据TC35I的AT控制指令，在程序定义阶段完成SIM卡的读取操作，设定户主电话号码以及不同传感器报警信息的字符串内容。

5系统调试与分析5.1系统调试内容室内安全监测系统在日常使用中，是一套规模庞大并且全面对室内环境进行监控的系统,所以要充分考虑到整套住宅的各个方面,对于传感器的测量范围以及测量精度都有严格且不同的要求。对应不同类型的房屋构造，系统的结构设计也都会做出相应的调整,所以本次系统设计就是制作一套简易模型化的室内安全监测系统。简单地将系统中所涉及的各个传感器和模块进行了组合,以此模拟在现实生活中室内中遇到各类突发状况时,检验一下我们设计制作的这套系统反应速度及应对策略。设计一套基于单片机的智能控制系统，主要由软件设计调试、硬件设计调试及仿真实验三个部分组成,首先要设计好标准化的系统流程图,在正式开始研究和制作系统的硬件电路之前,我们必须对方案做一个简单的设计,通过仿真实验的形式,先用PROTEUS连接好电路原理图,在KEIL软件上编写好模拟程序,对系统可行性做一个实验测试。通过仿真实验验证了系统的可行性，开始硬件电路的设计制作调试，对硬件电路的设计制作，首先需要在对各模块使用的传感器进行精细的选择，然后对电路布局进行周密的计算测量。在对硬件部分进行调试时，需要对预先设计好的的各个模块进行单独连接和调试，调试合格之后，才可以连接加入主电路，在对设计好的整个硬件系统进行总体测试前，一定要确保各模块都可以正常工作，要对其进行单独的测试。在我们对硬件各个模块进行单独的调试工作过程时,各模块对应的软件程序也应该完成。对系统的设计工作刚刚开始进行时，就要针对这些软件程序进行设计修改，软件程序的调试修改一直贯穿在整个系统设计中。最后进行整合阶段的软件调试工作，这一步也是最难最复杂的。当各个模块的电路全部被接入到主控制电路后,需要将整合好的程序完成烧录,开始对整个系统各模块之间协同运行工作的能力进行了测试和调整,并最终在完成对系统的调试,到此整个系统的设计和制作全部完成,之后即是进一步对系统的功能进行优化。5.2系统设计仿真调试5.2.1硬件设计仿真硬件部分的设计仿真使用软件PROTEUS，世界上唯一集成电路仿真软件、PCB设计软件和模拟软件仿真软件合一的EDA工具软件。。我们对本系统设计使用的元器件主要有单片机AT89C52、人体红外热释电传感器、可燃气体探测器、红外光检测型火光报警传感器、DHT11温湿度传感器、LCD1602液晶显示屏、DS1302时钟芯片、TC35i模块以及5V直流型蜂鸣器。由于软件PROTEUS中没有人体红外热释电传感器，可燃气体探测器，红外光检测型火光报警传感器及TC35i模块。硬件部分设计使用ADC0832模块来替换人体红外热释电传感器，通过检测滑动变阻器的电压值来模拟可燃气体在空气中的百分比。用ADC0832模块来替换可燃气体探测器，当检测到的值小于128时将红外标志位清0表示没人，否则将标志位置1。用ADC0832模块来替换红外光检测型火光报警传感器，当检测到的值小于128时将火灾标志位清0表示没有火灾，否则将标志位置1，表示发生火灾。用仿真软件里面的模拟终端来代替TC35i模块。硬件电路连接如图（5-1）图5-1硬件电路连接图5.2.2软件程序调试软件部分程序我们使KeilC51来进行编程，是一款很好的开发工具，KeilC51主要通过C语言进行程序编写。Keil提供了一套完整的开发软件，包括c编译器、宏汇编、插件、库管理、强大的模拟调试器等完整开发方案，这些组件由集成开发环境组合在一起。首先，对各模块进行编程，并与PROTEUS软件进行联合仿真测试，完成对各模块程序的改进。最后，完成对单片机的源代码编写，生成hex文件，烧录进单片机中。完成软件程序部分的调试工作。部分程序截图（图5-2）图5-2部分程序截图5.2.3系统调试仿真完成了对硬件部分和软件程序部分的设计调试，将KeilC51软件生成的hex文件烧录进电路的核心控制器单片机里，对本次系统设计进行总体仿真实验，对设计的系统进行各种环境状况的模拟，设计的系统可以实现系统正常运行，单一的温度、湿度、火灾、红外、非正常入室触发报警系统及多种险情同事发生触发报警系统，触发报警信息的上限修改，LCD显示信息切换，短信查询室内实时信息等功能，通过模拟各种情境查看系统能否正常运行，来验证设计系统的可行性。系统调试仿真随机其中选取了几种进行验证。(1)系统无警情正常运行。系统正常运行时，各模块传感器正常运行，对室内监测区域进行信息收集，单片机对传感器采集信息进行险情评估，室内主活动区域的LCD显示屏显示时间信息，也可通过主活动区域设置的按钮切换显示信息，切换信息显示分别时间、温湿度及红外火灾可燃气泄漏三种切换显示模式，图内的黑框是模拟用户手机，系统正常运行时无险情信息发送。仿真实验如图5-3。图5-3无报警信息防真实验图(2)温湿度报警模块我对其设置温度超过40摄氏度、相对湿度超过80％便进行报警。主要防止室内温度过高对家人造成伤害，湿度过高可能会发生的水管老化漏水以及其它漏水情况造成财产损害。报警方式有LCD显示报警信息，室内蜂鸣器发声以及发送报警信息给用户，图中黑框内的信息便是向预设的联系人发送的报警信息。单独的温度过高或相对湿度过高都会触发报警，图5-4是温湿度同时超出阈值，触发系统报警功能的仿真图。图5-4温湿度报警实验仿真图(3)火灾、非正常入室及可燃气体泄露报警模块当空气中的可燃气体浓度达到80％，火灾传感器显示值为“1”，非正常闯入信息“1”时触发系统报警。主要防止室内燃气泄漏对家人造成伤害，入室盗窃以及家中失火带来的人身财产损害。报警方式有LCD显示报警信息，室内蜂鸣器发声以及发送报警信息给用户，图中黑框内的信息便是向预设的联系人发送的报警信息。单独的警情信息均可触发系统报警。图5-5是可燃气体泄漏，室内失火及人体非正常入室三种险情触发报警系统。图5-5火灾、非正常入室及可燃气体泄露报警仿真实验图(4)GSM模块查询室内实时信息通过手机发送系统预设的查询指令C，可收到室内实时信息。图5-6图5-6短信查询功能仿真实验图

6总结与展望6.1总结通过这次的毕业设计，我在设计过程中学习了室内安全以及智能家居等方面的专业知识，了解了许多以前学习生活中没有接触学习过的专业知识，并且把所学习到的相关专业知识运用到了实际操作中,使我的能力得到了巨大提升。本次系统设计中所使用到的各种传感器和技术在当前社会都已经很成熟和完善。当室内发生某种突发情况时,警情信息可以被传感器迅速地采集到,然后及时将这些警情信息传输并发送到微控制器,微控制器将警情信息通过GSM网络发送给预先为设置好的联系人,全部的过程只有短短几秒,却能够做到让我们及时准确地了解住宅内部可能发生的具体信息,让我们快速做出相应的解决对策,以防给我们的生命财产安全造成不可估量的损害。硬件设计方面，我设计制作了五个单元模块，分别是核心控制单元的单片机模块、控制收发信息的无线通讯单元GSM模块、收集信息单元的数据信息采集模块、进行信息显示单元的LCD显示模块以及报警单元的蜂鸣器报警模块，如果住宅内发生突发性事件时，室内的数据信息采集模块可以迅速的采集到信息，然后马上将信息传输给核心控制单元，LCD液晶显示屏会显示具体的报警信息，蜂鸣器报警模块会发出报警声音，GSM通信模块会给系统预设的联系人发送报警信息。以便户主可以及时做出合理有效地应对措施。在现实生活中,一套成熟完善的室内安全监测系统,是集传感器、微型计算机、自动检测技术、无线网络通信技术、计算机控制于一体的产品,通过先进的智能化方式进行管理,解决室内安全问题。在当今时代快节奏的生活中,人们对于室内安全这方面越来越重视,已经有越来越多人通过移动终端开始对家中所有事务都进行了检测和自动化的控制。可以说室内安全和智能家居这一新概念是时代技术发展下的新产物,是现代社会人们不断改善和提高的物质生活，和社会经济飞速发展下的产物,室内安全及智能家居的高效性可以帮助现代社会的人们在繁忙的工作和生活中，能够随时随地查看家中的情况,改善了现代人的生活压力。虽然中国在这方面还处于发展状态，和发达国家相比还存在着不小的差距。但随着我们的高速发展，经过我们的努力，中国会迎头赶上，走在世界的前沿。6.2存在的不足与改进本次设计的系统是模拟模型系统,完全通过有线连接的方式进行电路连接，这种连接方式在实际应用中可行性并不高。当今社会室内面积有大有小,室内结构越来越复杂，完全通过有线连接的方式将会给室内的美观性带来较大的影响,这种完全通过有线连接的方式只能够在房子设计装修阶段通