宿舍智能防盗防火报警系统.doc
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F甲2210
2010年山东省大学生
电子设计竞赛
宿舍智能防盗防火报警系统
设计单位：
聊城大学设计者：
指导老师：
2010年9月20日目录
一．系统方案整体设计思路 1
二．方案论证与比较选择 2
2.1主控制处理器的选择 2
2.2宿舍与值班室的通信方式的选择 2
2.3有无线传感器的选择 3
2.4贵重物品检测方案的选择 4
三．模块技术指标 5
3.1烟雾传感器 5
3.2热释电人体红外感应模块 5
3.3无线收发器 5
3.4TCP模块eth2232B 6
四．方案设计及实现 6
4.1硬件部分 6
4.2软件流程图 8
五．整套系统测试 10
5.1测试项目 10
5.2.测试结果（数据、现象） 11
六．总结 11
参考文献 12
附录 13
摘要：
本系统采用宏晶公司的STC89C52、STC11F32XE单片机作为主控制器，设计了一套多种传感器、两种报警通信方式系统，可实现异地监控多个宿舍。
该系统应用于学生宿舍楼宇，能自动监控宿舍内的安全情况，正常反应宿舍人员的出入情况及人数的记录。
当宿舍没有人的时候，提醒锁门。
当火情、贵重物品失窃等事故发生时能立即发出报警和求助信息。
解除报警，需输入正确的密码方可。
整个系统符合人的逻辑思维，便于操控。
经测试，完成了本届大学生电子设计竞赛中F题所要求的各项指标且运行可靠。
关键字：
报警系统单片机安防异地多点监控
Abstract：
ThesystemusesmacrocrystalcompanySTC89C52,STC11F32XEMCUasthemastercontroller,designedavarietyofsensors,twoalarmcommunicationsystem,remotemonitoringcanberealizedmorequarters.Thesystemusedindormitorybuildings,canautomaticallymonitorthesecuritysituationinsidethehostel,staffquartersandoutthenormalreactionconditionsandthenumberofrecords.Whennoonedormitory,whenremindedtolockthedoor.Whenfire,theftandothervaluableswhentheaccidentoccurredandrequeststoimmediatelysendwarningmessages.Liftthealarm,berequiredtoenterthecorrectpassword.Thewholesystemconsistentwithhumanlogic,easytocontrol.Thetest,completedinthecurrentFUndergraduateElectronicDesignContestoftheindicatorsrequestedbytitleandrunstableandreliable.
Keywords:
AlarmSystemmcuSecurityMulti-pointremotecontrol
宿舍智能防盗防火报警系统
一．系统方案整体设计思路
每间宿舍采用STC89C52单片机作为控制核心，利用烟雾传感器和热释电人体红外传感器将物理信号转换成电信号送给当地STC89C52单片机进行处理，STC89C52单片机将处理结果通过无线收发器XL02-232AP1或是以太网输送给值班室STC89C52单片机或是PC端。
值班室STC89C52单片机或是PC端通过无线收发器XL02-232AP1或是以太网传输监控命令。
本系统实现远距离网络监控、报警、储存、显示等，通过键盘输入进行解警。
通过液晶可以显示近几天的宿舍状况。
热释电人体红外传感器
热释电人体红外传感器
烟雾传感器
贵重物品检测电路
STC89C52单片机
灯光报警
无线收发器XL02-232AP1或是以太网
电源
图1分立于各个宿舍的安防器
4*4键盘
无线收发器XL02-232AP1或是以太网
STC11F32XE单片机
灯光报警
电源
LCD12232液晶显示屏
图2值班室监控器
如何提高系统的稳定性，减少误报率是系统设计的关键。
如何正确，准确的检测出贵重物品的进出时系统设计的难点。
二．方案论证与比较选择
2.1主控制处理器的选择
方案一：
选用宏晶STC89C52单片机。
该单片机具有以下硬件资源：
8位CPU,片内振荡器；8KB程序存储器（ROM）；256B数据存储器（RAM）；32个可编程的I/O线（4个8位并行I/O端口）；可寻址64KB片外数据存储器空间、64KB外部程序存储器空间的控制电路等优点。
方案二：
选用宏晶STC11F32XE单片机。
该单片机具有以下硬件资源：
增强型8051内核，速度比普通的8051快8~12倍；具有STC89C52单片机的一切优点；双串口（可在P3与P1之间任意切换）。
由于考虑到分立在宿舍需要处理的任务比值班室的任务要少，决定宿舍主控处理器选择宏晶STC89C52单片机。
而值班室的主控处理器采用宏晶STC89F32XE单片机。
以便其实现多个串口之间的通信。
2.2宿舍与值班室的通信方式的选择
方案一：
采用高端CPU利用传统地总线（485、C-BUS总线）进行信息传输。
搭建宿舍楼宇内安放系统。
方案二：
利用有线电话DTMF通信、GSM无线通信蜂窝网络搭建远程监控。
方案三：
采用无线收发器XL02-232AP1，该无线收发器能实现1.2KM的通信距离。
该无线收发器具有半双工。
方案四：
采用以太网来通信。
具有相当高的数据传输速率（目前已达到100Mb/s），能提供足够的带宽；由于具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP很容易集成到IT（信息技术）世界；能在同一总线上运行不同的传输协议，从而能建立企业的公共网络平台或基础构架等优点。
比较：
方案一，该设计智能化含量高、控制相当准确；但是施工工程量很大。
一般得根据相应户型量身定做，不便于移植应用或宿舍普及应用。
应用对象只能是高等公寓住户。
该方案不符合我们的要求。
方案二：
该设计科技含量高、施工工程量较方案一有所减少。
无须专门布线，可移植性好。
但是该方案将占用电信信道，造成资源浪费。
方案三：
网络通信采用无线收发器，使得组建局域网更为简单可行。
并且这些技术现已很成熟，相应地控制传输采用无线数据传输技术，这样就可以免去相应地工程布线，可以任意移植应用，适合任何用户应用。
节约了资源的浪费。
坚持走可持续发展道路。
方案四：
如今互联网在宿舍已经普及，宿舍楼在施工时就给每间宿舍布下网络线及留出网络接口。
本方案还有一个优点，可以直接和值班室的电脑专用软件进行通信。
值班人员可以轻松监控各个宿舍的安防情况。
通过以上比较，方案三和方案四适合比较符合宿舍这个房间数众多、布控复杂度高等要求。
2.3有无线传感器的选择
方案一：
采用现成的无线烟雾传感器、热释电人体红外传感器。
因为采用无线通信方式，可以省去不少布线的麻烦和移动性强等优点。
但是该传感器都是采用PT2262编码芯片，其可实现6561种地址码，即可以实现6561个不同传感器单独使用。
但是每间宿舍都会安装多个传感器，而且一个宿舍楼里的房间数众多，难免能满足不会发生报警器的误报和乱报。
方案二：
采用有线的烟雾传感器、热释电人体红外传感器。
该方案虽然各个传感器与主机之间需要布线。
但是宿舍空间小，布线工作量较少。
一旦安装好传感器之后，一般不对其移动。
通过以上比较，方案三更加适合在宿舍装置。
2.4贵重物品检测方案的选择
方案一：
采用条形码
方案二：
自己设计一个发射电路及检测信号的电路。
要求发射电路辐射范围在0.5~1m内，即装有发射电路的贵重物品一旦进过门口，就能被安装在门边缘的接收器接收到信号，产生一次报警信号，并记录。
逻辑关系为：
进入宿舍为0，带出宿舍为1.根据Boolean关系，便可知道贵重物品的进出情况。
图3贵重物品发射机电路图
图4贵重物品检测电路
三．模块技术指标
3.1烟雾传感器
感烟火灾探测器采用特殊结构设计的光电传感器，SMD贴片加工工艺生产，具有灵敏度高、稳定可靠、低功耗、美观耐用、使用方便等特点。
电路和电源可自检，可进行模拟报警测试。
其报警灵敏度范围为0.001%-20%obs/m（0.0003%-6.10%obs/ft），属于极早期烟雾探测报警设备。
它能够在火灾的极早期阶段对浓度或高或低的烟雾进行可靠的探测。
3.2热释电人体红外感应模块
ME003人体感应模块工作电压范围:
DC4.5-20V
静态电流<50uA电平输出高3.3V/低0V
触发方式:
L不可重复触发/H重复触发
延时时间:
5-200S（可调）可制作范围零点几秒-几十分钟
封锁时间:
2.5S（默认）可制作范围零点几秒-几十秒
电路板外形尺寸:
32mm*24mm感应角度<100度锥角
感应距离:
7米以内。
满足电子设计竞赛所要求的5米距离。
工作温度-15-+70度感应透镜尺寸直径:
23mm（默认）
3.3无线收发器
UART接口半双工无线传输模块，可以工作在433M段。
符合欧洲ETSI（EN300-220-1和EN301-439-3），满足无线管制要求申请频率使用许可证。
XL02-232AP1的各项参数如：
输出功率、串口速率、工作频率、产品关参数可以通过软件设置，客户如无特别说明模块默认参数为96008N1。
1.2千米传输距离。
工作频率在428.8－435.1MHz，（默认433.92MHZ）可设置ID：
范围0－65535,默认ID:
12345。
串口速率1.2K---38.4KBPS.（默认9.6KBPS）
3.4TCP模块eth2232B
整合度高，只需外加一个RS-45连接器即可实现以太网联接
10/100M自适应网络，最高230Kbps速率串口
支持TCP、UDP、APR、ICMP和DHCP协议
内部高达32k缓存作为TCP/IP通信缓存
功耗少于250MA。
信号：
RXD、TXD速率：
100Mbps
工作方式：
全双工或半双工
四．方案设计及实现
4.1硬件部分
4.1.1值班室安防监控器原理图
该部分电路主要负责宿舍楼各个宿舍的安防总监控任务。
其以单片机STC11F32XE为核心，外扩展有LCD12232、4*4矩阵键盘、存储器ATM24C02、报警电路、无线收发模块或TCP模块。
注：
使用无线通信方式与以太网通信方式的切换简单，只需将相应通信模块接在“无线收发模块、以太网模块接口”上，系统自行切换。
电路如图5.
图5值班室安防监控器原理图
4.1.2宿舍安防监控器原理图
该部分的安防监控电路，主要负责各个宿舍的安防和时时监控、报警等任务。
其以单片机STC89C52为核心，外扩展无线收发器、以太网模块，热释电红外人体感应器1，热释电红外人体感应器2，烟雾传感器等组成的安防监控器。
电路如图6.
图6宿舍安防监控器原理图
4.2软件流程图
4.2.1值班室安防监控器软件流程图开始
液晶屏显示
欢迎词
警情？
查看？
报警、记录
查看安防情况
密码解防？
密码正确？
控制？
密码正确？
布防、撤防
Y
Y
Y
Y
Y
N
N
N
N
N
Y
解除报警
图
4.2.2值班室PC端软件流程图
欢迎界面
查看进出人数
查看火灾次数
查看失窃次数
布防、撤防
相应宿舍查看、操作界面
登陆界面1输入密码
Y
N
登陆界面2
输入密码
Y
N
N
值班室查看、操作界面
查看进出人数
查看火灾次数
查看失窃次数
布防、撤防
解除报警
TCP设置
退出监控界面
4.2.3宿舍安防监控器流程图
开始
警情？
监控命令？
现场报警、通知值班室
处理监控命令
值班室解防？
解防
Y
Y
Y
N
N
N
五．整套系统测试
5.1测试项目
5.1.1人体检测：
设备启动10秒后，当人体进入热释电红外感应器感应范围内，从机自动声光报警，并向值班室总机发送报警信号。
5.1.2烟雾传感器：
设备启动10秒后，当把烟雾收集瓶打开，并移动至烟雾传感器附近。
延时3秒之后自动声光报警，并向值班室总机发送报警信号。
5.1.3键盘解防：
当设备处于声光报警状态时，在值班室总机或是值班室PC软件输入服务器密码，便解除声光报警。
5.1.4异地监控：
将值班室总机移动到隔壁房间或是宿舍楼外，当宿舍内的报警器发出报警信号，总机任然可以接收到，并声光报警。
5.1.5宿舍人员的进出情况及人数的记录：
通过总机键盘输入密码进入操作相应查询界面，液晶屏以汉字提醒方式显示。
并可退出当前项查看，转而去查看其他项记录。
优为人性化。
5.1.6宿舍无人提醒锁门：
当服务器查询到宿舍里的人员为0时，自行发出声光报警信号。
5.1.7人体检测范围5米左右：
设备启动10秒后，人直线与热释电人体红外感应器最大距离（米尺测量）7.56米。
5.1.8记录最近几天的宿舍安防情况：
通过在值班室总机或是值班室PC机专用软件输入房间号及该房间的密码，即可查询到该房间最近几天的安防情况。
如火情次数、盗窃次数等。
5.1.9网络控制，监控多个宿舍：
已经做好成品有一个总机和两个分机，及一套PC软件。
可以通过无线形式或是互联网进行监控。
5.1.10贵重物品进出情况的检测：
自行设计一套无线发射和接收电路，分别位于贵重物品的礼盒或是包装盒中和宿舍门口附近。
由于无线发射功率小，对人体辐射小，辐射半径仅为0.5米，减少了误报率。
5.2.测试结果（数据、现象）
要求
人体检测声光报警
烟雾检测声光报警
密码解防
异地监控
无人提醒锁门
人体检测范围5米
纪录最近几天安防情况
网络控制，监控多个宿舍
贵重物品检测
结果
完成
完成
完成
完成
完成
7.65米
完成
完成
完成
六．总结
通过四天三夜地紧张电子设计，终于完成了作品的设计和实物的制作。
该宿舍智能防盗防火报警系统不仅很好地完成电子设计竞赛F题《宿舍智能防盗防火报警系统》的基本要求，而且完美的实现了4个发挥内容。
但因为时间紧迫，难免有一些地方需要改进，系统需要再次优化。
经历过这次紧张的比赛，体会到成功的来之不易。
也磨练了自己。
提高了自己的独立思考动手能力和团队协作精神，及队内任务的分配能力。
这对于我们将来的学习工作也会有很大的帮助。
参考文献
[1]魏立峰，王宝兴.《单片机原理与应用技术》.北京：
北京大学出版社，2006.8
[2]胡汉才.《单片机原理及其接口技术》.北京：
清华大学出版社，2004.2
[3]张洪润，张亚凡.《传感技术及应用教程[M]》.北京：
清华大学出版社.2005.7
[4]严飞，姜源等。
《妙用电子模块222例》.北京：
中国电力出版社。
2006
附录
-13-
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