摘 要

目前，随着人们生活水平的不断提高，他们对于自己的居住环境的安全性越来越重视，传统的依靠防盗门防盗窗的住宅防盗系统已经不能满足现代人们对于自身居住环境安全的需要。而随着科技的不断进步，智能化的防火防盗报警系统因为他们的高效性和可靠性迎合了现代人们的需求，逐渐登上了舞台，所以将他们应用于人们的日常生活为人们的人身安全提供可靠的保证也是大势所趋。

所以本文将致力于设计一种高效率，可靠性高并且硬件费用比较低的防火防盗系统，提高其经济性和可操作性，使其能够更好地应用于人们的生活中，更好地为人们的人身和财产提供更好的保障。本设计以单片机为主体并且采用模块化的设计思想，将复杂的系统分散进行模块化的设计，使得设计思路简单化，最后将各个模块进行组合来达到所需要的防火防盗报警的目的，主要包括传感模块、键盘模块、主控模块和报警模块等，提高了系统的可靠性与安全性。传感模块主要是对于火灾发生时环境温度和气体浓度的监测还有对红外线辐射的监测，在温度的监控方面应用补偿型的软件，增强了系统的响应速度和精度；键盘模块主要是利用行列式矩阵键盘，通过设置密码并且进行操作时需要输入密码的方式来提高系统的安全性；报警模块主要是由蜂鸣器和信号灯构成，起到预警和提醒的作用。选用性价比较高的元件提高其经济性，简化电路设计提高其可操作性。最后经过仿真调试后，系统能够满足基本的防火防盗功能，达到了预期的目的。

关键词：智能化 防火防盗 可靠 模块化

abstract

At present, with the continuous improvement of living standards, they pay more attention to the safety of their living environment, rely on traditional residential anti-theft system anti-theft door anti-theft window has been unable to meet the modern people for their own living environment safety needs. With the continuous progress of science and technology, intelligent fire alarm and alarm system because of their high efficiency and reliability to meet the modern needs of the people, gradually entered the stage, so they will be used in people's daily life to provide a reliable guarantee the personal safety of people is also represent the general trend.

So this paper will be devoted to the design of a high efficiency, fire alarm system of high reliability and relatively low hardware cost, improve its economy and operability, which can be better applied in people's life, to better provide better protection for people's life and property. Design of the single-chip design as the main body and the module design, distributed modular complex system, makes the design simple, the modules are combined to achieve the required fire anti-theft alarm purpose, including sensor module, keyboard module, main control module and alarm module and improve the reliability and safety of the system. The sensing module is mainly for fire monitoring environmental temperature and gas concentration and the infrared radiation monitoring in the monitoring application type temperature compensation software, enhanced the system response speed and accuracy; the keyboard module is mainly using the determinant of the matrix keyboard, to improve the security of the system by setting the password required to enter a password and operation mode; alarm module is mainly composed of a buzzer and a signal lamp, an early warning and reminder function. Select cost-effective components to improve its economy, simplify circuit design, improve its operability. Finally, after simulation debugging, the system can meet the basic fire protection and anti-theft function, and achieved the desired goal.

Key words: intelligent fire protection; reliability; modularization

目录

摘要 I

abstract II

第1章绪论 1

1.1引言 1

1.2研究目的和意义 1

1.3国内外研究现状 1

第2章系统总体方案设计 4

2.1系统的基本组成 4

2.2系统的工作原理 5

第3章系统的硬件设计 7

3.1防盗模块的设计 7

3.2防火模块的设计 8

3.2.1温度监测部分 8

3.2.2气体监测部分 9

3.3报警模块的设计 10

3.4显示电路设计 11

3.5键盘密码设计 13

3.6存储模块的设计 13

3.7单片机模块的设计 14

第4章系统的软件设计 15

4.1主控模块 15

4.2键盘密码模块 15

4.3温度模块 17

4.4烟雾模块 18

第5章系统仿真调试 20

第6章总结展望 22

致谢 23

参考文献 24

附录一 25

附录二 26

第1章绪论

1.1引言

改革开放以来，我国经济飞速发展，人们生活水平不断地提高。特别是近年来城市化进程的加快，我国的城市居民越来越多，所以就有很多现代化住宅小区拔地而起，但是这背后也带来了许许多多的安全问题。首先，现代化科技的进步给人们带来了很大的便利，比如天然气和家电设备的使用虽然让人们享受到了便利，但是同时也很容易引起很多安全事故比如火灾、爆炸等，所以，为了更好地享受科技进步给我们带来的便利，我们就需要一种能够很好地监测和预防各类灾害发生的设备。其次，由于很多人涌入城市导致很多人口问题，盗窃抢劫的问题也是日益严重，传统的防盗门和防盗窗等设备虽然能够在一定程度上减少这类事件的发生，但是由于其不能够提供及时有效的信息而导致损失不可避免，也就是说其实时性是不够的，不能够及时地反馈信息给住户来尽量减少损失的发生。所以基于以上两点，我们可以知道现在需要一种能够对灾害和盗窃进行实时监测和预防的设备来更好的保证住户的人身安全不受损害。

而随着近年来智能系统的不断发展，使得智能系统能够更好地应用于人们的日常生活之中。目前，智能化住宅不仅是人们出于对自身安全的考虑，也是国家未来住宅的主要发展趋势。国家建设部对于住宅的安全防范是有规定的[1]，其中就包括的住宅防火和防盗的要求。因此，防火防盗系统在将来要实现智能化是必然的。

1.2研究目的和意义

前面我们已经知道，安全的防范系统智能化已经是未来的趋势，而其中所包含的防火防盗系统也是其热点所在，所以本文研究的主要目的是设计一种廉价而高效的智能的防火防盗报警系统，使其能够很好地应用于人们的日常生活之中，这具有很高的现实意义。

本文主要运用模块化的设计思想，将整个防火防盗系统分为以下几个分散的模块给出相应的设计思路，主要的设计模块有信息收集的模块、信息传递处理的模块、报警的模块和键盘控制模块等，然后再将各个模块进行组合。研究的内容主要就是用户对于系统的可操作性，还有硬件的选型和整个系统的性价比也就是其能够进入普通家庭的可能性，还有就是系统的软硬件设计包括电路的连接和软件的编写，最后就是对整个系统进行仿真分析以验证其可靠性。

1.3国内外研究现状

随着现代科技的不断进步，在我们的日常生活中各种高科技产品已经随处可见应用于各个领域。而经济的不断发展也带来了很多的人口问题，特别是一些会使用高科技来进行作案的犯罪分子，使人们的人身以及财产安全不能够得到充分的保证。传统的安全防范系统已经不能够满足人们的需求，所以我们需要引进一些高科技手段对犯罪分子进行防范来减少我们的损失，使得不仅能够及时有效的监控防止犯罪行为的发生，更能够为破获案件提供有效的线索和确凿的证据，称之为技术防范[2]。同时由于天然气和各类电器的使用，导致很多非人为的灾害发生，而如果能够很好的提前检测出来的话就可以有效的防止这类意外的发生。所以实现住宅的智能化是当前的迫切需要，也是未来发展的必然。现在所说的住宅的智能化主要包括安全、通信、保健和管理四个方面的内容，也就是通常所说的4A系统[3]。而所谓的智能化住宅系统就是通过计算机和通信系统将各个子系统连接起来集中控制管理和调配，使人们能够充分享受安全舒适的居住生活环境[4]。也就是说建立一个系统，使其能够对住户住宅所发生以及未发生的各类安全问题进行有效的监测和预警，从而提高住户的居住环境的安全性，使其能够更放心的居住。对于防火报警系统来说，其主要的工作原理就是通过对室内温度和室内的气体以及颗粒浓度通过传感器来进行监测，同时反馈给上位机进行实时的判断，来判别其是否有可能是有火灾发生或者将要发生，同时对报警系统发出信号，使其按设定作出相应反应。而防盗系统则主要是根据人身体所具有的温度以及所辐射出的红外线进行监控，传感元件将接收到的信号反馈给上位机，来判断是否有外来人员的入侵，如果有人入侵的话则启动报警系统进行报警。所以整个防火防盗报警系统的准确性和可靠性不仅取决于系统的处理分析信息的能力，更重要的是传感元件能够为上位机提供准确有效的数据信号。因此提高传感元件的准确性和精确性是提高整个系统准确性的关键之处。

目前，在一些比较发达的国家像美国、德国、英国等一些发达国家，其安全防范已经形成了规模。像一些在这方面比较先进的公司如西门子楼宇科技公司[5]，根据其客户的具体情况推出了GuartoEasy新型安全防范系统[6]。使用了多种方式进行信息的收集和报警，实现了全方位地监督住宅环境。同时又采用总线型的接线结构，能够适应各种各样的环境，扩大了其适用范围。

反观我国现在的情况，智能化的防火防盗系统虽然有了一定的发展，但是相对于上面提到的那些发达国家来说还是有一定的差距的。虽然我国对于住宅的安全防范是有一定的要求的。但是由于条件有限以及一些当地的情况，导致了现在一般的住宅区并没有像规定的那个样子，还是以传统的防盗窗、防盗门作为最主要的防盗措施，并且关于防火的知识水平以及重视程度远远没有达到应有的水平，并且由于有了防盗窗和防盗门在火灾发生时却成为了一种逃生的障碍，同时现在在家中的多是老人和儿童，这就更加的加大了火灾的发现难度，其隐患程度也将大大增加，而且国内居民和有关部门对于火灾的预防力度也不够。所以现在所需要的是一种能够在室内有多种传感器来比较可靠准确的为上位机提供信息，同时也要加强主机的功能，使其能够更好地实现人机交互，操作简单易于人们操作和使用。同时也应当能够实现远程监控，在家里没有人的情况下对于家中突发的意外情况能够更好地了解和处理，即需要一种比较完善的防火防盗系统来对家中情况进行很好的监控反馈。近几年来我国也有一股智能化住宅的热潮，但并不是所有的地方都有发展，其主要是一北京、上海、广州和深圳等一些比较发达的城市中，这些城市不仅能够代表当今中国的现状，而且这一些城市有一些比较好的资源，所以可以看作是国内智能化住宅的一些试点。现在对于一些比较豪华的居民区，他们的安全防范系统还是相当好的，就像大连市华乐一环海花园住宅区对于住宅的智能化应用还是比较多的，不仅有智能化的电子栅窗和门禁还能够紧急呼救和解除警报的功能，而且还有不间断的供电系统，提高了系统的实用性。总的来说还是比较完备的一套家庭安防系统，只是其还没有深入各家各户,而在未来能否实现住宅智能化将会成为一个居民小区是否能够有能力更好地保证人们的生活安全的指标。

第2章系统总体方案设计

2.1系统的基本组成

目前在不考虑经济和可靠性的条件下，实现家庭住宅防火防盗系统已经不是什么难事。而在我国虽然市场需求比较大，但由于其经济性和可靠性并不能是大多数居民满意，所以我们在进行设计时要充分地把经济性和可靠性考虑进去。本次的智能化住宅防火防盗系统的设计主要是从可操作性、可靠性以及经济性三个方面来进行研究和设计，从而最终确定可行方案。首先在不考虑具体硬件的条件下，智能化住宅防火防盗系统应该满足以下几点要求：能够准确地监测室内的温度的高低以及需要的几种气体的浓度，能够实时的反馈给中央处理器，并且在其高于设定值时能够及时准确的反馈给处理器，方便处理器对环境作出及时的反应，因此对于传感器的灵敏度有一定的要求。其次处理器应当有能力处理好各个传感器所发出的信号，并且对信号具有快速反应的能力，同时提高其准确性也是至关重要的。第三，为了提高系统的保密性，应该具有密码系统，采用密码控制开关机即开关系统都需要输入密码才能够进行后续操作，同时可以通过密码来解除因误报而导致的警报器工作，由于有密码的存在可以防止一些别有用心的人进行操作。最后就是为系统的运行过程中可能出现的各种问题进行预防，比如断电问题就是经常遇到的问题，因此必须有备用电池在断电后能够持续的为系统提供电量来保持系统的正常运行。

根据前面所说的几点系统的要求，我们首先可以将系统的组成框图画出来，然后通过模块化的思想再将各个模块的元器件进行具体的选型和电路图的绘制，最后将各个模块汇总起来，再通过分析将系统软件流程图画出来，最后将软件编写出来，通过仿真软件proteus对系统设计进行仿真以验证其可靠性与准确性，从而来验证本次设计的可行性。所以，本次的系统设计组成框图如图2.1所示：