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虎居商城分享基于單片機的智能家居防火防盜系統設計

發布: 2019-05-27  |  來源: 四川虎居信息科技有限公司  |  編輯:huju888  |  查看: 64次  |

  

     虎居客服熱線: 400-016-8257  隨著現代電子通信技術的蓬勃發展以及經濟水平的快速提高, 人們對家居安全和家居品質提出了越來越高的要求, 因此設計簡單實用、功能強大的智能家居防火防盜系統意義重大. 本文基于 STC89C51單片機設計了一套智能家居防火防盜系統, 該系統能及時發出危險警報, 提醒用戶迅速對突發情況采取有效措施, 從而及時有效地保證人身安全, 最大程度地降低財產損失.

    1 系統總體設計

    該系統由信號采集模塊、數據處理模塊、中心控制器 STC89C51、聲光報警模塊、環境數據顯示模塊和按鍵控制模塊六個模塊組成. 系統可根據收到的特定指令獲取數據處理模塊和傳感器采集的信息, 此外, 系統自帶的液晶屏能夠準確地顯示環境數據. 同時, 用戶還可根據實際需要, 通過對獨立按鍵設置警戒值進行布防、撤防等. 系統總體設計框圖

     

    2 系統硬件設計

    系統硬件主要由信號采集、中心控制、信號處理、環境數據顯示、外部功能管理及報警等六大部分組成. 利用傳感器采集外部環境信號, 經過數據處理模塊后傳入 STC89C51 單片機, 從而實現對周圍環境信息的識別與處理. 通過獨立鍵盤預設警戒值, 使數據在液晶屏幕上得到顯示. 系統硬件設計電路圖

     

    2.1 信息采集部分

    利用 DS18B20 溫度傳感器(測溫范圍在 0~95 )) ℃ 、MQ-2 煙霧傳感器和紅外熱釋電傳感器對溫度、煙霧濃度等外部環境信號進行采集 , 并將這些信息通過適當地放大穩定處理傳遞給CPU. 以上傳感器具有穩定性強、測量精度高、價格低廉等優點.

    2.2 中心控制和信號處理部分

    STC89C51 主控芯片分別通過其 P1.0 腳、P1.2~P1.5 腳以及 P2.3 腳完成對三個傳感電路的控制, 其中煙霧傳感電路部分還應包括 ADC0832 模數轉換電路, 以達到單片機對氣體信號濃度的識別.

    2.3 環境數據顯示部分

    液晶顯示電路部分使用的是 LCD1602 液晶顯示器, 它是一種最常用的平面超薄顯示設備, 有兩行可進行顯示, 每一行可顯示 16 個字符, 符合系統設計中液晶顯示屏的性能要求. 此時液晶芯片要經過主程序初始化后, 再調用一個 10ms 的延時函數. 單片機以 10ms 為一周期, 處理從溫度傳感器、煙霧傳感器發送過來的信息, 經過 10ms 后將通過電路處理的信息反饋在顯示器上 .

    2.4 外部功能管理及警報部分

    單片機電源可由外部或內部供給, 但兩種供電方式不可同時運行, 若外部電源一旦被切斷, 為了維護系統正常運行, 內部電源將立刻啟動自動供給. 警報電路部分采用蜂鳴器外加 LED 燈以實現報警功能.

    預先對系統設定報警溫度值和煙霧濃度值, 當發生火災時, 溫度或煙霧濃度超出報警值, 單片機將發送高電平信號給報警電路, 蜂鳴器發生鳴叫, 同時 LED 燈亮起, 自動報警功能得到實現. 這套方案是由繼電器產生電磁場吸引和斷開開關來實現的. 在操作報警系統工作時, 按鍵電路是人機交互的一個核心. 其中S1: 設置/保存; S2: 加/布防; S3: 減/撤防.

    3 系統軟件設計

    系統軟件部分主要包含數據處理和顯示模塊. 以STC89C51 單片機為核心, 利用三個傳感器和模數轉換芯片實現數據的采集和處理, 經過單片機程序處理后將數據信號與預設的警界值進行比較. 若這些信號超出預設的警界值, 單片機將發送命令給報警電路進行聲光報警, 同時LCD1602 液晶將其數據顯示出來. 人工交互的功能 [4] , 主要是采用按鍵來控制, 如預設環境警戒值和布防、撤防. 系統程序設計流程圖.

     

    軟件設計主要子模塊介紹:

    (1) 數據處理模塊

    信號處理模塊的程序主要包含: 初始化模塊、接收傳感器采集的數據模塊、選擇放大信號模塊、啟動模數轉換模塊四個模塊. 當程序開始工作時, 首先對系統的各個模塊進行

    初始化, 然后對環境進行檢測, 經傳感器和 A/D 轉換器轉換處理后將數據傳送給單片機, 再進行相應的判斷和比較.

    (2) 顯示模塊

    顯示部分程序要進行初始化的顯示、環境實測數據的顯示、預設警戒值的顯示以及布防、撤防的標志顯示. 其中, 警戒值和布防/撤防均通過按鍵來進行控制, 由此實現人機交互操作.

    4 系統功能實現

    4.1 模擬作品制作

    (1) 將液晶模塊、最小系統模塊、傳感器模塊等焊接好以后, 對系統通電進行實驗與調試. 制作的智能家居防火防盜系統上電后顯示.

     

    (2)  當系統接上電源并按下復位鍵后, 若按下鍵 3, 系統開啟設防, 防盜系統開始工作. 一旦有不法分子入侵時, 接收器收到的紅外信號發生改變,單片機將發送報警信號給報警電路模塊和顯示電路模塊. 此時, 顯示電路啟動, 環境的溫度、煙霧濃度在液晶屏上得到顯示, 同時報警電路啟動, 聲光報警功能得以實現. 紅外熱釋電報警圖.

     

    (3) 焊接時采用洞洞板, 將所有元器件整理完后, 根據 AD 中的原理圖先把單片機最小系統焊接完成并成功上電, 接著焊接液晶模塊, 結合液晶模塊和 CPU 模塊考慮整體布局, 每做完一個模塊就立刻測試其顯示情況, 并針對所出現的問題制定相應措施, 在確定電路的準確性后將作品完成.

    4.2 功能實現

    本系統實現的主要功能如下:

    (1) 利用 MQ-2 煙霧傳感器和溫度傳感器 DS18D20, 實現環境數據的檢測;

    (2) 利用三個按鍵, 實現環境警戒值的設置;

    (3) 利用 LCD1602 液晶顯示當前溫度、煙霧濃度數值, 實現環境數據的顯示;

    (4) 利用蜂鳴器和 LED, 實現聲光報警.

    本系統設計的溫度傳感器能將測量誤差控制在±1℃內, 擁有較高的精確度; 通過三個獨立按鍵的控制, 能夠預設環境的警戒值和布防/撤防; 在進行布防過程中有一定時間的過渡階段, 需要根據實際情況對系統進行調試修改以降低誤報率; 當檢測到環境中的溫度和煙霧濃度超過預設的警戒值時, 系統電路板上的蜂鳴器將發出警報聲, 相應顏色的 LED 燈將被點亮, 從而實現聲光報警功能.

    4.3 系統實現效果評價

    對系統功能進行了分析、拓展和延伸, 其根本目的是使市面大部分家居系統都能夠實現智能化, 具有自動防火、防盜、報警等功能. 通過實驗仿真和對硬件、軟件部分進行調試, 基本達到了系統防火、防盜的功能要求, 可實現對家居智能化管控要求. 實驗結果與理論分析基本吻合, 表明該設備在技術上有一定智能性和可靠性 .

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