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• 本文标题：基于51单片机的智能家居报警系统.doc
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• 内容摘要：本科毕业设计，论文， 基于51单片机的智能家居报警系统 SmartHomeAlarmSystemBasedOn51SingleChipMicrocomputer 院，系， 计算机学院 专业 电子信息工程 班级 16级电子三班 学号 16210420313 学生姓名 罗晓龙 指导教师 林瑾 提交日期 2020年3月12日 毕业设计，论文，原创性声明 本人郑重声明，所呈交的毕业设计，论文，，是本人在指导老师的指导下，独立进行的设计，研究，工作及取得的成果，论文中引用他人的文献数据图件资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人已经发表或撰写的作品及成果。对本文的研究作出贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业论文作者，签字，，签字日期，年月日 成绩评定 成绩项 论文成绩，， 比例 分 指导教师 30% 评阅教师 20% 答辩成绩 % 总评成绩 ，毕业设计，论文，成绩百分制评定。答辩的低于，则该毕业设计，，成绩。  随着网络和信息技术的飞速发展以及生活水平的提高，现在的社会有了很大的发展，信息化的概念已经越来越贴近我们的生活。伴随着社会的发展，家庭安全问题也被更加重视了。所以大家对家庭的安全问题会更加在意更加担心，如今的防盗报警系统越来越多，但是现在普遍的安全防盗系统都是没啥功能且无法自动报警。然而本设计使用了多种超强功能的探测器互相融合组成了本性价比极高的智能家居报警系统。探测器采用的型号为，温度探测器DS18B20烟雾探测器MQ2红外人体探测器HCSR501。本系统是在电话网络的基础上，利用单片机语言来进行软件设计，采用SIM800L模块指令执行速度更快，存储空间更小，报警精确可靠，安装和操作也比较简便。 本系统将采用51单片机作为主控，制作一个基于GSM短信模块的智能家居报警的模拟系统，出发点是加强现今家庭安全，让生活更舒适安心。本系统各传感器检测到超过系统设定数值时通过GSM短信模块发送警报简讯到指定手机号码上。 关键词，智能家居报警单片机安全 Abstract  Withtherapiddevelopmentofnetworkandinformationtechnologyandtheimprovementoflivingstandardsthecurrentsocietyhasmadegreatprogressandtheconceptofinformatizationhasbecomeclosertoourlives。Withthedevelopmentofsocietyfamilysafetyhasalsobeenpaidmoreattention。Thereforeeveryonewillbemoreconceedaboutandworryaboutthesafetyofthefamily。Todaytherearemoreandmoreantitheftalarmsystemsbutnowthegeneralsecurityantitheftsystemhasnofunctionandcannotautomaticallyalarm。Howeverthisdesignusesavarietyofsuperpowerfuldetectotomergewitheachothertoformacosteffectivesmarthomealarmsystem。Themodelofthedetectoris:temperaturedetectorDS18B20smokedetectorMQ2infraredhumandetectorHCSR501。ThissystemisbasedonthetelephonenetworkusingthesinglechiplanguagetodesignsoftwareusingSIM800Lmoduleitructionexecutionspeedisfasterthestoragespaceissmallerthealarmisaccurateandreliableandtheitallationandoperationarerelativelysimple。 Thissystemwilluse51singlechipmicrocomputerasthemaincontroltomakeasimulationsystemofsmarthomealarmbasedonGSMshortmessagemodule。Thestartingpointistostrengthenthesafetyoftodayshomeandmakelifemorecomfortableandatease。WheneachseorofthissystemdetectsthatitexceedsthevaluesetbythesystemitsendsanalarmmessagetothespecifiedmobilephonenumberthroughtheGSMSMSmodule。 Keywords，smarthomealarmmicrocontrollersecurity 目录 第一章绪论 1 1。1研究背景及意义 1 1。2论文主要研究内容 3 第二章相关理论分析 4 2。1智能家居报警系统的相关分析 4 2。1。1GSM介绍 4 2。1。2传感器介绍 4 2。2功能需求 5 第三章总体设计分析 7 3。1概述 7 3。2硬件设计 7 3。3软件设计 10 第四章智能家居报警系统的测试 16 4。1系统功能测试 16 4。1。1测试过程 4 4。1。2测试结果 4 第五章项目总结 18 结论 19 参考文献 24 致谢 25 附录 26 第一章绪论 1。1研究背景及意义 随着互联网络和移动信息通讯技术的快速进步以及人们生活物质水平的逐渐小康，现在的网络社会已经有了很大的进步。信息化的这个概念已经越来越多地贴近我们的日常生活智能家电已经逐渐遍布了大多数的居民家庭之中，所有这些的持续发展最终必将为现代人的日常生活带来更多便利，跟随着现今中国社会的高速经济发展人们对居家氛围家居物业人身的安全的防护要求也愈来愈比如家庭医疗健康监护工厂日常运作商务文化表演等等活动甚至或者是在生物科学实验等很多领域都可以得到很好的推广应用所以未来的安全抢盗防护技术研究发展方向将来会是，基于GSM模块的智能家居防盗报警系统。 目前许多普通百姓对智能家居报警系统还不是很熟悉。当今的一些智能家居报警监控系统要么功能单一不易使用要么价格昂贵，使得一些经济条件承受能力有限的家庭望而却步。因此，如何有效构建安全高效低成本的智能家居安全报警监控系统，保护每个家庭的安全，减少自然灾害的频发，是当前亟待解决的重大问题。基于此功能，本课题设计了一种简单便携式的小型智能家居安防报警器安防模拟系统，可以有效满足我市独户居民的安防报警需求，为居民的生活和生活提供一个可靠的安全保障。 以后将还会朝更新和智能化的方向不断发展将增加智能区域报警管理faceid虹膜识别语音报警提示自动拍照报警远程控制等智能技术。通过无线网络的数据加密以及数字签名可以有效保障警情数据更加安全使有关警情的信息传递更为迅速更为可靠。 在各种自然灾难中火灾可能是目前世界上火灾发生人次频率比较高的一种自然灾害几乎每天都能在更多类似的社交网络平台上及时看到这种灾情。而看到欧洲以及北美地区虽然它们发生的重大火灾次数较多但是为何他们死亡受伤的人数却反而要少呢，这与欧美发达国家的人民过日子的品质水平和他们对于灾害的应对态度与技术以及应对的专业设备息息相关相比较而言亚洲地区虽然发生重大火灾死亡次数相对较少但每一次事故带来的伤害都是毁灭性的这就与亚洲地区经济社会的发展完成程度还不够消防意识不强以及设备不够先进等诸多因素存在密不可分。随着国民经济和社会城市基础建设的快速健康发展现在每一座喧嚣的城市几乎都是高楼林立，然而越是繁华，发展得越是迅速的地方火灾的安全隐患也会大幅度增加，一旦这些大型建筑着火，那对此类大流量城市的人们造成的伤害几乎可以说是毁灭性的。 人们不易及早发觉重大火灾的早期处理特征在如今这个忙碌的现代社会中人们甚至可能会因为对一些小小件事情的处理疏忽而容易引起重大火灾。而温度传感器和烟雾浓度传感器不仅可以快速准确地收集天气信息，以准确分析现场是否可能发生大火，还可以最大程度地降低火灾造成的经济损失的风险，甚至扑灭其火灾征兆。这些对于安全预防和有效减少重大火灾自然灾害，保护公民的人身安全和生命财产安全具有重要的技术意义，具有重大的经济和社会效益。 当各种可见光和易燃物品燃烧时，火焰将以以下形式迅速显示，首先，它将点燃以产生各种燃烧气体，然后会产生烟雾。在燃烧条件下，它可以迅速到达整个火场，产生各种火焰，发出各种可见和不可见光，并散发大量热量，从而导致燃烧环境中的温度迅速升高。在火灾处理过程中，初期和阴燃两个火灾阶段需要更长的时间，尽管会产生大量的烟雾，但火灾环境中的温度并不太高若没有探测器就认为应该从此两个阶段之后开始继续进行温度探测就这样可以防止火灾危险损失范围局限在最小的温度可持续损失温度范围内。火焰受到燃烧后迅速横向伸展产生大量的辐射热量并使得周围环境中的温度迅速升高如果我们能将这时候所能够做的探测应用到有效地控制温度升高值就已经可以比较及时地有效控制此次火灾。起火过程的曲线如图1。1所示。 图1。1起火过程图 1。2论文主要研究内容 基于家居社会和家庭经济发展方面的不同需求本研究课题项目旨在研究开发一个同时能够对家居监测点实时进行监控报警的新型智能家居监测报警系统。本智能家居报警系统硬件的流程是首先采集探测到的数据然后将数据转化为系统语言，之后再做判断来处理，最后根据处理的结果选择是否要报警。该硬件设计主要包括系统硬件和相关软件设计两个部分，是以51单片机为中心所构建的一个系统。 利用51单片机将显示器各种传感器蜂鸣器发光二极管等各个模块结合在一起。这样的安装产品更稳定可靠安装过程调试与维护使用也比较方便比如振动探测器采用可调振动频率可防电磁破坏探测器与家用主机进行无线连接等等非常大限度地将产品的安装过程变得简单使得各种年龄段的家庭用户都能轻松学会安装。在以优秀的品质为基础的前提下，最大化实现系统使用的简洁性，让每一位用户都能轻松上手，完美控制。 第二章相关理论分析 2。1智能家居报警系统的相关分析 2。1。1GSM介绍 本产品是一款基于GSM的智能家居防护系统，它的空中多址接口技术采用了同时分多址接口技术。GSM符合标准的网络设备当前预计全球移动蜂窝在移动通信设备市场占有率高达80%以上。 GSM标准是目前国际应用最为广泛的一种移动电话通信标准。据统计已经有两百多个国家都在使用，其中用户数量就已经突破十亿人了。GSM较之它以前的数字标准最大的不同点就是它的信令和所有语音电话信道都完全是数字式的因此现在GSM被广泛看作和它是第二代数字移动电话标准系统。这可能说明你的数字通讯从很早就已经将它构建到一个系统中。 从短信用户体验的角度来看，GSM用户的主要优势在于，短信用户通常可以在更高的普通数字免费语音短信质量和较低的通信成本数字短信之间做出正确的选择。网络通信运营商的最大优势之一是他们甚至可以根据不同市场的客户需求定制其标准设备以进行配置，GSM设备作为开放标准设备提供了更简单的互操作性。这样，该标准完全允许中国网络电信运营商提供中国漫游电话服务，并且所有用户都可以在世界的每一个角落享受到他们带来的服务。 2。1。2传感器介绍 温度传感器采用的是型号DS18B20，它的工作原理是它是低频温度谐波系数晶体振荡器的温度振荡脉冲频率信号受谐波温度脉冲的影响较小。送至温度计数器1后，晶体振荡器的高频温度振荡系数随磁场温度值的变化而明显变化。因此，由晶体振荡器产生的振荡信号作为温度计数器2的高频脉冲信号输入。获得的固定温度值的固定位数随仪器的分辨率及其在温度变化期间的温度延迟转换时间而变化。快速的温度转换从两秒减少到七百五十毫秒。它的硬件输出信号是温度数字信号。具有硬件尺寸小，接线方便，硬件维护费用低，抗干扰能力强，精度高的特点。 烟雾气体传感器采用的是型号MQ2，它的材料为SnO2半导体气体敏材料。在200300摄氏度下，空气中氧气发生分子运动与二氧化锡发生反应，并形成氧的负离子吸附，这大大降低了材料中的电子密度，从而可以大大提高其原始电阻值。假如颗粒之间的界面处的势垒由于烟雾的振动而被接收或改变，则可能直接导致颗粒表面的电导率发生较大变化。使用这一点可以直接获取有关此回路中是否存在烟雾的相关信息。导电率的大小将与烟雾浓度形成正比，当其的输出越低模拟信号的输出就会越大。 红外人体检测器采用的是型号HCSR501，它的灵敏度比较高，电压也比较低，使用起来更为安全可靠，可以在多种模式下工作，工作范围温度甚至可以直接达到70摄氏度。被广泛适用于各种自动控制传感器和电气设备。在检测过程中，当有人主动进入它的视野时，系统将输出高电平。在检测到人员主动离开它的视野之后，系统将关闭输出高电平，反手输出变成低电平。另外，可以通过设置光敏度来控制它，并且在白天或室外光线相对较强时它不会感应。 2。2功能需求 建设一个优良的智能家居报警系统，是如今社会急需解决的问题。那么如何才能保证它的品质以及实用的多功能，在低成本的条件下实现简易基本的智能家居报警系统需求呢，我认为它必须具体包括以下功能， ，1，开关机。 控制系统的开启与关闭，通上电后即可操作开启或者关闭。 ，2，温度探测。 温度传感器将会实时收集探头附近的温度信息，如果收集到的温度信息超过了设定好的温度范围则会发出警报。 ，3，烟雾探测。 烟雾传感器将会实时收集探头附近的烟雾信息，如果检测到烟雾则会发出警报。 ，4，红外人体探测。 红外人体传感器将会实时检测是否出现有人体移动的情况，如检测到则会发出警报。 ，5，红外传感器开关。 控制红外人体传感器的开关，在不需要防盗的时候可选择关闭，如白天都在家时或者需要在红外人体传感器附近停留时。 ，6，温度设置。 设有两个调节按键，通过按键可以调节温度传感器的温度警报值高低。 ，7，复位按钮。 按下按钮后可恢复到系统的初始设置。 ，8，蜂鸣器警报。 当各传感器探测到异常后将会启动蜂鸣器发出警报声。 ，9，LED灯警报。 设有四个发光二极管，当探测器检测到异常后与之对应的二极管将会发出警示。 ，10，GSM短信模块发送短信。 当各传感器探测到异常发出警报后，GSM短信模块将会向系统设定好的手机号码发送警报短信。  第三章总体设计分析 3。1概述 系统主要由数据采集板块，分别为人体感应模块温度传感模块烟雾传感模块，单片机控制板块系统控制模块声报警显示板块和光报警显示板块组成。这一切功能想要完成都离不开单片机，系统的工作原理是，首先系统开始运行后打开每一个传感器，它们将会实时探测范围内的非电信号，采集完成后将其转化为电信号，再通过电路将所收集到的电信号转化为单片机可读取的信号，传入单片机。单片机通过程序的控制对获取的信号进行判断，并控制声光报警器的显示电路相应地工作。为了方便系统维护和功能扩展，采用了模块化程序设计方法，并通过子程序调用实现了系统各模块的具体功能。 3。2硬件设计 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU以及其他的多种功能 本次使用的单片机TC89C52，它是一款在51单片机基础上进行加强的芯片，因为价格不贵并且人气很高，大多数的电子信息工程相关设计都在使用，所以很容易可以搜索到前辈们分享出来的心得，有助于更好地完成本次的设计。目前51是学习单片机项目必学的单片机之一，也是单片机课程的基础板之一。在资源和外设相等的情况下，它最大的优点就是价格便宜且内置全面。支持2种软件可选择模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM定时器计数器串口中断继续工作。掉电保护下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，指令代码完全兼容。 图3。1单片机引脚图 复位电路，启动单片机后，系统将会自动进入复位状态，在复位状态下，CPU和系统处于某种初始状态。在这种状态下，所有寄存器都被赋予默认值。提供了两种方法可以重置系统，即手动按钮重置和开机重置。手动按钮重置需要为T添加高电平，使用的方法是在T引脚和正电源Vcc之间安装一个按钮。按下按钮后，Vcc的电平将直接添加到T端。上电复位仅需要在T引脚上的电容器连接到Vcc端。 时钟电路，单片机时钟电路是用于与外部晶体配合以实现振荡的电路，系统的每一个步骤都需要按照时间的先后来运行，它用来给单片机产生时间。可以通过两种方式生成时钟信号，一种是内部方式，该方法使用芯片内部的振荡器电路生成时钟信号，另一种是外部方式，其中从外部引入时钟信号。 本次使用的主板为覆铜板，好处是覆铜板方便焊接，没有错综复杂缠绕的电线。电源贯穿电路始终，合理的电源布局对简化电路起到十分关键的作用。各部分焊接完毕后注意检查电路是否正确，必要时上电验证。CD1602，本型号显示器可显示两行字符，每行十六个字符，本系统选用的是带背光款。 LCD1602采用标准的16脚接口，其中， 引脚1，VSS为地电源 ...
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