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1、 河北理工大學(xué)輕工學(xué)院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題目：單片機(jī)控制的住宅報(bào)警裝置硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 部： 工程教育部 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 05機(jī)械1班 姓 名： 郭大偉 學(xué) 號： 200515160405 指導(dǎo)教師： 玄兆燕 2009年 4月 1日 一、選題背景

2、1、題目來源 隨著計(jì)算機(jī)的普及和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們己不滿足于傳統(tǒng)的居住環(huán)境，對家庭及住宅小區(qū)提出了更高的要求，智能化被引入家庭及住宅小區(qū)，并迅速在世界各地發(fā)展起來。人們對居住環(huán)境要求的日見增高，體現(xiàn)在希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。家庭及住宅小區(qū)智能化的定義，在國際上至今尚無一致的定義，一般認(rèn)為，在現(xiàn)代化的城鄉(xiāng)住宅小區(qū)內(nèi)綜合采用微型計(jì)算機(jī)、自動控制、通信與網(wǎng)絡(luò)及智能卡等技術(shù)，建立一個(gè)由住宅小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息通信服務(wù)與管理系統(tǒng)和家庭智能化系統(tǒng)組成的“三合一”住宅小區(qū)服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，最終目的是使每一住戶得到滿足其要求的最佳方案。國家建設(shè)部規(guī)定，目前住宅小區(qū)應(yīng)實(shí)現(xiàn)六

3、項(xiàng)智能化要求，其中包括實(shí)行安全防范系統(tǒng)自動化監(jiān)控管理；住宅的火災(zāi)、有害氣體泄漏實(shí)行自動報(bào)警；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)是以煙、溫及可燃?xì)怏w等探測器為主體；防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報(bào)警探測器；系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制?；诖隧?xiàng)規(guī)定，住宅防盜防火系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化勢在必行。 本文所要介紹的智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)，正是在智能住宅蓬勃發(fā)展的背景下，為了滿足用戶對安全的強(qiáng)烈要求，而設(shè)計(jì)并開發(fā)的。系統(tǒng)的首要任務(wù)是根據(jù)住宅小區(qū)的類型、使用功能及防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)等要求，為保障小區(qū)人身財(cái)產(chǎn)安全，通過運(yùn)用多傳感器探測、雙音多頻遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸(DTMF)及計(jì)算機(jī)通信等技

4、術(shù)綜合形成智能報(bào)警系統(tǒng)，從而達(dá)到保障小區(qū)安全的目的。雙音多頻(DTMF)信令的傳輸速度，使得它廣泛應(yīng)用于各種通信和控制系統(tǒng)中。DTMF信號收發(fā)芯片的發(fā)送部分采用信號失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式D/A變換器，可發(fā)出16種雙音多頻DTMF信號：接收部分用于完成DTMF信號的接收、分離和譯碼，并以4位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。當(dāng)遇到盜情、火情等各種險(xiǎn)情的時(shí)候，該系統(tǒng)可以通過電話網(wǎng)絡(luò)自動向相關(guān)部門發(fā)出語音求救信號，從而達(dá)到保護(hù)用戶生命財(cái)產(chǎn)的目的。 2、國內(nèi)外研究概況 在社會信息化進(jìn)程日益發(fā)展的今天，信息技術(shù)應(yīng)用己滲透到人類生存、活動的各個(gè)領(lǐng)域，在建筑領(lǐng)域，人們的現(xiàn)代生活、工作對居住和辦公的建

5、筑環(huán)境不僅要求舒適健康、安全可靠、高效便利，同時(shí)還要適應(yīng)信息化社會運(yùn)用科技手段和設(shè)備的要求。但是經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也帶來了相當(dāng)大的負(fù)面影響。城鄉(xiāng)收入差距、區(qū)域收入差距進(jìn)一步拉大，以及流動人口的迅速增加，社會保障制度的不健全，盜竊、搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增加趨勢。人們越來越渴望有一個(gè)安全生活的空間。犯罪分子的作案手段越來越高明，甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種以人防為主的防范方式越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊蟆Ｒ虼?，人們的日常安防工作中，引入了很多高科技手段，我們稱之為技術(shù)防范。因?yàn)榧夹g(shù)防范能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種案情，并為案件的破獲提供有力的證據(jù)，所以，越來越受到人們的重視。與此同時(shí)，隨著生活水

6、平的提高，液化石油氣、管道煤氣進(jìn)入了更多人的住宅里，各種家用電器也得到了廣泛的使用，但是，人們在享受這些現(xiàn)代化設(shè)施帶來的便利的時(shí)候，卻也增加了火災(zāi)隱患。如果一個(gè)小區(qū)實(shí)現(xiàn)了智能化管理，管理人員就可以快速有效地完成對小區(qū)的智能管理，諸如各種盜情、火災(zāi)等報(bào)警數(shù)據(jù)的采集，管理中心對各種警情的及時(shí)處理等。 智能化住宅是信息化社會的產(chǎn)物，住宅智能化的內(nèi)容一般包括：住宅安全自動化(SA)，通信自動化(CA)，保健自動化(HA)和管理自動化(MA)，因此也稱為4A系統(tǒng)。所謂智能化小區(qū)，即是通過一個(gè)高度集成的通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把住宅小區(qū)安全防范系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、信息系統(tǒng)連接起來，建立集成平臺與

7、信息處理控制中心，各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行又共享網(wǎng)絡(luò)硬軟件資源，實(shí)施智能化與最優(yōu)化，為住戶營造一個(gè)安全、自由、舒適的現(xiàn)代居家生活環(huán)境。 智能小區(qū)是在智能化住宅的基本含義中擴(kuò)展和延伸出來的，小區(qū)管理最為重要的內(nèi)容之一是確保住宅、住戶安全。現(xiàn)代居住的格局，鄰里之間的來往越來越少，家庭生活隱密性、封閉性越來越強(qiáng)。所以說，小區(qū)的安防系統(tǒng)和智能管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化小區(qū)管理不可缺少的有機(jī)組成部分?？紤]設(shè)備成本與集中管理的需要，可將周界報(bào)警探測系統(tǒng)、住宅聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)加以集成和綜合，構(gòu)成綜合防范體系。由此，居民住宅應(yīng)當(dāng)設(shè)置安全防范報(bào)警系統(tǒng)，對火災(zāi)、盜竊、入室搶劫等做到早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)警，通過社會力量和科技手段來提高家庭抵御

8、各種意外情況的能力。 現(xiàn)代安防監(jiān)控系統(tǒng)己有了新的概念，通常稱為安全自動化SAS(Security Automation System)，并與防火自動化系統(tǒng)FAS.(Fire Automation System)共同構(gòu)成智能建筑系統(tǒng)最底層的系統(tǒng)。目前國外發(fā)達(dá)國家己逐漸形成一個(gè)集安防、消防、醫(yī)療救護(hù)為一體的安全保障行業(yè)。安全技術(shù)防范行業(yè)真正形成行業(yè)規(guī)模是在第二次產(chǎn)業(yè)革命中即1950年一1971年，首先在美國、英國等國家形成，像ADEMCO(安定寶)；VICON(維康)；CHUBO(集寶)；AMERICA DYNAMIC (A.D)等。60年代視頻圖像技術(shù)，70年代計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)。80年代

9、生物識別技術(shù)以及90年代國際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使安防行業(yè)得到快速發(fā)展。 西門子樓宇科技公司針對社區(qū)住宅及分散型小型建筑安全防范的實(shí)際情況，充分結(jié)合社區(qū)住戶本身，最新推出一了Guarto Easy新型安全防范系統(tǒng)。西門子樓宇科技公司的最新產(chǎn)品Guarto Easy將視頻監(jiān)控、音頻對講監(jiān)聽、防盜報(bào)警(有線或無線連接方式)、火災(zāi)探測、危險(xiǎn)氣體探測等多種警告方式(聲光，無線，撥號)結(jié)合起來，對社區(qū)住宅及分散型小型建筑進(jìn)行全方位的安全防范。Guarto Easy采用總線式結(jié)構(gòu)，符合安防系統(tǒng)的暴露線路最短的原則。通過適配器可以接入各種信號(電壓，觸點(diǎn)等)，可以連接防盜探測器，震動探測器，氣體探測器，火災(zāi)

10、探測器，緊急按鈕，門禁觸點(diǎn)等各種探測器，能夠適應(yīng)各種情況。在線路上，可以接入中繼器實(shí)現(xiàn)探測線路的延長，從而更好的適應(yīng)環(huán)境。 就智能住宅中的火災(zāi)報(bào)警而言，目前出現(xiàn)的大型組合火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)或智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，一般是根據(jù)災(zāi)前檢知的光、熱、煙、氣、味等個(gè)別異常或是否達(dá)到某種閾值來做出判斷的多閾值系統(tǒng)，多傳感元件火災(zāi)探測器是智能型的裝置，使用三種不同類型傳感元件的探測器記錄模擬量的火災(zāi)參數(shù)，并將這些模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后，探測器利用數(shù)值算法判定是否存在火災(zāi)危險(xiǎn)?，F(xiàn)在世界各國都在致力于研究和開發(fā)能早期預(yù)報(bào)火災(zāi)的火災(zāi)探測方法和設(shè)備，如利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)等特點(diǎn)，就可組成智能火災(zāi)探測系統(tǒng)，提

11、高火災(zāi)探測系統(tǒng)的檢出率，增進(jìn)系統(tǒng)的可靠性。 在我國，小區(qū)安全防范報(bào)警系統(tǒng)已成為智能小區(qū)中實(shí)現(xiàn)安全管理的重要系統(tǒng)，根據(jù)我國建設(shè)部的規(guī)定，主要包括電視監(jiān)控、防盜報(bào)警、求救求助、煤氣泄漏報(bào)警、消防報(bào)警等內(nèi)容。該系統(tǒng)是一種比較完善的安全防范系統(tǒng)，通過在可視對講的基礎(chǔ)上，不斷擴(kuò)展主機(jī)功能，增設(shè)室內(nèi)分機(jī)用于接收室內(nèi)各探測器的報(bào)警信號。室內(nèi)分機(jī)有多個(gè)探測器接口，可接收感煙探測器、溫度探測器、紅外及微波探測器、煤氣泄漏探測器等傳來的報(bào)警信號。 我國智能住宅安防系統(tǒng)相對國外來講，是有較大差距的。現(xiàn)在一般居民住宅的主要防盜措施僅限于防盜窗、防盜門，雖有一定的防盜作用，在災(zāi)害發(fā)生的情況下，使逃生更加困難。另外，

12、小區(qū)安全措施不足；居民安全意識有待增強(qiáng)；安全防范系統(tǒng)也急需普及。 在我國，以北京、深圳、上海、廣州等較發(fā)達(dá)的城市為龍頭在近幾年內(nèi)也形成了一股智能化住宅熱。目前，公安部、建設(shè)部均要求智能住宅小區(qū)必須具有安防系統(tǒng)。大連市華樂一環(huán)?；▓@全部住宅均設(shè)計(jì)有國內(nèi)一流的家居安防系統(tǒng)。家居安防系統(tǒng)包括四部分功能：幕簾式電子?xùn)糯?、智能門禁管理、緊急呼救和誤報(bào)自解除功能。該系統(tǒng)采用獨(dú)立的不間斷電源供電。當(dāng)住戶家居安防系統(tǒng)斷電時(shí)，自檢系統(tǒng)會自動向保安中心報(bào)警。保安中心計(jì)算機(jī)還會始終記錄每一戶住宅的家居安防系統(tǒng)是否處于設(shè)防狀態(tài)。室內(nèi)裝有震動報(bào)警頭(可以檢測破壞門時(shí)的震動)、紅外微波雙鑒式報(bào)警頭(可以檢測室內(nèi)是否有人

13、)及報(bào)警控制器。報(bào)警控制器以MCU為核心，可以檢測兩個(gè)報(bào)警頭輸入信號，可以設(shè)置新密碼，可以接收遙控器輸入信號，可以實(shí)現(xiàn)聲、光報(bào)警或把報(bào)警信號通過電話線送到110。系統(tǒng)中還配備了8Ah的充電電池，以保證在斷電或電源被破壞時(shí)系統(tǒng)正常工作。 可以預(yù)見，智能住宅、智能小區(qū)將成為21世紀(jì)建筑業(yè)的發(fā)展主流。特別是在我國，隨著人們生活水平的日益提高，住宅小區(qū)是否智能化，安防系統(tǒng)是否完備、可靠將成為評價(jià)住宅小區(qū)的重要指標(biāo)。 3、我國住宅智能安全防范系統(tǒng)展望 智能化住宅和智能小區(qū)近幾年來在全球以及在中國的快速發(fā)展是信息技術(shù)發(fā)展尋找更廣闊的市場結(jié)合點(diǎn)的必然結(jié)果，是IT產(chǎn)業(yè)向傳統(tǒng)住宅產(chǎn)業(yè)以及人們生活滲透的必然

14、結(jié)果。智能化住宅和智能小區(qū)建設(shè)目標(biāo)是向人們提供“方便快捷的信息通信、安全舒適的住宅環(huán)境、高效便利的物業(yè)管理”。發(fā)展智能住宅小區(qū)是住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。按智能技術(shù)開發(fā)的功能和作用的不同，智能小區(qū)中報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用一般體現(xiàn)在探測智能、監(jiān)控智能和抗干擾智能三個(gè)主要方面。以火災(zāi)報(bào)警為例，探測智能是通過探測器中的微處理器進(jìn)行的，它不但對火災(zāi)信號直接進(jìn)行檢測、分析和信號處理，而且對環(huán)境的變化可及時(shí)做出響應(yīng)，并利用軟件中建立的算法進(jìn)行綜合比較，自動調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，做出恰當(dāng)?shù)闹悄芘袛啵槐O(jiān)控智能則是由探測器中計(jì)算機(jī)自身的軟件(程序塊)來完成的，監(jiān)控程序周期地運(yùn)行，使系統(tǒng)始終保持良好的使用和維護(hù)狀態(tài)。將來的火災(zāi)探測

15、報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向是智能尋址式(也稱模擬量)系統(tǒng)，目前歐美已有一些國家正在大力研究無線火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)，隨著時(shí)間的推移，這種產(chǎn)品在我國也會發(fā)展成為主流。 如今，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷騰飛，人民生活從小康向全面小康轉(zhuǎn)變，大件耐用消費(fèi)品己大量進(jìn)入尋常百姓家，因此人們會有更強(qiáng)的安全意識，逐漸接受在住宅內(nèi)裝設(shè)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、功能完善的安全防范系統(tǒng)。同時(shí)人類已經(jīng)進(jìn)入二十一世紀(jì)，智能住宅己開始引起人們的關(guān)注。作為智能住宅的一個(gè)組成部分，安全防范系統(tǒng)也必將向多功能、全方位、綜合性、智能化方向發(fā)展。 二、設(shè)計(jì)方案 1、主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)一種住宅智能報(bào)警器裝置，分析裝置所要完成的功能，進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)。完成相關(guān)傳

16、感器及控制器的選擇，完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，完成語音電路及撥號電路設(shè)計(jì)，完成電話接口電路設(shè)計(jì)，對一些智能芯片進(jìn)行編程完成其工作方式和相關(guān)功能的設(shè)置。 2、方法手段 通過仔細(xì)分析系統(tǒng)的功能，調(diào)查了解相關(guān)產(chǎn)品情況，選擇合適的控制器，分析控制器的結(jié)構(gòu)和功能，完成計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，及相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，查閱芯片生產(chǎn)廠家的芯片資料了解相關(guān)功能的芯片情況，設(shè)計(jì)各種功能電路，進(jìn)行硬件引腳連接設(shè)計(jì)。 3、研究目標(biāo) 設(shè)計(jì)一種住宅智能報(bào)警裝置，集防火防盜功能于一體，可實(shí)現(xiàn)檢測與自動撥號報(bào)警。該系統(tǒng)適合家庭、賓館及酒店等公開設(shè)施使用的報(bào)警器。當(dāng)室內(nèi)出現(xiàn)非法入侵或火災(zāi)等異常情況時(shí)，系統(tǒng)會自動撥打預(yù)先設(shè)置的

17、電話號碼，將報(bào)警信息以語音的形式通過電話線發(fā)送出去，以便及時(shí)報(bào)告給區(qū)域控制中心或住宅主人。完成系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)住宅防盜防火報(bào)警功能 三、進(jìn)度安排 第1周 初步分析課題，收集相關(guān)資料； 第2周 整理并繼續(xù)收集資料，熟悉課題內(nèi)容和要求； 第3—4周 初步設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，并對其進(jìn)行分析比較； 第5—8周 完善設(shè)計(jì)方案，選擇芯片和傳感器并熟悉它們的功能和引腳； 第9—11周 選擇電路，熟悉其工作原理和特點(diǎn)，繪制硬件連接草圖； 第12—13周 完善

18、硬件系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，并對設(shè)計(jì)資料歸類整理； 第14—15周 根據(jù)格式要求編寫設(shè)計(jì)說明書； 第16周 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯； 四、參考文獻(xiàn) [1] 戴佳，苗龍，陳斌 . 51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)典型實(shí)例 . 中國電力出版社，2005 [2] 秦兆海，周鑫華 . 智能樓宇安全防范系統(tǒng) . 清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社，2005 [3] 何立民 . MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì). 配置與接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，1990 [4] 王芳 ,馬幼軍 ,蔣國平. 智能化住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J ] . 傳感器技術(shù) ,2002 [

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20、applied to fire control by infrared digital signal processing[J ] . Signal Processing ,2000 [10] 廉保旺 ,李勇 .智能火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ,1999 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 負(fù)責(zé)人簽章： 年 月 日