公寓智能安全防范报警系统的设计
摘 要本课题设计了一款以热释电传感器以及MQ-2烟雾传感器作为核心元件的学生公寓安全防范报警系统，能够实现盗贼入室监测、火灾检测、室内温度测量、时间显示以及报警等功能。主要特点是将模拟电路与数字电路相互配合的控制模式，利用模拟电路的高速特性以及数字电路的准确特性，使检测过程快速并且使输出结果精度高，另外本系统在成本、功耗以及使用稳定度上皆有很高的性能，经过多次仿真测试，本系统表现出了很高的准确性和实用特点，适合推向未来的学生公寓安全防范报警控制市场。
目录
引言 1
（一） 学生公寓安全防范报警系统的发展背景 1
（二） 学生公寓安全防范报警报警器的国内外发展现状 1
（三） 本课题主要研究内容 2
一、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制芯片的选取 3
（二） AT89C51处理器简介 4
（三） 热释电红外传感器简介 5
（四） LCD1602型液晶屏介绍 6
（五） MQ2烟雾传感器 6
二、 硬件系统设计 8
（一） 学生公寓安全防范报警系统的系统原理框图设计 8
（二） 51单片机最小系统 8
（三） 盗贼检测电路设计 9
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） 报警电路设计 11
（六） 火灾检测电路设计 11
（七） 室内温度采集电路设计 12
（八） 按键电路 12
（九） 时间日期产生电路设计 13
三、 软件系统设计 14
（一） 学生公寓安全防范报警系统的软件工作流程设计 14
（二） 盗贼检测工作流程设计 15
（三） 液晶屏显示流程设计 16
（四） 火灾检测工作流程图设计 17
（五） DS18B20温度传感器工作流程设计 17
四、 Proteus软件仿真 19
（一） Proteus软件仿真 19
（二） 系统仿真 21
总 结 23
参考文献 24
致 谢 25<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
br /> 附录一 原理图 26
附录二 程序 27
引言
学生公寓安全防范报警系统的发展背景
随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如学生公寓安全防范报警这种本来完全依靠传统结构来实现的常用模块，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上简易的机械式、门链式类型报警了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得学生公寓安全防范报警的概念得到了重新的定义，智能识别、判断、报警以及身份分析等功能不断地被融入到学生公寓安全防范报警控制系统中，颠覆了原先人们对于传统学生公寓安全防范报警的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地为人们带来生活、工作以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可启动对室内全方位全角度的防盗，并且防盗系统安装隐秘不易被盗贼发现，这是传统学生公寓安全防范报警所无法企及的。
本课题在对智能学生公寓安全防范报警进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这很多的不足之处，因此高智能的学生公寓安全防范报警控制系统还不能够实现普及，因此本课题将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能学生公寓安全防范报警，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低学生公寓安全防范报警的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分学生公寓安全防范报警产品。
学生公寓安全防范报警报警器的国内外发展现状
根据前不久的一份学生公寓安全防范报警报警器行业前景研究报告显示，目前学生公寓安全防范报警报警器已经渗透到了人们生产生活的各个角落，各种不同智能程度的学生公寓安全防范报警报警器影响着人们的日常生活，对于学生公寓安全防范报警报警器的研究和开发现状，国内外都已经达到了一个很高的境地，然而国外由于对智能学生公寓安全防范报警报警器控制系统的研发起始时间更早，因此在智能方面，国外做的更加突出，国内外目前都能够实现室内人脸识别、音色分析、火势分析以及制定灭火措施等功能，在成本以及系统稳定度上，要想追赶上国外，国内研究者还有很长一段路需要走。
本课题主要研究内容
本课题选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现防火防盗性能的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能，并最终通过Proteus 7.8仿真平台实现了对控制系统的仿真，通过电脑显示器展现了单片机控制系统实际运行中所表现的功能和现象。
系统将实现如下指标：
1、能够对突发火情进行准确检测；
2、当盗贼进入室内，能够通过人体检测模块实现对入室盗贼的自动快速检测并立即报；
3、具有北京时间显示功能，计时误差低于0.5s/24H；
4、具有室内温度测量功能，温度精度高于0.5℃；
5、具有显示功能，对系统运行过程中的相关参数进行显示；
报警声音宏亮；
一、方案选择及元器件介绍
控制芯片的选取
首先我从大学期间接触过的几款单片机中选取了两款进行了细致的比较和考核，最终决定从这两款单片机中选择其中一个作为本次毕业设计的主控单片机，第一款单片机是我大三学习过程中接触到的一款高性能单片机STM32，其内核架构采用了M3系列的ARM，该单片机由意法半导体公司推出，是一款典型的32位微处理器，其中我对F103Z系列有过一段短暂的学习和使用经历；第二款单片机是美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机，对于这款芯片我已经有了近三年的学习经验。
如果采用STM32单片机作为本课题的主控单片机，那么将带来三大方面的优势，首先最主要的是STM32单片机内部采用了高稳定度的PLL（锁相环）技术，这使得它能够在外部施加较低振荡频率的晶振时，就能够以80M以上的主频进行稳定工作，其中PLL能够使得外部晶振输出的频率进行倍频，并且倍数能够灵活的通过软件进行控制，如此高的主频配合了其32位数据处理宽度的特性，使得STM32在做一些中高速的数字信号处理时能够表现出非常高的灵活度和精确度，该单片机在一定程度上代表了当前单片机世界的最高水平；第二大优势是其内部丰富的资源模块，就以我熟悉的F103Z型号单片机来说，其内部具有数十路高速AD采样通道，同时内部集成了一个内置的温度采集模块，另外高性能多用途的UART、CAN以及SPI等常用接口也被集成在同一片内，如果将STM32应用于本系统，能够大大地降低系统的外形体积以及相关模块的消耗，并且对于电路的构建也能够带来相当大的便利；第三大优势要说到它的学习资料丰富性，由于STM32单片机目前代表着单片机的先进水平，因此国内外学习者众多，因此无论是图书馆还是网络上，都能够找到其各方面的开发资料，非常有利于本毕业设计的成功完成，下图为STM32单片机的外形图。
目录
引言 1
（一） 学生公寓安全防范报警系统的发展背景 1
（二） 学生公寓安全防范报警报警器的国内外发展现状 1
（三） 本课题主要研究内容 2
一、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 控制芯片的选取 3
（二） AT89C51处理器简介 4
（三） 热释电红外传感器简介 5
（四） LCD1602型液晶屏介绍 6
（五） MQ2烟雾传感器 6
二、 硬件系统设计 8
（一） 学生公寓安全防范报警系统的系统原理框图设计 8
（二） 51单片机最小系统 8
（三） 盗贼检测电路设计 9
（四） 液晶屏电路设计 10
（五） 报警电路设计 11
（六） 火灾检测电路设计 11
（七） 室内温度采集电路设计 12
（八） 按键电路 12
（九） 时间日期产生电路设计 13
三、 软件系统设计 14
（一） 学生公寓安全防范报警系统的软件工作流程设计 14
（二） 盗贼检测工作流程设计 15
（三） 液晶屏显示流程设计 16
（四） 火灾检测工作流程图设计 17
（五） DS18B20温度传感器工作流程设计 17
四、 Proteus软件仿真 19
（一） Proteus软件仿真 19
（二） 系统仿真 21
总 结 23
参考文献 24
致 谢 25<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
br /> 附录一 原理图 26
附录二 程序 27
引言
学生公寓安全防范报警系统的发展背景
随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如学生公寓安全防范报警这种本来完全依靠传统结构来实现的常用模块，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上简易的机械式、门链式类型报警了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得学生公寓安全防范报警的概念得到了重新的定义，智能识别、判断、报警以及身份分析等功能不断地被融入到学生公寓安全防范报警控制系统中，颠覆了原先人们对于传统学生公寓安全防范报警的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地为人们带来生活、工作以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可启动对室内全方位全角度的防盗，并且防盗系统安装隐秘不易被盗贼发现，这是传统学生公寓安全防范报警所无法企及的。
本课题在对智能学生公寓安全防范报警进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这很多的不足之处，因此高智能的学生公寓安全防范报警控制系统还不能够实现普及，因此本课题将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能学生公寓安全防范报警，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低学生公寓安全防范报警的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分学生公寓安全防范报警产品。
学生公寓安全防范报警报警器的国内外发展现状
根据前不久的一份学生公寓安全防范报警报警器行业前景研究报告显示，目前学生公寓安全防范报警报警器已经渗透到了人们生产生活的各个角落，各种不同智能程度的学生公寓安全防范报警报警器影响着人们的日常生活，对于学生公寓安全防范报警报警器的研究和开发现状，国内外都已经达到了一个很高的境地，然而国外由于对智能学生公寓安全防范报警报警器控制系统的研发起始时间更早，因此在智能方面，国外做的更加突出，国内外目前都能够实现室内人脸识别、音色分析、火势分析以及制定灭火措施等功能，在成本以及系统稳定度上，要想追赶上国外，国内研究者还有很长一段路需要走。
本课题主要研究内容
本课题选用了目前在市场上和大学单片机教学中使用最为广泛，并且受到一致好评的51单片机作为主要控制芯片，以此作为核心芯片，设计了一款能够实现防火防盗性能的单片机自动控制系统，通过对硬件系统以及软件系统的构建，轻松地实现了毕业设计初期设立的所有指标和性能，并最终通过Proteus 7.8仿真平台实现了对控制系统的仿真，通过电脑显示器展现了单片机控制系统实际运行中所表现的功能和现象。
系统将实现如下指标：
1、能够对突发火情进行准确检测；
2、当盗贼进入室内，能够通过人体检测模块实现对入室盗贼的自动快速检测并立即报；
3、具有北京时间显示功能，计时误差低于0.5s/24H；
4、具有室内温度测量功能，温度精度高于0.5℃；
5、具有显示功能，对系统运行过程中的相关参数进行显示；
报警声音宏亮；
一、方案选择及元器件介绍
控制芯片的选取
首先我从大学期间接触过的几款单片机中选取了两款进行了细致的比较和考核，最终决定从这两款单片机中选择其中一个作为本次毕业设计的主控单片机，第一款单片机是我大三学习过程中接触到的一款高性能单片机STM32，其内核架构采用了M3系列的ARM，该单片机由意法半导体公司推出，是一款典型的32位微处理器，其中我对F103Z系列有过一段短暂的学习和使用经历；第二款单片机是美国ATMEL公司推出的AT89C51单片机，对于这款芯片我已经有了近三年的学习经验。
如果采用STM32单片机作为本课题的主控单片机，那么将带来三大方面的优势，首先最主要的是STM32单片机内部采用了高稳定度的PLL（锁相环）技术，这使得它能够在外部施加较低振荡频率的晶振时，就能够以80M以上的主频进行稳定工作，其中PLL能够使得外部晶振输出的频率进行倍频，并且倍数能够灵活的通过软件进行控制，如此高的主频配合了其32位数据处理宽度的特性，使得STM32在做一些中高速的数字信号处理时能够表现出非常高的灵活度和精确度，该单片机在一定程度上代表了当前单片机世界的最高水平；第二大优势是其内部丰富的资源模块，就以我熟悉的F103Z型号单片机来说，其内部具有数十路高速AD采样通道，同时内部集成了一个内置的温度采集模块，另外高性能多用途的UART、CAN以及SPI等常用接口也被集成在同一片内，如果将STM32应用于本系统，能够大大地降低系统的外形体积以及相关模块的消耗，并且对于电路的构建也能够带来相当大的便利；第三大优势要说到它的学习资料丰富性，由于STM32单片机目前代表着单片机的先进水平，因此国内外学习者众多，因此无论是图书馆还是网络上，都能够找到其各方面的开发资料，非常有利于本毕业设计的成功完成，下图为STM32单片机的外形图。
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