高校宿舍智能安防系统设计(附件)
高校传统的防火防盗管理工作，多依靠宿管人员的人工巡查，无法做到实施全面监控。为了保障学生的生命财产安全，实现高校宿舍智能化管理，本文以CC2530为核心控制器，利用ZigBee技术，进行高校宿舍智能安防系统设计。完成终端采集节点、传输路由节点以及人机交互监控端的软硬件设计，实现红外人体检测、烟雾检测、电器功率检测以及温度检测及预警功能，基于ZigBee协议组建的无线网络进行数据传输，利用软件VS2010C++进行上位机设计，通过系统调试，实现数据采集、传输、显示及预警功能。关键词 智能安防，CC2530单片机，ZigBee，硬件设计，软件设计
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 现有防火防盗的技术及发展趋势 3
2 系统硬件设计 3
2.1 系统总体方案 3
2.2 终端节点设计 4
2.3 功率检测模块 5
2.4 人体检测模块 7
2.5 烟雾检测模块 9
2.6 温度检测模块 10
2.7 串口通信模块 11
2.8 电源模块电路 12
2.9 LED驱动电路 12
2.10 单片机复位及时钟电路 13
2.12 原理图及PCB板绘制 15
3 系统软件设计 17
3.1 主程序设计 17
3.2 节点的软件设计 17
3.3 传感器端口设置 20
3.4 软件开发环境 21
3.5 上位机设计 24
4 系统调试 26
4.1 驱动安装 26
4.2 调试准备工作 26
4.3 软硬件联合调试 27
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附 录 34
1 绪论
1.1 本课题的目的和意义
时代变迁，现代社会各种新兴技术迅猛发展，智能安防技术成为新时代发展的一个方 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
向和新起点。进入21世纪，社会越来越现代化，国内外各种问题也逐渐显现出来，尤为突出的就是个人安全问题，预防恐怖分子袭击，保障国际安全，保护好个人生命财产安全显得非常重要，因此各种智能安防产品得到了广泛关注。
当代，我国越来越重视教育，校园扩建现象越来越多，学生随之增多，而高校越来越开放，后勤工作也越来越社会化，导致校园治安出现了一系列问题，如宿舍发生火灾、校外人员干扰教学、学生财物被盗等，给学生带来了很大损失。所以，如何应对校园发生的各类治安问题，如何减少高校师生的损失，如何切实保护校园师生的生命财产安全等非常重要。
一般来说，一个完整的智能化安防系统首先要进行访问控制，通过监测各种信息来判断有无需要警惕的信号，一旦发现特殊情况，系统将会发出报警信号提醒工作人员采取相应措施应对特殊情况。通常要使系统达到这样的完整状态，需要各种软件系统连接在一起，统一工作，但是各个系统功能单一，各自独立，适应性差，工作独立而且系统众多，数量较大，导致安装比较麻烦，成本超额，严重地影响了学生的学习和生活[13]。目前高校宿舍管理工作主要靠人力维持，每栋宿舍楼安排四个工作人员值班，执勤人员的日常工作包括检查宿舍违禁电器的使用，检查有学生使用违禁电器上报学院并处没收，平时可以组织批评教育工作，告诉学生使用违禁品会造成失火失电等不良后果，但是仍然会有同学不听取教训，偷偷使用违禁品，这样就造成了防火防盗管理工作难度大，而且耗费高校各方面的资源，所以本设计用了单片机和无线传输技术，通过采集温度、湿度、气体、人体信号等信息，对失火失盗等异常情况进行报警，并将这些信息上传给上位机，来提醒监管人员对出现的问题做到及时处理，将损失降到最低，切实保护学生和学校的利益。
1.2 国内外研究现状
目前我国社区、校园、公司等公共场所的安全工作步入了全面自动化发展方向，发展过程中研究设计了多种技术，其中智能安全技术预防得到了充分的重视，该技术最开始在欧美一些发达国家研究开发，早期从改造智能建筑开始，到后来设计和建造了大量的智能楼宇，都充分应用了智能安全防范技术，此项技术日益成熟，得到了飞速发展，并且在第二次产业革命中真正发展起来了。智能安防技术要求提供的内容做到信息化，图像和数据实现采集、传输和显示功能，现代社会已不再满足于传统的提供硬件整体方案的设计，而要做到能够兼容和云运营。智能安防技术运用最多的就是无线传输和防火防盗两个方面。
智能安防技术应用的一个核心方面是无线传感网络技术，无线传感网络技术集成了现代传感技术，通信技术，嵌入式技术和分布式信息处理等多个学科，从而有效获取监控区域内的全部信息[46]。由于无线网络技术成本低下，功耗极低，应用于军事管理、医疗设备、教育体系等多个方面，引起了国内外的极大关注，许多国外研究所和企业致力于该技术软硬件系统的研究，目前在四个方面发展较为广泛，第一个方面是针对交通运输的具体方面定制具体网络节点及其解决方案；第二个方面是提供具体可靠、方便安装的传感器互联方案；第三个方面是提供关于电量等无线网络监测技术和对应的硬件设备；第四个方面是提供基于此技术在城市规划、航天航空等项目方面的应用。而国内关于此项技术的研究水平相对落后于国外，国内一些大学和研究所主要研究的是传感器网络节点的设计和基站的开发，发展水平较低，存在许多遗留问题，缺少自主知识产权，无法做到对整个系统的研究。从目前的发展来看，一共经历了三个阶段，第一阶段可以归纳为电话线阶段，这一阶段主要以发展电话线为主，制作光缆作为传输媒介完成数据之间的传输，并建立了数字数据网和综合服务数字网；第二阶段是通信联网阶段，这一阶段构造了数据网络结构并形成了完整的网络协议，使得无线网络技术得到了广范应用；第三阶段为卫星通信阶段，我国在该阶段主要将此项技术应用在医学研究方面，目前可实现远程医疗。
智能安防技术在防火和防盗方面，首要专研的是警报探测器[79]。国内自动报警技术较英美一些发达国家发展较慢，网络化程度较低导致应用范围较小，一般只会安装在校园、公园等公共场所或者非常重要的建筑上，还没有完全普及，智能化程度也待继续开发，存在漏报、错报等现象，而且在早期火灾报警系统研发方面几乎是一片空白，与现在市场的大量需求非常不匹配，目前在火灾探测方面有可燃气体探测器或两种及多种组合探测器，发展最火的是感烟探测器，但是防火防盗技术的发展和研究发展方向在多种探测技术方面，比如气体、复合式探测技术，与国外相比，国内在该技术上仍需要投入大量的人力物力去研发，以适应社会发展和需求。国外在这方面早已开发，到现在已有一定的成就，形成了智能化、网络化、多样化、小型化、社区化的局面。由于值班人员工作存在一些问题，比如上班不负责，处理问题优柔寡断等，网络化可以实现网络资源共享和远程数据调用，做到及时通知值班人员去处理已发生的火灾；智能化大大降低了火灾所带来的损害，将损失降到最小，最大限度地保护公共资源，提高系统的稳定性和可靠性；小型化节约成本，安装简便，能够给人们在生活上带来极大便利；社区化是国外做的成功之处，这是预防家庭发生火灾的最有效的措施之一。
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 现有防火防盗的技术及发展趋势 3
2 系统硬件设计 3
2.1 系统总体方案 3
2.2 终端节点设计 4
2.3 功率检测模块 5
2.4 人体检测模块 7
2.5 烟雾检测模块 9
2.6 温度检测模块 10
2.7 串口通信模块 11
2.8 电源模块电路 12
2.9 LED驱动电路 12
2.10 单片机复位及时钟电路 13
2.12 原理图及PCB板绘制 15
3 系统软件设计 17
3.1 主程序设计 17
3.2 节点的软件设计 17
3.3 传感器端口设置 20
3.4 软件开发环境 21
3.5 上位机设计 24
4 系统调试 26
4.1 驱动安装 26
4.2 调试准备工作 26
4.3 软硬件联合调试 27
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
附 录 34
1 绪论
1.1 本课题的目的和意义
时代变迁，现代社会各种新兴技术迅猛发展，智能安防技术成为新时代发展的一个方 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
向和新起点。进入21世纪，社会越来越现代化，国内外各种问题也逐渐显现出来，尤为突出的就是个人安全问题，预防恐怖分子袭击，保障国际安全，保护好个人生命财产安全显得非常重要，因此各种智能安防产品得到了广泛关注。
当代，我国越来越重视教育，校园扩建现象越来越多，学生随之增多，而高校越来越开放，后勤工作也越来越社会化，导致校园治安出现了一系列问题，如宿舍发生火灾、校外人员干扰教学、学生财物被盗等，给学生带来了很大损失。所以，如何应对校园发生的各类治安问题，如何减少高校师生的损失，如何切实保护校园师生的生命财产安全等非常重要。
一般来说，一个完整的智能化安防系统首先要进行访问控制，通过监测各种信息来判断有无需要警惕的信号，一旦发现特殊情况，系统将会发出报警信号提醒工作人员采取相应措施应对特殊情况。通常要使系统达到这样的完整状态，需要各种软件系统连接在一起，统一工作，但是各个系统功能单一，各自独立，适应性差，工作独立而且系统众多，数量较大，导致安装比较麻烦，成本超额，严重地影响了学生的学习和生活[13]。目前高校宿舍管理工作主要靠人力维持，每栋宿舍楼安排四个工作人员值班，执勤人员的日常工作包括检查宿舍违禁电器的使用，检查有学生使用违禁电器上报学院并处没收，平时可以组织批评教育工作，告诉学生使用违禁品会造成失火失电等不良后果，但是仍然会有同学不听取教训，偷偷使用违禁品，这样就造成了防火防盗管理工作难度大，而且耗费高校各方面的资源，所以本设计用了单片机和无线传输技术，通过采集温度、湿度、气体、人体信号等信息，对失火失盗等异常情况进行报警，并将这些信息上传给上位机，来提醒监管人员对出现的问题做到及时处理，将损失降到最低，切实保护学生和学校的利益。
1.2 国内外研究现状
目前我国社区、校园、公司等公共场所的安全工作步入了全面自动化发展方向，发展过程中研究设计了多种技术，其中智能安全技术预防得到了充分的重视，该技术最开始在欧美一些发达国家研究开发，早期从改造智能建筑开始，到后来设计和建造了大量的智能楼宇，都充分应用了智能安全防范技术，此项技术日益成熟，得到了飞速发展，并且在第二次产业革命中真正发展起来了。智能安防技术要求提供的内容做到信息化，图像和数据实现采集、传输和显示功能，现代社会已不再满足于传统的提供硬件整体方案的设计，而要做到能够兼容和云运营。智能安防技术运用最多的就是无线传输和防火防盗两个方面。
智能安防技术应用的一个核心方面是无线传感网络技术，无线传感网络技术集成了现代传感技术，通信技术，嵌入式技术和分布式信息处理等多个学科，从而有效获取监控区域内的全部信息[46]。由于无线网络技术成本低下，功耗极低，应用于军事管理、医疗设备、教育体系等多个方面，引起了国内外的极大关注，许多国外研究所和企业致力于该技术软硬件系统的研究，目前在四个方面发展较为广泛，第一个方面是针对交通运输的具体方面定制具体网络节点及其解决方案；第二个方面是提供具体可靠、方便安装的传感器互联方案；第三个方面是提供关于电量等无线网络监测技术和对应的硬件设备；第四个方面是提供基于此技术在城市规划、航天航空等项目方面的应用。而国内关于此项技术的研究水平相对落后于国外，国内一些大学和研究所主要研究的是传感器网络节点的设计和基站的开发，发展水平较低，存在许多遗留问题，缺少自主知识产权，无法做到对整个系统的研究。从目前的发展来看，一共经历了三个阶段，第一阶段可以归纳为电话线阶段，这一阶段主要以发展电话线为主，制作光缆作为传输媒介完成数据之间的传输，并建立了数字数据网和综合服务数字网；第二阶段是通信联网阶段，这一阶段构造了数据网络结构并形成了完整的网络协议，使得无线网络技术得到了广范应用；第三阶段为卫星通信阶段，我国在该阶段主要将此项技术应用在医学研究方面，目前可实现远程医疗。
智能安防技术在防火和防盗方面，首要专研的是警报探测器[79]。国内自动报警技术较英美一些发达国家发展较慢，网络化程度较低导致应用范围较小，一般只会安装在校园、公园等公共场所或者非常重要的建筑上，还没有完全普及，智能化程度也待继续开发，存在漏报、错报等现象，而且在早期火灾报警系统研发方面几乎是一片空白，与现在市场的大量需求非常不匹配，目前在火灾探测方面有可燃气体探测器或两种及多种组合探测器，发展最火的是感烟探测器，但是防火防盗技术的发展和研究发展方向在多种探测技术方面，比如气体、复合式探测技术，与国外相比，国内在该技术上仍需要投入大量的人力物力去研发，以适应社会发展和需求。国外在这方面早已开发，到现在已有一定的成就，形成了智能化、网络化、多样化、小型化、社区化的局面。由于值班人员工作存在一些问题，比如上班不负责，处理问题优柔寡断等，网络化可以实现网络资源共享和远程数据调用，做到及时通知值班人员去处理已发生的火灾；智能化大大降低了火灾所带来的损害，将损失降到最小，最大限度地保护公共资源，提高系统的稳定性和可靠性；小型化节约成本，安装简便，能够给人们在生活上带来极大便利；社区化是国外做的成功之处，这是预防家庭发生火灾的最有效的措施之一。
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