基于单片机的家居安防控制器研究设计
基于单片机的家居安防控制器研究设计[20200419155325]
摘 要
随着经济和科学技术的迅猛发展，人们越来越重视自己的生活质量，同时对自己的生活环境和安全防范有了更加高的要求，所以，家居智能安防控制系统应运而生并且成为了我们生活中一个十分重要的部分。
本文首先对智能家居安防控制系统进行定义，然后将研究意义、研究重点以及发展现状进行了介绍，包括家居安防、数据结构、主要功能与特色以及在实际的发中的应用；最后讲述了该系统的总体流程、调试过程和结果以及在调试过程中遇到的问题。本论文主要实现的是家居安防控制系统，系统主要以窗磁传感器、温度传感器、振动传感器为研究对象，以单片机为核心构成一个具备信号采集、信号监控、结果显示等功能的完整系统，分别控制报警灯、蜂鸣器及开关电路，实现对住宅的安全实时监测及控制，程序实时监测系统状态。
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关键字:单片机传感器控制系统家居安防
目 录
1 引言 1
1.1 课题的研究现状及研究意义 1
1.2 家居安防控制器技术简介 1
1.3 论文组织结构 2
1.4 本章小结 3
2 硬件电路设计 4
2.1 系统方案设计 4
2.1.1 智能家居的概念 4
2.1.2系统实现方案 4
2.1.3系统结构框图 5
2.2 单片机系统的构建 6
2.2.1 单片机的最小系统 6
2.2.2 单片机的引脚功能 8
2.2.3 主要参数特性 8
2.3 功能模块的构建 9
2.3.1 人机交互模块 9
2.3.2 声光报警模块 9
2.3.3 温度显示模块 10
2.4 传感器模块的构建 11
2.4.1 窗磁传感器 11
2.4.2 振动传感器 12
2.4.3 温度传感器 13
2.5 本章小结 14
3 软件程序设计 15
3.1 系统软件主流程图 15
3.2 各子程序设计 16
3.2.1 温度传感器子程序 16
3.2.2 窗磁传感器子程序 16
3.2.3 振动传感器子程序 17
3.2.4 数码管显示程序 18
3.2.5 紧急按钮程序 18
3.3 本章小结 19
4 系统调试 20
4.1 硬件调试 20
4.2 软件调试 23
4.3 系统最终调试 24
4.4 本章小结 25
5 总结与展望 26
5.1 总结 26
5.2 问题与展望 26
参考文献 27
致 谢 28
附 录 29
1 引言
本课题是基于单片机的家居安防控制器研究设计，主要由传感器接收外部信号，通过单片机来控制报警器和报警灯的控制系统。该系统具有电路简单、小巧方便、元器件灵敏度高且容易实现的特点。利用单片机进行编程，整个系统容易控制，从而实现了一个完善的家居安防智能控制系统。
1.1 课题的研究现状及研究意义
随着人类科学技术和社会生活的迅猛发展，人们的生活水平不断的提高，人们对于家居安防的要求也越来越高，从以前的防盗门、保安到现在的监视器、安防报警系统，智能家居安防系统应运而生。与此同时，计算机、网络、控制、技术、通信等技术的迅速发展也为智能建筑的推广打下了厚实的基础。因此在社会上，越来越多的建筑开发商也逐渐加大了智能建筑的投资与发展。住宅智能化现在的定义还不明确，他一般包括多个方面，例如住宅安全，自主通信，维护管理自动化等等。因此家居安防是智能住宅安全自动化中的一个十分重要的内容。
在如今这个年代，智能家居安防控制系统的发展已经刻不容缓了。现如今，如此多的小区住宅拔地而起，因此在小区配套上，整个安防控制系统也得紧跟房屋建设一起发展。在这个信息化的时代，经济技术都如此发达，所以，整个家居安防控制系统的建设起来将更加方便。智能家居安防系统有许多的优点，它不仅可以提高人们的生活质量，使人们享受一个安全便捷的生活环境，还可以带动相关产业的经济发展。因此，家居安防将是整个智能住宅化中十分重要的环节，因此，我认为设计一个符合国情、国家规范的控制系统是十分有意义的。
1.2 家居安防控制器技术简介
家居安防控制系统相比较其它项目，还是有一点技术性的。经过这几年的发展，它往往具有以下的几个功能：
紧急按钮：紧急按钮是一种快速、便捷的求助方式，当发生火灾或有外人入侵等紧急状况时，可以按动紧急按钮请求救援。在整个系统中，紧急按钮可以是触摸屏，也可以是安装在门禁中的一个软件，按下按钮或者启动软件后，物业管理或者保安门卫通过家具安防控制系统就可以收到紧急通知。因此，当家里出现老人独自一人中风或者摔伤无法移动或者小孩在家出现险情时，紧急按钮就可以派上用场。考虑到它的特殊性，紧急按钮应安装在醒目点的地方和易于碰到的地方。
自动警报系统：家里没人以后，这个系统就会自动工作，通过在家中布置的各种传感器来探测是否有突发状况。传感器一旦被触发，声光报警装置会报警同时报警灯闪烁，这个信号也会通过安防控制系统传给门卫或者物业。然后相关的工作人员就能马上报警然后到家中看是否有异样发生，或者直接联系户主。
警报和事件管理：这个系统往往是常开的，一直监视家里的动静。当出现煤气泄漏或者温度过高产生火灾等突发状况时，家居安防控制系统通过相应的传感器工作来判断是哪种状况，然后通知物业或者是自动启动相应的应急措施来应对状况。
自动拨号通知系统：它能够存储多个联系人的联系电话。触发报警时可以将报警信息通过短信发送到住户手机等其它终端上，这也叫做GSM报警模块。或者发生火灾或煤气泄漏时直接将信息发送给有关部门。这种远程报警通知技术在如今的家庭安防系统中非常普遍。住户也可以直接在公司等其它地方远程控制家中的状况，十分便捷。
1.3 论文组织结构
论文共分为五个章节，具体的内容如下：
第1章：绪论。首先介绍了本课题的研究背景及意义，综述了国内外家居安防控制系统的发展现状，然后简单介绍了家居安防控制技术的基本技术原理，最后对论文的课题来源和组织结构进行了介绍。
第2章：硬件电路设计。硬件电路分为几个部分，首先分析了家居安防控制系统的概念，讲述了该系统的实现方案，然后阐述了这个课题中所需单片机系统和传感器的构建，并详细介绍了单片机最小系统，包括单片机的引脚功能及主要特性。接着列出了系统结构框图和系统硬件电气原理图，并阐述其功能。然后分功能依次介绍了各个功能模块，例如人机交互模块，声光报警模块和温度显示模块，详细介绍了它们的工作原理，电路图。最后着重介绍了传感器模块的构建，本课题用到了3个传感器，分别是窗磁传感器，振动传感器和温度传感器，介绍了它们的结构，电路图还工作原理。介绍温度传感器时，还详细介绍了DS18B20芯片。
第3章：软件程序设计。首先介绍了系统软件主流程图，然后讲述了各个子程序的设计。罗列出了子程序流程图，子程序包括温度传感器程序，数码管显示程序和紧急按钮程序等，详细介绍了这些程序所达到的功能及现象。
第4章：系统调试。首先介绍了硬件调试，着重介绍了调试过程、结果和问题，包括了传感器调试以及单片机外围模块的调试。其次分析了软件调试的过程，着重介绍了编写软件中遇到的问题和解决方法。然后介绍了系统的最终调试，并讲述了整个系统的最终现象。
第5章：总结。对全文研究成果进行了总结，并提出了一些毕业设计中遇到的问题，同时还表达了自己的一些看法和对今后的展望。
1.4 本章小结
本章主要讲述了课题的研究现状以及研究意义，着重分析了家居安防控制器技术，详细介绍了家居安防控制系统的几个基本的功能，最后详细梳理了整片论文的组织结构，整片论文共分为5个章节，分别是引言，硬件设计，软件设计，系统调试和总结。
2 硬件电路设计
2.1 系统方案设计
本课题是基于单片机的家居安防控制器研究设计，本章先从总体方案设计出发，详细介绍了家居安防控制系统的概念以及实现的方案以及总的结构框图。然后分模块介绍了单片机系统的构建，功能模块的构建和传感器的构建，详细的介绍了它们的工作原理和电路图结构。
摘 要
随着经济和科学技术的迅猛发展，人们越来越重视自己的生活质量，同时对自己的生活环境和安全防范有了更加高的要求，所以，家居智能安防控制系统应运而生并且成为了我们生活中一个十分重要的部分。
本文首先对智能家居安防控制系统进行定义，然后将研究意义、研究重点以及发展现状进行了介绍，包括家居安防、数据结构、主要功能与特色以及在实际的发中的应用；最后讲述了该系统的总体流程、调试过程和结果以及在调试过程中遇到的问题。本论文主要实现的是家居安防控制系统，系统主要以窗磁传感器、温度传感器、振动传感器为研究对象，以单片机为核心构成一个具备信号采集、信号监控、结果显示等功能的完整系统，分别控制报警灯、蜂鸣器及开关电路，实现对住宅的安全实时监测及控制，程序实时监测系统状态。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机传感器控制系统家居安防
目 录
1 引言 1
1.1 课题的研究现状及研究意义 1
1.2 家居安防控制器技术简介 1
1.3 论文组织结构 2
1.4 本章小结 3
2 硬件电路设计 4
2.1 系统方案设计 4
2.1.1 智能家居的概念 4
2.1.2系统实现方案 4
2.1.3系统结构框图 5
2.2 单片机系统的构建 6
2.2.1 单片机的最小系统 6
2.2.2 单片机的引脚功能 8
2.2.3 主要参数特性 8
2.3 功能模块的构建 9
2.3.1 人机交互模块 9
2.3.2 声光报警模块 9
2.3.3 温度显示模块 10
2.4 传感器模块的构建 11
2.4.1 窗磁传感器 11
2.4.2 振动传感器 12
2.4.3 温度传感器 13
2.5 本章小结 14
3 软件程序设计 15
3.1 系统软件主流程图 15
3.2 各子程序设计 16
3.2.1 温度传感器子程序 16
3.2.2 窗磁传感器子程序 16
3.2.3 振动传感器子程序 17
3.2.4 数码管显示程序 18
3.2.5 紧急按钮程序 18
3.3 本章小结 19
4 系统调试 20
4.1 硬件调试 20
4.2 软件调试 23
4.3 系统最终调试 24
4.4 本章小结 25
5 总结与展望 26
5.1 总结 26
5.2 问题与展望 26
参考文献 27
致 谢 28
附 录 29
1 引言
本课题是基于单片机的家居安防控制器研究设计，主要由传感器接收外部信号，通过单片机来控制报警器和报警灯的控制系统。该系统具有电路简单、小巧方便、元器件灵敏度高且容易实现的特点。利用单片机进行编程，整个系统容易控制，从而实现了一个完善的家居安防智能控制系统。
1.1 课题的研究现状及研究意义
随着人类科学技术和社会生活的迅猛发展，人们的生活水平不断的提高，人们对于家居安防的要求也越来越高，从以前的防盗门、保安到现在的监视器、安防报警系统，智能家居安防系统应运而生。与此同时，计算机、网络、控制、技术、通信等技术的迅速发展也为智能建筑的推广打下了厚实的基础。因此在社会上，越来越多的建筑开发商也逐渐加大了智能建筑的投资与发展。住宅智能化现在的定义还不明确，他一般包括多个方面，例如住宅安全，自主通信，维护管理自动化等等。因此家居安防是智能住宅安全自动化中的一个十分重要的内容。
在如今这个年代，智能家居安防控制系统的发展已经刻不容缓了。现如今，如此多的小区住宅拔地而起，因此在小区配套上，整个安防控制系统也得紧跟房屋建设一起发展。在这个信息化的时代，经济技术都如此发达，所以，整个家居安防控制系统的建设起来将更加方便。智能家居安防系统有许多的优点，它不仅可以提高人们的生活质量，使人们享受一个安全便捷的生活环境，还可以带动相关产业的经济发展。因此，家居安防将是整个智能住宅化中十分重要的环节，因此，我认为设计一个符合国情、国家规范的控制系统是十分有意义的。
1.2 家居安防控制器技术简介
家居安防控制系统相比较其它项目，还是有一点技术性的。经过这几年的发展，它往往具有以下的几个功能：
紧急按钮：紧急按钮是一种快速、便捷的求助方式，当发生火灾或有外人入侵等紧急状况时，可以按动紧急按钮请求救援。在整个系统中，紧急按钮可以是触摸屏，也可以是安装在门禁中的一个软件，按下按钮或者启动软件后，物业管理或者保安门卫通过家具安防控制系统就可以收到紧急通知。因此，当家里出现老人独自一人中风或者摔伤无法移动或者小孩在家出现险情时，紧急按钮就可以派上用场。考虑到它的特殊性，紧急按钮应安装在醒目点的地方和易于碰到的地方。
自动警报系统：家里没人以后，这个系统就会自动工作，通过在家中布置的各种传感器来探测是否有突发状况。传感器一旦被触发，声光报警装置会报警同时报警灯闪烁，这个信号也会通过安防控制系统传给门卫或者物业。然后相关的工作人员就能马上报警然后到家中看是否有异样发生，或者直接联系户主。
警报和事件管理：这个系统往往是常开的，一直监视家里的动静。当出现煤气泄漏或者温度过高产生火灾等突发状况时，家居安防控制系统通过相应的传感器工作来判断是哪种状况，然后通知物业或者是自动启动相应的应急措施来应对状况。
自动拨号通知系统：它能够存储多个联系人的联系电话。触发报警时可以将报警信息通过短信发送到住户手机等其它终端上，这也叫做GSM报警模块。或者发生火灾或煤气泄漏时直接将信息发送给有关部门。这种远程报警通知技术在如今的家庭安防系统中非常普遍。住户也可以直接在公司等其它地方远程控制家中的状况，十分便捷。
1.3 论文组织结构
论文共分为五个章节，具体的内容如下：
第1章：绪论。首先介绍了本课题的研究背景及意义，综述了国内外家居安防控制系统的发展现状，然后简单介绍了家居安防控制技术的基本技术原理，最后对论文的课题来源和组织结构进行了介绍。
第2章：硬件电路设计。硬件电路分为几个部分，首先分析了家居安防控制系统的概念，讲述了该系统的实现方案，然后阐述了这个课题中所需单片机系统和传感器的构建，并详细介绍了单片机最小系统，包括单片机的引脚功能及主要特性。接着列出了系统结构框图和系统硬件电气原理图，并阐述其功能。然后分功能依次介绍了各个功能模块，例如人机交互模块，声光报警模块和温度显示模块，详细介绍了它们的工作原理，电路图。最后着重介绍了传感器模块的构建，本课题用到了3个传感器，分别是窗磁传感器，振动传感器和温度传感器，介绍了它们的结构，电路图还工作原理。介绍温度传感器时，还详细介绍了DS18B20芯片。
第3章：软件程序设计。首先介绍了系统软件主流程图，然后讲述了各个子程序的设计。罗列出了子程序流程图，子程序包括温度传感器程序，数码管显示程序和紧急按钮程序等，详细介绍了这些程序所达到的功能及现象。
第4章：系统调试。首先介绍了硬件调试，着重介绍了调试过程、结果和问题，包括了传感器调试以及单片机外围模块的调试。其次分析了软件调试的过程，着重介绍了编写软件中遇到的问题和解决方法。然后介绍了系统的最终调试，并讲述了整个系统的最终现象。
第5章：总结。对全文研究成果进行了总结，并提出了一些毕业设计中遇到的问题，同时还表达了自己的一些看法和对今后的展望。
1.4 本章小结
本章主要讲述了课题的研究现状以及研究意义，着重分析了家居安防控制器技术，详细介绍了家居安防控制系统的几个基本的功能，最后详细梳理了整片论文的组织结构，整片论文共分为5个章节，分别是引言，硬件设计，软件设计，系统调试和总结。
2 硬件电路设计
2.1 系统方案设计
本课题是基于单片机的家居安防控制器研究设计，本章先从总体方案设计出发，详细介绍了家居安防控制系统的概念以及实现的方案以及总的结构框图。然后分模块介绍了单片机系统的构建，功能模块的构建和传感器的构建，详细的介绍了它们的工作原理和电路图结构。
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