智能家居中的安全防范系统设计毕业论文

目 录

第1章 绪论......................................................... 1

1.1 研究目的和意义.............................................. 1 1.2 国内外发展情况.............................................. 2 1.3 发展趋势.................................................... 4 1.4 存在问题.................................................... 5 第2章 系统方案.................................................... 7

2.1.系统实现的目标.............................................. 7 2.2.系统的功能和结构............................................ 7

2.2.1 主机结构与功能........................................ 7 2.2.2 从机结构与功能........................................ 8

第3章 系统硬件设计................................................. 9

3.1 硬件电路设计................................................ 9 3.2 系统控制器模块的选择........................................ 9

3.2.1 单片机最小系统的设计.................................. 9 3.2.2 单片机晶振电路...................................... 11 3.2.3 单片机复位电路...................................... 11 3.3 单片机电源电路的设计....................................... 12 3.4 键盘电路的设计............................................. 13 3.5 热释电红外传感器电路设计................................... 14

3.5.1 热释电红外线原理和特性.............................. 14 3.5.2 热释电红外传感器RE200B的简介....................... 14 3.5.3 热释电红外传感器电路的设计.......................... 15 3.6烟雾检测模块 ............................................... 17

3.6.1 烟雾传感器NIS-09C的介绍............................ 17 3.6.2 烟雾传感器电路设计方案.............................. 18 3.7可燃气体泄漏传感器及其特性参数 ............................. 19 3.8声光报警模块 ............................................... 20 3.9显示模块 ................................................... 21 3.10通信模块 .................................................. 21 3.10.1 TC35模块简介 ...................................... 21 3.10.2 TC35模块与系统主机连接方式 ........................ 22 3.11 NRFCC1100无线收发模块 .................................... 23 3.11.1 模块性能及特点 .................................... 23 3.11.2 接口电路 .......................................... 24 3.11.3 模块结构和引脚说明 ................................ 25 3.12信号处理电路 .............................................. 25

3.12.1 信号放大调理电路.................................... 25

第4章 系统软件部分................................................ 27

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4.1 主程序及中断程序流程图..................................... 27 4.2 短消息程序设计............................................. 28

4.2.1 AT指令介绍 .......................................... 28 4.2.2 PDU 编码规则......................................... 30 4.2.3 短信模式设置......................................... 31 4.2.4 短信的发送方法....................................... 31 4.3 SPI协议 ................................................... 31

4.3.1 SPI协议的介绍 ....................................... 31

第5章 结 论..................................................... 35 参 考 文 献........................................................ 36 致 谢............................................................ 38 附录Ⅰ............................................................. 39 附录Ⅱ............................................................. 56 附录Ⅲ............................................................. 57

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本科生毕业设计（论文） 第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，实现了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居安防系统也因此而产生。

现代社会，商品经济竞争日益激烈，工作节奏不断加快。对于全身投入竞争的人们，家务工作方面必然力不从心，家务管理因此就显得尤为重要。家居安防控制器可以提供智能控制方案，使家庭主人在处理家务方面，既快捷又省力。还提供舒适健康的环境，可以监视室内的温度、湿度，同时还可以通过远程通讯，实时反馈家中情况，避免如火灾，盗窃造成的经济和安全损失，使人们能够全身心地投入工作，从而提高生活质量。一切发明和创造都是为了人类的生活更加方便和舒适。

住宅智能化控制的开发与建设是21世纪发展的必然趋势。由于信息技术的大力普及和应用，极大推动住宅小区智能化建设的进程，更为住宅小区智能化提供了可靠的技术保障，实施起来更加容易和简捷。智能信息家电及智能家居安防系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化、个性化的独特魅力，它对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义。

我国的家居安防开发相对于国外起步较晚，尚未形成一定的国家标准，因此很多公司开发出的产品使用的是自己组网技术和信息交换协议，有的核心技术没有对外公开，技术复杂，不易掌握，有很多产品是针对特定的环境开发的产品，因此，限制了其使用的范围，而且由于是少数几家公司约定的技术，相关第三方产品缺乏，各个接入设备之间不能兼容，互操作性差，用户扩充系统很不方便，限制了其进一步的发展。还有的系统成本太高，普通用户难以承受，所以也没能广泛推广使用。因此设计一个符合国情、符合国家规范的集远程控制和本地控制为一体的智能家居安防控制系统具有非常重要的现实意义和深远的历史意义。我国的小区住户安全监控系统的发展经历了从无到有、从简单到复杂的过程，其智能化的程度也越来越高。随着我国社会经济和文化建设的发展，社会公共安全受到人们越来越多的关注，作为一个新型的产业，安防产业发展很是迅猛，智能化安防技术的发展已取得了一定的成就。企业和小区住户的安防需求日益凸现，数

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字化智能安防再次面临新的发展契机。为了解决企业和小区住户安全防范等问题，近年来，建设部、公安部两部先后签署下达了多个相关重要文件，表明了强化建设企业和住宅小区的智能化安全防范设施的决心。

即便现代居民邻里常年很少往来,即便小区住户家庭生活稳密、封闭，在有小区住户安全监控系统的情况下仍能在极大程度上保障小区住户的安全。无论何时何地，发生何种险情（如有人入室盗窃、发生漏水漏电漏气或某户需要紧急求助等情况），在户主未察觉险情且得不到邻里或附近人员帮助时，基于单片机的小区住户智能安全监控系统便会凸显它的最大价值，比如，在小区每个住户单元安装一台报警主机，住户可选择安装在住户门口、窗户处安装声检、紧急求助，烟雾/煤气探头和瓦斯探头等报警探测设备，如果发生有人闯入、起火烟雾或液化气泄漏等等诸多险情时，系统便会触发报警，让户主、周围能够给予帮助人或负责安防的部门知晓情况，并做出相应的处理，将险情造成的损失减小到最小化。由此可见，无论白天黑夜，户主离家在外或是在家休息，基于单片机的小区住户智能安全监控系统可以帮助人们在最没有警觉性时提供极大的安全保障。小区住户智能安全是如此的重要，这也就是本课题设计这套系统的意义和价值。

1.2 国内外发展情况

自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居安防系统的方案。家居安防在 美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。

1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、 家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。

2000年，新加坡有近30个社区的约5000户家庭采用了这种家庭智能化系统，而美国的安装住户高达4万户。2003年，网络化家居的建设带来了高达4500亿美元的市场价值，这其中有3700亿美元是智能家电硬件产品的价值，剩余的部分则是软件和技术支持服务的费用。现在，国外的智能家居安防系统技术己日趋成熟，预计今年，50%以上的新房将具有一定的“智能型家居”功能。于此同时，由于技术的日益标准化，这些新型智能家居安防系统将比比尔.盖茨耗资6000万美元的高端别墅便宜得多。

由于家居安防的诱人前景和巨大市场，尽管国外市场真正启动也尚需时日，但并未能阻止企业去争食家居安防市场。虽然每家公司的策略各不相同，但它们

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都坚持同 样的信念：山那边遍地是金。IBM公司的迈克尔。凯罗斯克说：“这是个不容IBM公司忽视的市场机会。”

在智能家居安防系统研发方面，美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。近年来，以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业，先后挤身于智能家居安放系统的研发中。例如:微软公司开发的“梦幻之家”、摩托罗拉公司开发的“居所之门”、IBM公司开发的“家庭主任”等均已日趋成熟的技术强占家居市场。此外，日韩新等国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发，对家居市场更是跃跃欲试。

目前市场上出现得智能家居安防控制系统主要有：

（1）美国的X-10系统，该系统是通过电力线作为网络平台，采取集中控制方式实现多种功能，目前在国内应用极少，这套系统的功能较为强大，但它暂时不具备在国内市场推广的条件。首先，它是基于美国的电力环境设计的，很难适应国内恶劣的电力线环境；其次，它的功能虽然强大，但是针对西方消费的习惯设计的，难以满足国内消费者的要求；最后，也是最为重要的因素，它的价格也是国内的房地产品和普通消费难以接受的。

（2）德国的EIB系统，该系统采用的是预埋总线及中央控制方式实现各种控制功能，目前在国内应用极少。究其原因，一个是其工程要求较为复杂、严格；另一方面，由于它需要进行线路预埋，因此主要客户对象是新建小区的开发商，但它较高的价格是这些开发商所难以承受的，所以一直无法打开国内市场。

（3）新加坡8x系统，该系统采用预埋总线和集中控制方式实现各种功能，同时，利用的产品可对系统进行扩展。目前该系统在国内有少量应用。应该说8x系统最大优势在于系统较为成熟，是比较适合中国国情的系统，在国内及东南亚市场有成功应用的范例，但在系统架构、灵活性、价格等方面还难以满足要求。首先，BR采用的预埋总线方式决定了它的切入点只能是新建小区，对于旧房改造这一潜在的巨大市场它无能为力；8x系统的集中控制的方式降低了用户的可选择性，前期投入成本较高，而这正是房地产商最为关心的问题。

20世纪90年代中后期，国内的智能小区逐步兴起。我国的智能化住宅和智能化小区建设，最初始于广州、深圳和上海等沿海开放城市，逐步向内地扩展。智能住宅在我国的初次出现是在1997年。在建设部“97跨世纪住宅小区案竞赛活动”中，上海中皇广场被建设部科技委员会列为全国首家“智能住宅示范工程”开了全国智能住宅小区之先河。

1999年，建设部勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程。为此，建设部住宅产业化促进中心先后颁布了《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》等对智能小区的建设加以

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