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智能小区安防系统的设计
目录
引言 2
1 总体设计 3
1.1 设计背景 3
1.2 设计思想 4
1.3 系统功能 5
1.4 系统设计框图 6
1.5 系统实现方法 6
2 系统可行性分析 7
2.1 硬件模块 7
2.1.1单片机控制模块 7
2.1.2温度烟雾信号采集模块 9
2.1.3煤气信号采集模块 9
2.1.4防盗报警模块 9
2.1.5光报警模块 9
2.1.6数据采集模块 10
2.1.7键盘显示模块 13
2.1.8CAN总线协议 13
2.1.9传感器模块 15
2.2 软件模块 16
2.2.1温度烟雾信号采集模块 16
2.2.2煤气信号采集模块 17
2.2.3防盗报警信号采集模块 17
2.2.4光报警 17
2.2.5信号采集模块 17
2.2.6键盘显示模块 17
2.2.7CAN总线通讯模块 18
3 硬件单元电路设计 19
3.1 ADC0809和四个报警传感器的接口电路设计 19
3.2 AT89C51与ADC0809接口电路 19
3.3 AT89C51与光报警接口电路 20
3.4 键盘显示接口电路 21
3.5 AT89C51与CAN总线接口电路 21
4 软件设计 23
4.1 CAN总线程序 23
4.1.1CAN初始化 23
4.1.2CAN数据发送 25
4.1.3CAN接收数据 26
4.2 温度传感器18B20 27
4.3 ADC0809转换 27
4.4 数字显示 32
5 系统可靠性设计 35
5.1 系统抗干扰性设计 35
5.1.1硬件抗干扰措施 35
5.1.2软件抗干扰措施 35
5.2 提高元器件的可靠性 36
5.3 容错技术 36
6 系统调试 37
6.1 整体调试分析 37
6.2 硬件单元电路调试 37
6.2.1最小系统板调试 37
6.2.2A/D转换电路调试 37
6.2.3光报警电路调试 38
6.2.4键盘显示电路调试 38
6.2.5传感器电路调试 39
6.3 软件程序调试 39
6.3.1软件系统设置 39
6.3.2单片机系统软件调试 39
6.3.3CAN总线软件调试 40
6.4 调试过程中发现的问题及解决方法 40
6.5 联机调试 40
7 系统使用说明 42
8 结论 43
谢 辞 44
参考文献 45
附 录 46
引言
中国安居工程需要大力发展安全文明小区建设，严峻的社会治安形势，需要建立并完善安全文明小区防盗报警网络系统体系。如何解决在当前每个家庭经济承受能力有限的情况下，建设满足防范功能及可靠性需求的安全文明小区防范防盗报警网络系统，是当前急需解决的课题。本方案是在考虑以上因素的基础上，所设计的可行实施方案。
小区安全防范报警系统是智能小区实现安全管理的重要系统,主要包括防盗报警、煤气泄漏报警、消防报警等。小区管理极为重要的内容是确保住宅,住户安全,生活中,人人都可能出现一些意想不到的求助情况,现代居住的格局,邻里常年不来往已是常事,家庭生活稳密性、封闭,性越来越强。因此,小区安全防范及报警系统是具有先进的设计和设备,并为小区住户的安全提供保障的必要系统。
我国的安防自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。在小区内的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、瓦斯探头，等报警感知设备，报警主机通过总线与管理中心的电脑想连接，进行安防信息管理。如果发生盗贼闯入、抢劫、烟雾、燃汽泄露，声音过高等紧急事故，传感器就会立即获知并由报警系统即刻触发声光警报以有效恫吓企图行窃的盗贼；系统还会迅速向报警中心传送报警信息；报警中心接到警情后立即自动进行分辨处理，迅速识别判定警报类型、地点、用户，中心据此派出机动力量采取相应解救措施；系统具备24小时防破坏等并自我监视，一旦有任何被破坏的迹象也会即刻报警。总之，无论白天黑夜，你离家在外还是在家休息，电子保安时时刻刻保护的安全，这正是能为家人、家庭、财产所做的最有效的安全防盗保护措施。
1 总体设计
1.1 设计背景
在当今高速发展的社会中，人们对自身所处的环境越来越关心，居家安全已成为当今小康之家优先考虑的问题。当上班家中无人，或者仅有老人孩子在家，或晚上在家熟睡，都必须确保家庭成员和财产的绝对安全。
中国安居工程需要大力发展安全文明小区建设，严峻的社会治安形势，需要建立并完善安全文明小区防盗报警网络系统体系。如何解决在当前每个家庭经济承受能力有限的情况下，建设满足防范功能及可靠性需求的安全文明小区防范防盗报警网络系统，是当前急需解决的课题。本方案是在考虑以上因素的基础上，所设计的可行实施方案。一、住宅小区防盗报警系统要求 当前，随着经济的发展，人民的生活日益改善，人们对家庭生命财产安全越来越重视，采取了许多措施来保护家庭的安全。以往的做法是安装防盗门、防盗网，但也存在有碍美观，不符合防火要求，不能有效地防止坏人的入侵。现在，全国各地都在如火如荼地开展建设安全文明小区的活动，而且很多地方都提出取消防盗网的口号，家庭电子防盗报警系统也就应运而生。因为大多数家庭都是双职工，白天家里通常没有人，发生报警后，必须要有专人来处理，因此，必须设立报警中心。而且因为国内住宅区大多数是密集型分布，一个住宅区往往有几百上千户，并且都有自身的保安队伍，因此当用户防盗报警系统报警时，除了在现场报警外，还需要向当地派出所或公安分局进行报警联网外，也需要向住宅小区的保安中心进行联网报警，以便警情得到迅速处理。另外，考虑到国内普遍收入水平较低，对于每一户家庭的防盗报警系统成本不可太高，但因为用户数量多，也不能采用质量差的产品，以免误报频繁造成不良影响。根据以上分析，住宅小区对防盗报警系统的要求如下：1.广泛性——即要求小区内每个家庭都能得到保护。2.实用性——即要求每个家庭的防范系统能在实际可能发生受侵害的情况下及时报警。并要求操作简便，环节少，易学。3.系统性——即要求每个家庭的防范系统在案情发生时，除能自身报警外，必须及时传到保卫部门，并同时上报当地公安报警中心。4.可靠性——即要求系统所设计的结构合理产品经久耐用、系统是可靠。5.投资可行性------即要求系统投资或造价能控制在小区家庭能承受的范围之内。
1.2 设计思想
在小区内的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、瓦斯探头，病毒检测器，防盗报警器等报警感知设备，报警主机通过总线与管理中心的电脑想连接，进行安防信息管理，本系统具有远程报警功能。如果发生盗贼闯入、抢劫、烟雾、燃汽泄露，声音过高等紧急事故，传感器就会立即获知并由报警系统即刻触发声光警报以有效恫吓企图行窃的盗贼；系统还会迅速向报警中心传送报警信息；报警中心接到警情后立即自动进行分辨处理，迅速识别判定警报类型、地点、用户，中心据此派出机动力量采取相应解救措施；系统具备24小时防破坏等并自我监视，一旦有任何被破坏的迹象也会即刻报警。总之，无论白天黑夜，你离家在外还是在家休息，电子保安时时刻刻保护的安全，这正是能为家人、家庭、财产所做的最有效的安全防盗保护措施。
1.3 系统功能
设计具有防盗并且兼有防火，防煤气，防盗毒等功能的小区防盗报警系统，无疑可以使家庭保安自动化。系统采用体积小巧，功能强大，价格便宜的单片微型计算机作为居民家庭第一监视端，与单片机连接各种用于家庭安保的传感器作为收集信号并送给单片机初步处理，单片机实时与远方主监控计算机通信，将从传感器接受来的信号实时传给主机，主机端就可以知道小区各个居民家庭的异常情况，从而进行实时处理。系统利用CAN总线传输信息，提高了可靠性，操作更方便，在工程实际中有广泛的应用，因而具有良好的应用前景和工程推广价值。
该系统运用了了单片机AT89C51， CAN总线的主要特性和功能，将主从式微机通信运用于今天的生活，体现了自动化的发展前景一片光明。对于应用区域：
每个家庭可实现：家中无人时，如上班了，可把家庭报警系统设置在外出布防状态，使所有的探测器都工作起来。当窃贼试图破门而入或从阳台闯入，被动红外探测器探测到动作，警号发声，并且保安中心立刻接收到警情，接着在数秒后公安局报警中心也会收到报警信号。家中有人时，如睡觉时，把系统设置在留守布防状态，当窃贼企图从大门闯入时，立刻动作发出警报；如果主人有紧急情况，如急病或受到挟持时，可按动键盘上的紧急按钮发出警报。
1.4 系统设计框图
图1.1 系统组成结构图
1.5 系统实现方法
(1) 利用各种传感器接收需要防备外界的异常信号，信号的检测与转换传输。
(2) 单片机接收传感器检测信号，进行初步处理，如记录发生情况的位置，何种报警等等，也可以单片机进行现场报警。
(3) 利用CAN总线实现单片机与主控计算机的串口通讯。
(4) 在主控计算机上接收单片机送来的报警信号，发出报警信息。
2 系统可行性分析
2.1 硬件模块
报警器硬件由温度烟雾信号采集模块、煤气信号采集模块、防盗报警模块、光报警模块，键盘显示模块以及单片机与CAN总线模块组成。
2.1.1单片机控制模块
经过比较，作者决定使用常用、廉价的单片机AT89C51作为主控制器。单片机AT89C51是由ATMEL公司生产的51单片机。简单介绍如下：
AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。
AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口， AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。
AT89C51具有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
AT89C51的引脚图如下图所示：
图2.1AT89C51芯片的引脚图
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
