多功能家庭安全监控系统.pdf

2 0 1 0 年4 月宁波职业技术学院学报A p r，2 0 1 0篁!兰耋笙!塑地翌型堕盟!翌垫型班竺墅!些：!兰型竺：兰多功能家庭安全监控系统江东，周卫宏，于德水(哈尔滨理工大学，哈尔滨1 5 0 0 4 0)摘要：基于A T 8 9 C 5 2 单片机设计了家庭安全监控系统。可实现人体接近监测、烟感监测、煤气泄漏监测、光感监测、温度监测、电视监控、声音监控。并具有电话自动报警、语音自动报警功能。关键词：安全性；单片机；监控中图分类号：X9 2 4 3文献标识码：A文章编号：1 6 7 1 2 1 5 3(2 0 1 0)0 2-0 0 0 1-0 50引言时间；报警位置、信号类别、日期、时间查询功能。随着科技进步，高科技产品的使用给人们带来了极大的方便，但也带来了一些不安全因素，如煤气泄漏、电气火灾等。而且目前社会上还存在一些犯罪现象，人们对于家庭安全提出了更高要求。以往工业现场的安全防护，以及银行、大型企、事业单位的安全防护系统的设计比较完善如用于工业的煤气泄漏监洲，1、加油站安全检测 2 1、消防火灾监测【3】、闯入报警1 4 1 等。而家庭的低成本、经济适用的保安装置研制得较少。或者家庭保安装置功能单一，没有从系统的角度实现全方位监测和控制。本文多功能家庭安全监控系统从系统工程的角度进行设计，利用单片机实现多功能、全方位监测。1系统的主要功能实现1 6 路模拟信号监控、1 2 路开关量监控、可实现煤气泄漏报警、火灾报警、人体接近报警、振动报警等；可实现电视监控功能，有4 路视频、4路音频监控，监控方式有循环扫描监控方式和定点监控方式；可实现电话传输报警。本机内可由用户存储1 0 个报警电话号码：具有自动语音报警功能、语音互动功能，用户可与0。9 9 9 路监控点进行语音互动；报时、定时功能，用户可设置自动报时2 系统硬件电路设计2 1主控机硬件电路设计主机采用A T 8 9 C 5 2 单片机，如图1 所示。图1中，8 2 5 5 B 芯片A 口和B 口实现4 x 4 的矩阵键盘用于输入运行参数。8 9 C 5 2 的l 脚和2 脚实现8 个L E D 数码管串行方式显示用于指示发生故障的位置及其性质：3 脚5 脚控制D S l 3 0 2 作为系统的日历时钟用于记录报警信号的发生时刻；6 脚和7 脚控制2 4 C 0 2 串行E 2 P R O M 用于存储用户温度传感器非线性参数以及系统其他设定的参数：1 0 脚和11 脚控制R S 2 3 2 串行通讯接口用于与其他微型计算机实现通讯、网络连接等；8 脚和1 2 脚输出串行编码信号，实现遥控远距离的音频和视频的切换，具有多路选择功能，实现双向对话交流；1 3 脚连接光电探测设备用于对进出人员进行计数，当计数为0 时即表示屋内没有人员，此时启动人体红外探测设备；1 4 脚为温度监测信号输入端；1 5 脚与外出房门控制开关相连，当家人回来时用于关闭屋内人体红外探测设备，阻止对自己人进出的误报警。8 2 5 5 A 的P A O 为人体红外探测装置信号输人端，P A l 为烟感探测装置信号输入端，P A 2 为煤气泄漏探测装置信号输入端，P A 3 为光感探测装收稿日期：2 0 1 0-0 3 0 5作者简介：江东(1 9 6 0 _)，男，湖北武汉人，教授，博士研究生，研究方向为数字传感器技术、磁悬浮技术检振理论。丝塑乇摹2 期1 万方数据宁波职业技术学院学报置信号输入端，用于夜间对光的报警，8 2 5 5 A 的P A 4 P A 7 用于扩展其他功能报警。8 2 5 5 A 的P B 0-P B 2 控制音频视频信号的切换，8 2 5 5 A 的P B 3 一P B 5串行显示黥语i 巷码人员进出温度监涮信号人体红外设备开启关闭控制用于讯响装置的发声及类别的控制。8 2 5 5 A 的P C 0 一P C 6 实现电话自动拨号。8 2 5 5 B 的P C 0 一P C 4实现语音芯片自动电话报警控制。lP 1 0P 2 O墨A 聊4 A 片选信号2P n咒I毒一人体红外探测砚2驾队O3P L 2乙P A l圭撂魁6P A 2L 筅麟羁C B4C8只3P L 3雎OP B O莒一1 音频视?，P L 4?髓2盈一f 顿控铺豫36P L 5N赶1i 飘,q q lP B 07P L 6i 3舞譬3镔t1 0脒D 豁2 qP B$互一f 控镧豺F B 3纠：oJ：Ll I哪巧、P C O8P L 7I#妒霎弘l5R D捌R D1 2r i o T 0跹芷JW RH 一4W R 舅1 3I N T IP 0 0I)0 D T A O A iD 0 D 7A O I彳9窖f、981 4T O蠢7l R Dl il ST 1帆业1卜21 1窃一 L E寻，卜图1家庭安全监控系统主控机硬件电路2 2 语音放大电路设计语音电路采用L M 3 2 4 作为前置放大电路实现音频信号放大和阻抗匹配，如图2 所示。图2 中，分机通过1 2 位二进制串行计数器、分配器C D 4 0 4 0 及与门实现分机的译码，每个分机只需要R，2 k n1，健盘控毒J1 语音电谨l 自动报鲁J4 根线。主机控制被呼叫的监控点，主机端只需要发出监控点的编码即可与分机监控点连通，立刻听到被监控房间的声音，音频功率放大采用T D A 2 0 3 0 音频功放模块，其最大输出功率1 4 W，可以监听到较微小的声音信号。万方数据江东等：多功能家庭安全监控系统2 3 人体红外探测电路设计人体红外探测用于监测是否有人进入。可用于房间、楼道口、走廊、阳台、储存室、车库等监控。以往多用于银行、公共场所等，由于其价格迅速下降，可用于家居方面防盗等安全用途，选用H D-0 2c o 们型，如图3 所示。该电路具有延时调节、灵敏度高等特点。对于有小孩的家庭还可达到对小孩监管的目的，从而增加家庭安全度。系统安装无线控制，以便在家人回家时解除对有家人活动的房间监控报警。电阻图3 人体红外探测电路2 4 电话自动报警电路设计当有故障检测出来以后。通过设定的用户电话号码进行报警，报告家庭故障的地点号以及故障类型，也可通过R S 2 3 2 接V I 向小区安全管理部门发出报警信号以便及时了解家里出现的问题并得到及时的解决。电话自动报警电路如图4 所示。图4 中。8 2 5 5 A 的P C 6 控制电话摘机和挂机，模拟手动摘机和挂机，有故障时自动用户线摘机。平时处于挂机状态。C S C 2 2 1 0 为4 x 4 模拟开关阵列电路，内含4 1 6 译码器、1 6 位控制锁存器与4 x 4 交叉开关阵列，1 6 个C M O S 开关受1 6 个锁存器输出信号控制，开关通断由S T 和输入地址码A 3，A 2，A 1，A 0 决定，模仿手动电话按键。由8 2 5 5 A 的P C 0 P C 5 发出存储的电话号码，C S C 2 5 6 0 为电话脉冲发号电路模块，将电话号码发至用户电话线上。万方数据宁波职业技术学院学报2 5 自动电话语音报警电路设计电话语音报警电路由I S D 3 3 1 8 0 实现 5 1，如图5所示。图5 中，首先将报警语音转换为W A V 格式，通过编程器对I S D 3 3 1 8 0 进行录音。I S D 3 3 1 8 0 为标准的串行控制方式，有故障时，送人要放的报警语音段号。通过由2 8 2 2 构成的音频放大电路发送至电话线，报警语音信号发送完毕后，I S D 3 3 1 8 0 的2 5 脚给出结束信号。通知C P U 语音播放完毕。2为I N T3笛8 0 g21 37，气7螭3鬲A t I D O U T封嚣旷i c；：豁M 1 8 0MNL o 2。f_o R lt2C，V1 0 k l lO 捌一上81 6停8c】。LI M I l f 厂图5 电话语音报警电路2 6 视频、音频控制电路设计采用4 0 5 2 实现电视监控和视频切换控制，如图6 所示。图6 中，可以由用户任意设置固定点位的视频监控以及声音互动，从而了解是否有犯罪分子等侵入房间。也可随时进行各房间之间的沟通。电视监控还可以工作于扫描工作状态。参与扫描的点位及扫描时间可以任意输入，通过具有控制录像时间间隔功能的录像机2 4h 循环录像。以便实现现场查询，提供侦破案件信息。循环录像的时间间隔及循环保存时间由键盘进行设置。X ox 1)(2P B 0蝎l O锐X 3I nr二：誊x冷翔l掺96Y o蕈B 2烈HY lY 2Y 3Y图6 视频、音频控制日2 7 温度监测电路设计温度监测电路通过Z 一型温履图7 所示。图7 中，Z 一型温度传感为频率量，由8 9 C 5 2 的T o 端接收8 9 C 5 2 内部计数器测量该频率量。实时监测。一旦超出正常值即发出-4 2 0 1 0 年摹2 期Tl|广llo 潲8 簧塔2T o 端图7 温度监测电路2 8 分机编码电路设计分机编码电路如图8 所示。图8 中，信号由8 9 C 5 2 的P 1 7 和I N T 0 给出。I N T o 输出时钟信号，P 1 7 输出编码信号。分机前端由1 2 位二进制串行计数器分配器C D 4 0 4 0 构成，接收主控机发出的编码信号。C D 4 0 4 0 输出端通过虚框内的编码阵列后与八输入端与非门与门C D 4 0 6 8 B 相接，每个音频、视频检测设备均有唯一解码，通过虚框内接入不同的反相器实现分机解码。5 V图8 分机编码电路万方数据江东等：多功能家庭安全监控系统2 9 讯响报警电路设计讯响报警器选择T W H l l B，如图9 所示。讯响器具有3 种报警音频信号，继电器J 2 吸合、J 3断开时2 脚接电源正极，此时为警笛声音：继电器J 3 吸合、J 2 断开时2 脚接地，此时为救护声音：继电器J 2、J 3 均不通时，即2 脚断开时为防盗声音。J l 为电源总开关。继电器J l、J 2、J 3 受8 2 5 5 A 的P B 3 一P B 5 控制。当检测到故障出现时立即控制报警，发出不同声音讯号，达到威慑罪犯和通知周围人员的目的。夕1b车工。广一i声图9 讯响报警电路2 1 0其他报警电路8 2 5 5 A 的P A l。P A 7 为其他开关量报警信号输入端。包括烟感探测输人、煤气泄漏探测输入、光感探测输入、振动探测输入等，电路图略。3 结束语由于将系统工程的设计思路应用于家庭安全监测控制系统，实现了对各种家庭不安全因素的监测控制，功能多、针对性强、成本低。可根据不同的家庭需要任意增减被监测的路数。达到最佳的性能价格比，满足不同家庭的需求。参考文献：【1】曾令国，郑淑清智能型煤气泄漏检测及自动呼救系统【j】电脑开发与应用，2 0 0 3，1 6(1)：扣5【2 孟于，王书声，孙健，等加油站安全监测系统研究【J】工业安全与环保，2 0 0 9，3 5(I)：5 4-5 5【3】朱立明，张思荣烟叶仓库消防报警火灾探测器的改进叨工业安全与环保，2 0 0 4，3 0(5)：3 2 3 4【4】杨占品，薛清战闯入报警、电子巡更、工业电视监控系统在输油管道中的应用叨安全、健康和环境，2 0 0 7，7(9)：1 8-2 0【5】李莺莺，靳世久I S D 3 3 0 0 0 型语音芯片及其在心音记录方面的应用叨电子设计应用2 0 0 3(3)：8 6 8 8 M u l t i p l ef u n c t i o nh o m es e c u r i t ym o n i t o r i n gs y s t e mJ I A N GD o n g，Z H O UW e i-h o n g，Y UD e s h u i(H a r b i nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y，H a r b i n1 5 0 0 4 0，C h i n a)A b s t r a c t：T h es i n g l ec h i pA T 8 9 C 5 2i st a k e na st h eh o m es e c u r i t ym o n i t o r i n ga n dc o n t r 0 1 T h es y s t e mh a sm a n yf u n c t i o n s，w h i c hi si n f r a r e db o d ya p p r o a c hd e t e c t i o n，s m o k ed e t e c t i o n，g a sl e a k a g ed e t e c t i o n，p h o t od e t e c t i o n，t e m p e r a t u r ed e t e c t i o n，t e l e v i s i o nm o n i t o r i n g，a u d i om o n i t o r i n g，a n dt e l e p h o n ea l a r m K e yw o r d s：s e c u r i t y；s i n g l ec h i p；m o n i t o r i n g万方数据多功能家庭安全监控系统多功能家庭安全监控系统作者：江东，周卫宏，于德水，JIANG Dong，ZHOU Wei-hong，YU De-shui作者单位：哈尔滨理工大学,哈尔滨,150040刊名：宁波职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF NINGBO POLYTECHNIC年，卷(期)：2010,14(2)参考文献(5条)参考文献(5条)1.曾令国.郑淑清 智能型煤气泄漏检测及自动呼救系统 2003(1)2.孟于.王书声.孙健 加油站安全监测系统研究 2009(1)3.朱立明.张思荣 烟叶仓库消防报警火灾探测器的改进 2004(5)4.杨占品.薛清战 闯入报警、电子巡更、工业电视监控系统在输油管道中的应用 2007(9)5.李莺莺.靳世久 ISD33000型语音芯片及其在心音记录方面的应用 2003(3)本文链接：http:/