2022年防火防盗报警系统的软件设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 西南科技高校毕业设计 ,并与防火自动化系统FAS.Fire Automation System共同构成智能建筑系统最底层的系统；目前国外发达国家已逐步形成一个集安防、消防、医疗抢救为一体的安全保证行业；安全技术防范行业真正形成行业规模是在其次次产业革命中即1950 年1971 年,第一在美国、英国等国家形成,1 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 像 ADEMCO 安 定 宝 、 VICON 维 康 、 CHUBO 集 宝 、 AMERICA DYNAMIC

2、 A. D 等；60 岁月视频图像技术、 70岁月运算机数字技术； 80 年代生物识别技术以及 90 岁月国际互联网技术的应用,使安防行业得到快速发展；西门子楼宇科技公司针对医院建筑安全防范的实际情形,充分结合医院本身的情形,最新推出了Guano Easy新型安全防范系统； Guarto Easy 将视频监控、音频对讲监听、防盗报警 有线或无线连接方式 、火灾探测、危急气体探测等 多种警告方式 声光,无线,拨号 结合起来,对医院进行全方位的安全防范；Guarto Easy 采纳总线式结构,符合安防系统的暴露线路最短的原就；通过适 配器可以接入各种信号 电压,触点等 ,可以连接防盗探测器,震惊探

3、测器,气体探测器,火灾探测器,紧急按钮,门禁触点等各种探测器,能够适应各种 情形；在线路上,可以接入中继器实现探测线路的延长,从而更好的适应环 境；就智能建筑中的火灾报警而言,目前显现的大型组合火灾报警系统或智能火 灾报警系统,一般是依据灾前检知的光、热、烟、气、味等个别反常或是否达 到某种阈值来做出判定的多阈值系统,多传感元件火灾探测器是智能型的装 置,使用三种不同类型传感元件的探测器记录模拟量的火灾参数,并将这些模 拟量转换成数字信号,然后,探测器利用数值算法判定是否存在火灾危急；现 在世界各国都在致力于讨论和开发能早期预报火灾的火灾探测方法和设备,如 利用神经网络所具有的自学习和自适应等

4、特点,就可组成智能火灾探测系统,提高火灾探测系统的检出率,增进系统的牢靠性；在我国,医院安全防范报警系统己成为智能医院中实现安全治理的重要系统；依据我国的规定,安全防范报警系统主要包括电视监控、防盗报警、求救求 助、有毒气体泄漏报警、消防报警等内容；该系统是一种比较完善的安全防范 系统,通过在可视对讲的基础上,不断扩展主机功能,增设室内分机用于接收 室内各探测器的报警信号；室内分机有多个探测器接口,可接收感烟探测器、温度探测器、红外及微波探测器、有毒气体泄漏探测器等传来的报警信号；与国外相比,我国智能医院安防系统有很大的差距；现在一般医院的主要防盗 措施仅限于防盗窗、防盗门,虽有肯定的防盗作用

5、,但在灾难发生的情形下,逃命就比较困难；另外,医院安全措施不足,安全防范系统也急需普及；2 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在我国,以北京、深圳、上海、广州等较发达的城市为龙头形成了一股智能化医院热；目前,公安部、建设部均要求智能医院必需具有安防系统；可以预见,智能建筑将成为21 世纪建筑业的进展主流；特殊是在我国,随着人们生活水平的日益提高,各种建筑是否智能化,安防系统是否完备、牢靠,将成 为评判建筑的重要指标；1.3论文主要内容概述本课题所设计的防盗防火报警系统实现的功能包括：能对医院的火灾、实 行

6、自动报警；能对盗窃实行自动报警；设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器 对各传感器的信号进行检测和掌握；智能报警系统主要包含用户端电子防盗和 防火系统；用户端的电子防盗防火系统又包括探测器、自动报警器及输出等组 成部分,并将模块化思想引入此系统,从而使整个系统的功能更完善、敏捷、可调；在硬件搭建的平台上,本课题重点设计用户端自动报警器的软件部分；本论文是按如下方式组织的：第2 章介绍系统的总体构成、功能及基本工作过程；第 3 章简洁介绍硬件平台；第4 章介绍系统的软件实现；第5 章介绍系统在调试过程中遇到的问题及解决方法；结论部分对本系统进行总结,并对其进展进行展望；3 / 34 名师归纳总结 -

7、 - - - - - -第 8 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 2章系统总体设计方案2.1系统总体构成本防盗防火报警系统是一种新型的电子安全报警系统,该系统的设计是将电子探测、智能掌握相结合,从而形成防盗、防火报警系统；系统总体构成包括防盗防火探测器、用户端自动报警器两个主要模块,系统组成框图如图 2-1所示；看门狗电路 EEPROM防盗探测器热释电红外探测器 微波探测器模拟量及传感器防火探测器温度探测器用户端自动报警器密码信号感烟探测器CO探测器开关量的输入报警开关紧急呼救开关掌握AT89C51电路工作灯指示灯 报警灯故障灯报警器蜂鸣器掌握输入/输出键盘

8、 LED显示电源电 路图 2-1 系统组成框图图 2-1 系统组成框图在防盗防火探测器部分,红外探测器和微波探测器探测到信号后经一个逻辑与非门,通过单片机的P3.2脚进入自动报警器,软件中这部分功能用外部4 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中断 0 实现,用户端自动报警器的主控模块判定其险情情形,然后打算是否进行声光报警；感烟探测器和CO 探测器也经一个规律与非门,通过单片机的P3.3脚进入自动报警器采纳外部中断1 实现相应功能；温度传感器经P3.4引脚进入自动报警器,这部分采纳温度模块实现,也受到主控

9、模块的掌握；主控 模块响应各中断申请后,给相应的三色灯低电平使其亮,有险情的话同时送蜂 鸣器低电平使其发出响声报警；人与单片机的沟通通过键盘实现,在软件中使 用键盘模块实现向主控模块提出各种申请；为了便利用户修改密码,设计了密 码模块来实现； LED 的显示通过显示模块来实现；2.2系统的基本功能和工作过程2.2.1防火防盗报警系统功能和特点前端报警器能够快速、精确地检测到现场的反常状态,一旦有人入侵、发 生火灾或自然气漏气时,相应的探测器立刻向自动报警器发出报警信号；接到 警情大事后,经确认后准时通报给微掌握器,自动报警器立刻进行确认,50 秒确认无误后,进行现场声、光报警；用户端自动报警器

10、可检测探测器或传输线路发生的故障 如探头断线或掉 LED 显示 电等；探测器显现故障时点亮故障灯；自动报警器的面板上设有 器、键盘及三色警灯,三色警灯分别指示光报警、正常工作以及系统显现故障 的状态；系统开关机采纳密码掌握且答应修改密码,防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性；假如显现误报警,报警；平常可以更换密码；2.2.2系统的基本工作过程50 秒内用户可以通过键盘输入密码解除用户端的防范现场,一旦有人入侵、或发生火灾等紧急情形时,与之相应的报警探测器 各种防火、防盗及手动报警按钮等就立刻向用户端自动报警器发出报警信号；接到警情大事后,自动报警器立刻进行确认 多次巡检中断信 号,如 50

11、s后无人解除警情同时警情确认无误后,进行大事的现场声 蜂鸣 器、光 LED报警, 在用户端自动报警器的面板上设有 LED 显示器、键盘以及三色警灯 LED,三色警灯分别指示火灾或红外/微波双鉴的防火防盗报警、正常工作及系统显现故障的状态,即报警灯 红、工作灯 绿和故障灯5 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 黄；用户端报警器同时具有探头故障报警功能,防止由于探头掉电而漏报,显现故障时点亮故障灯,假如判定探头掉线被剪断 ,就声光报警；假如显现误触发而报警时可以通过触发推迟时间 50s定时器 ,用户通过输入设

12、定的密 码来解除报警信号；当探测器检测到反常信号传给自动报警器时,只有解码正确时才会有开锁 电平输出给单片机,掌握关闭中断,解除用户端自动报警器的监测报警状态；此时,自动报警器对这个反常信号不做出任何响应,直到被复位后,自动报警 器才重新开头工作；假如三次误码输入,就产生报警信号电平,触发报警器中断响应,此时报警器进入报警状态；密码电路中设有 50 秒定时中断输出掌握信号,防止长时间无效操作；当有超过 50 秒的无效操作时,中断开启,发出 报警信号；密码由用户端自动报警器设定,并可随时更换,由键盘可输入用户 新密码；用户不当心输入错误时,在规定时间内更正密码即可解除报警,有效 的预防了误报；输

13、入密码时的按键有效提示由绿色发光二极管来实现,即密码 输入正确时发光二极管被点亮；第 3章硬件平台本文主要完成报警系统软件部分的设计和实现,所需的硬件平台由另一位同6 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学搭建；硬件系统框图如图 3-1 所示：看 门 狗 电 路EEPROM 热释电红外探测器逻输 入紧急呼叫按钮辑与微波探测器非输 出报警蜂鸣器门控 制电路LED 指示灯AT89C51 温度探测器逻感烟探测器 辑 与 非CO 探测器门键盘 /密码控制电路LED 显示电路电 源图 3-1 硬件系统框图防盗探测器

14、是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器,双鉴探测器工作时将探测到的红外和微波两种信号经过与非门处理后送单片机,即只有同时检测到两个探测器输出端口为高电平信号时,自动报警器才会响应盗情报警信号,否就不报警；7 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 防火探测器是由温度探测、感烟探测和一氧化碳探测构成的复合型火灾探测器；其中温度探测器采纳一个温度传感器DS18B20 信号线 DQ 接单片机的P3.4口,温度信号经 P3.4口进入单片机；光电感烟探测器的输出端输出高电平触发信号经与非门进入单片机进行处理,CO 探测器

15、的有效信号也送入与非门,只要从光电感烟探测器传来的信号也为高电平信号就能触发单片机的外部 中断 1,进行防火报警；键盘掌握电路采纳常用的整个P0口来做一个 4*4 矩阵键盘, P0P3 口作为行线,通过上拉电阻接 +5V,被箝位在高电平状态, P4P7口为列线；显示电路采纳串行口掌握的 4 位 LED 显示器接口电路,采纳共阳 LED,相应的亮段必需送 0,相应的暗段必需送 1；在输入输出掌握电路中,用单片机的P2.0 接黄灯用于表示系统显现故障,P2.1 接绿灯表示正常工作,P2.2 接红灯进行光报警, P2.3 接蜂鸣器进行声报 警；它们都是一个引脚直接接单片机,另一个脚直接接高电平,当显

16、现相应状态 时,单片机只需向响应的端口引脚置低电平,即可触发相应的器件发出报警或 警告信息；第 4章系统软件的设计与实现4.1软件设计思想本设计采纳单片机C 语言编程,在uVision2 环境下编写、编译、调试程序；8 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在硬件电路的基础上,采纳C 语言设计实现防火防盗报警系统的软件部分；用户端自动报警器的软件部分采纳模块化设计,分为主控模块、温度模块、显 示模块和键盘模块等；各个模块的关系如图 4-1 所示：X25045 模密温主显度模控块示键模模块块码盘模模块块图 4

17、-1 模块关系图由于防盗探测器中的热释电红外传感器和微波探测器,以及烟雾探测器可以 用两个外部中断实现,所以险情探测部分只需单独设计温度模块；各个模块实 现的功能及关系如下：主控模块：起主要掌握作用,掌握各模块的中断申请 如接到警报后,自动报警器立刻进行确认,50 秒确认无误后,进行现场声、光报警）,判定各种报警条件是否满意 假如显现误报警, 50 秒内用户可以通过键盘输入密码解 除报警）并发出相应指令掌握相关器件；显示模块：密码键盘显示、掌握LED 显示及三色警灯,三色警灯分别指示光报警、正常工作以及系统显现故障的状态,由主控模块发出指令进行控 制；密码模块：用户不当心输入错误时,在规定时间

18、内更正密码即可解除报 警,有效的预防了误报,平常可以修改密码；密码模块要通过键盘模块与主控 模块进行通讯；键盘模块：单片机与外界沟通联系的桥梁,输入密码以及各种特殊功能都9 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 需要通过键盘模块输入；温度模块：探测环境温度,当温度超出设定的戒备值时,向主控模块发出 警报；主控模块做出响应后,下达声光报警的指令；X25045 模块：把看门狗定时器、VCC 监控电路和EEPROM 三种常用功能组合在一起,储备了报警信息和用户的密码信息；具有监测总线和监控电路 的功能；整个系统采

19、纳传感器电路检测人体的入侵和火灾的发生；一旦发觉情形,传感器检测电路发出信号,向单片机申请中断；单片机响应中断后,依据报警 类型的不同,发送不同的报警信息；4.2系统软件实现 本系统的软件实现包括主控模块、密码模块、键盘模块和温度模块及外部 中断等,下面分别对它们进行介绍；4.2.1主控模块主控模块是本设计中的一个重要模块,它掌握各模块的中断申请,判定 是否响应当中断；主控模块流程图如图 4-2 所示；10 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 开 始推迟 100s 探头掉线检测有无险情？N Y 判定险情种

20、类储备报警信息声光报警Y 是否误报？N 报 警图 4-2 主控模块流程图开头后,先要推迟100s,等待系统上电复位,然后再进行探头掉线检测；一切正常后,调用险情检测函数,判定有无险情,仍要判定是哪种险情类 型,判定险情类型是为了以后扩展自动电话报警的功能而设置的,因此需要对 报警信息进行储存；报警信息通过一个写入函数把信息储存到 X25045 中的EEPROM 中,需要显示的时候通过一个读出函数从X25045 中的 EEPROM 中读出；本设计中由于硬件设计时没有设计自动电话报警的功能,但为了以后的扩 展和程序的可移植性,在软件的设计中设计了判定险情种类的功能,这种功能 在险情检测函数中实现；

21、通过险情检测函数返回不同的返回值来实现判定险情 种类；在判定险情种类后,调用声光报警函数进行声光报警；为了削减误报的 情形,设计了一个判定是否误报的函数,用户可以通过输入密码来解除报警；11 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在主控模块中可以调用这个判定是否误报警的函数进行判定；判定是否误报警的函数流程图如图 4-3 所示：开 始N=0 解码输入Y 密码正确？N 解除报警 N=N+1 N interrupt 0 using 1 flag1=P32；ifflag1 flag_infrared=1 ；els

22、e flag_infrared=0；17 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - void smog_int1 interrupt 2 using 2 flag2=P33；ifflag2 flag_smog=1；else flag_smog=0； 4.2.6 温度模块温度探测信号通过 P3.4 进入 AT89C51 型单片机如图 4-8 所示；其猎取信号传感器采纳的是 DALLAS 公司生产的一种 “单总线 ”温度传感器 DS18B20；温 度函数要按 DS18B20 的原理和指令进行编写； DS18B20

23、采纳特殊的单线接口方式,仅需要一个端口引脚来发送或接受信息；它由64 位光刻 ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和 TL、配置寄存器四部分组成；64 位光刻 ROM 是 DS18B20 的 地 址 序 列 码 , 用 于 实 现 一 个 总 线 上 挂 接 多 个DS18B20；在本设计中只需要一个,可以不考虑64 位光刻 ROM 的功能；依据 DS18B20 的通信协议,主机掌握 DS18B20 完成温度转换必需经过三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20 进行复位,复位胜利后发送一条ROM 指令,最终发送 RAM 指令,这样才能对 DS18B20 进行预定操作；复位要求

24、CPU 将数据线下拉 500 微妙,然后释放, DS18B20 收到信号后等待 1660 微秒左右,然后发出 60240 微秒的存在低脉冲,主 CPU 接到此信号表示复位胜利；ROM 操作指令 :DS18B20 依靠一个单线端口通讯,必需先建立 ROM 操作协议,才能进行储备器和掌握操作；因此,主机必需第一供应下面 5 个 ROM操作命令之一；1、读出 ROM,代码为 33H,用于读出 DS18B20 的序列号,即 64 位激ROM 代码；2、匹配 ROM ,代码为 55H,用于辨别 或选中）某一特定的 DS18B20进行操作；3、搜寻ROM,代码为F0H,用于确定总线上的节点数以及全部节点的序列号；4、跳过 ROM,代码为 CCH,命令发出后系统将对全部 DS18B20 进行操18 / 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 作,通常用于启动全部DS18B20 转换之前,或系统中仅有一个DS18B20 时；5、报警