1、 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 1 页 装 订 线 序号（学号）： 天 津 大 学 本科毕业论文 智能住宅 安防 监控主控系统设计 姓 名 学 院 电子信息工程学院 专 业 自动化 班 级 指导教师 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 2 页 装 订 线 智能住宅安防监控主控系统 摘要 本次设计提出并设计了一种基于公用电话网络的智能住宅安全监控主控系统。 家庭安防系统是智能住宅小区案犯非系统的最重要的组成部分，也是智能家居自动化的重要组成部分，主要包括住户门及阳台与窗户的防入侵报警，电话线断路报警以及门磁报警。本课题以经济 实用为原则，通过对相应报警传感器的选用，控制器软硬件的设计，
2、实现门盗防护，窗盗防护，火灾报警，燃气泄漏报警，紧急求助等多项典型家庭安防功能，在系统受到入侵时发出声光报警或通过网络将报警信息传送给用户，以实现对家庭的全天 24 小时的安全防护。 本设计主要内容为当出口通道或窗户受到入侵，以及电话线断路，系统自动发出报警。 关键字 智能家居 安防系统 声光报警 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 3 页 装 订 线 Main Control System Intelligent Residential Security Monitoring AbstractHome security systems are smart residential area
3、criminals most important non-system components, intelligent home automation is an important part, including household doors and balconies and windows of anti-intrusion alarm, push-button family emergency assistance alarm, gas leak alarm fire alarm. The subject of the principle of economic utility, t
4、hrough the appropriate selection of sensor alarms, the controller hardware and software design, implementation, Pirates of protective doors, windows and stolen protection, fire alarm, gas leakage alarm, emergency assistance and many other typical home security features, in system when the invasion o
5、f alarm or audible alarm information through the network will be transmitted to the user, in order to achieve the familys 24-hour security protection. The design of the main contents of the window when the export channel or invasion, gas leak or fire occurs, emergency help, the system automatically
6、send alarm to provide power to all systems. Key wordsIntelligent home Security systems Alarm of Light sound 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 4 页 装 订 线 目录 1 绪论 .5 1.1 论文研究的来源与研究背景 .5 1.2 论文研究目的、意义与内容 .6 1.2.1 本论文研究的目的与意义 .6 1.2.2 论文研究的内容： .6 2 监控终端 .7 2.1 监控终端硬件设计 .7 2.1.1 电源 .7 2.1.2 振铃检测电路 .8 2.1.3 模拟摘挂机电路 .8 2.
7、1.4DTMF 编解码电路 .8 2.1.5 语音电路 . 10 2.1.6 液晶显示电路 . 11 2.1.7 E2PROM 及时钟电路 . 12 2.1.8 可编程逻辑电路 . 13 2.1.9 电话线防断检测电路 . 14 2.1.10 整体电路 . 14 2.2 软件设计 . 14 2.2.1 报警 . 14 2.2.2 远程控制 . 16 2.2.3 设置 . 17 2.2.4 主流程 . 19 2.3 调试 . 20 2.3.1 硬件调试 . 20 2.3.2 软件调试 . 20 3 电源设计与单片机介绍 . 22 3.1 电源设计 . 22 3.2 硬件原理图及说明 . 22 3
8、.2.1 变压器整流电路 . 22 3.3 单片机介绍 . 23 4 信号转接器 . 27 4.1 硬件电路设计 . 27 4.2 软件设计 . 29 5.3 调试 . 29 5 外围检测模块 . 30 5.1 无线红外报警器 . 30 5.2 无线门磁报警器 . 31 6、监控中心软件 . 32 结 论 . 34 参 考文献 . 35 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 5 页 装 订 线 1 绪论 1.1 论文研究的来源与研究背景 智能住宅是近年来产生并迅速崛起的一种新型住宅，它是建筑艺术、生活理念与信息技术、电子技术等现代高科技的完美结合。智能住宅为住户提供了一种更加安全、舒适、方便、
9、快捷和开放的智能化、信息化生活空间。智能住宅作为智能小区的一个单元，其智能化程度直接体现小区的智能化程度。 家庭安防系统是适应现代生活对家庭功能逐渐增长的需求发展起来的一个系统，该系统的内容、构成和配置因国度、家庭的经济实力、家庭的知识结构以及个人喜好的不同而不同。因此，家庭安防系统的配置与住宅小区的定位（安置型、实用型、舒适型还是豪华型）以及住户的类型比例（经济实力、知识结构等）有着密切的关系。 随着我国社会主义市场经济的深入发展和未来知识经济时代的临近， “ 安全 ” 作为一项综合服务，将会形成更大规模的产业。这方面的社会需求记已在逐步升温。作为政府职能的重要组成部分，保障公民生命财产安全
10、和社会的安定，实施 “ 综合安全服务工程 ” 将会像 “ 环保工程 ” 、 “ 生态农业工程 ” 一样，受到社会的关注和公众的欢迎。笔者认为，综合安全理念的确立和社会公共安全服务保障体系 形成之时，将是有中国特色的安防事业步入世界先进行列之日 一般地，从结构上来讲，家庭安防系统由控制器、家庭布线、传感器 /执行器等构成；每一个家庭控制器作为智能小区网络中的一个智能节点，互联成网并上联至小区综合管理系统；从信息组成上来讲，家庭安防系统包括语音信息、数据信息、视频信息以及控制信息等；从功能上来讲，家庭安防系统包括安防功能（防盗报警、电话线断路检测，门禁系统检测等） 家庭报警的防护区域分成两部分，即
11、住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关；住宅内区域防护是指在益发危险区域安装红外探测器，热传感器，烟雾传感器等。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备（门磁开关）设防，住宅内区域防护的防盗报警设备（红外探测器）撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备（门磁开关）和住宅区域防护的防盗报警设备（红外探测器）均设防。 本设计主要负责电 源与紧急报警子系统的研究与实现 ，要及时为整个系统提供稳定的电源，以使各报警子系统能正常工作。家庭安防系统的设计越来越完善，技术也已经成熟，报警器也出现了智能语音报警。但是无论发展到什么程度，家庭安防的设计原理是基本相同的。
12、本设计虽然没有用现 有的最新技术，但是方便，简单，易操作，成本低。现在的中国市场已经出现了，比较大的家庭安防设备公司。但是相比国外发达国家，技术仍然很落后。所以我们要加强毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 6 页 装 订 线 家庭安防方面的研究，从务实出发，而不是盲目的追求高科技豪华安防系统，以为主要设计目标为中国城市的普通家庭。 1.2 论文研究目的、意义与内容 1.2.1 本论文研究的目的与意义 随着计算机技术、现代通信技术和自动控制技术的迅速发展，住宅的智能化和信息化在发达国家应运而生。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、讯息家电、设备自动化功能，集系统、结构、 服务、管理为一
13、体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。而这一切都是在家庭产品自动化，智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求实现的。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、无线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起。与普通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具，提供全方位的讯息交换功能，帮助家庭与外部保持讯息交流畅通。 根据目前人们的生活水平以及人们对智能住宅初步要求，智能住宅安全监控系统适合于市场的需求，满足人们对生活环境安 全、舒适、方便、便捷的要求。所以本文提出一种基于公用电话网络的智能住宅安全监控系统的设计思想并加以实
14、现。 1.2.2论文研究的内容 ： 家庭安防系统越来越受到重视，本设计针对家庭安防系统设计其主控系统和监控终端以及控制模块，这是防系统的重要组成部分。 本设计主要介绍了的选题背景、课题介绍、设计主要工作、方案论证。本设计主要内容通过公共电话网进行安全报警和过程控制，语音报警、监控中心声光报警、液晶显示、电话线短路监测。 智能住宅安全监控主控系统 对住宅智能弱电系统来讲是一个非常重要的子系统，是确保住宅内人身、财产 及信息资源安全的重要手段，是使住宅有一个安全、方便、舒适与高效的工作、生活环境的必要保证。保安自动化系统的设计应该是以体化实现对大厦内各种保安防范设施和功能的集成监控管理、报案处理和
15、联动控制。 我国的安防技术是在同犯罪分子作斗争的过程中发展起来的，随着电子技术的日益成熟和可靠，安防器材和设备也得到了极大的发展。公安部为了规范安防技术市场，开始负责安防技术的规范管理工作，负责安防技术产品的质量检测工作，确保安防技术产品的功能和可靠性；逐步实施了安防产品生产、工程施工设计的许可证制度，确保安防技术产品的质量和系 统设计、施工的水平。 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 7 页 装 订 线 电话线 2 监控终端 监控终端是智能住宅安全监控系统的核心模块，它主要实现，接收报警信号并向中心和用户报告、接收用户呼叫并可以根据用户的指令来操纵家电设备的设备，在智能监控系统中处于核心地
16、位。它由声光报警电路、振铃检测电路、模拟摘挂机电路、语音电路、液晶显示电路、 E2PROM 电路一起构成安全监控系统的住宅终端部分。 2.1 监控终端硬件设计 监控终端是集电话信号处理、双音多频 (DTMF)信号处理、语音信号播放、以及实时时钟信号处理等功能于一体的设备。它以一个 AT89C52 为核心，双音多频信号处 理采用 MT8888C 芯片，语音芯片采用 ISD250O 芯片，实时时钟采用DS1302 时钟芯片，另外一些逻辑变换采用可编程逻辑器件 CAT24WC256 芯片。监控终端组成方块图见图 2.1。 液晶 电话防断 开关量输出 DTMF 编解码 AT89C52 实时时钟 振铃
17、语音 图 2.1 监控终端方框图 2.1.1 电源 整个监控终端需要一个 3.3V 的常备电源 (EZPROM)以及 5V 的电源 。常备电源采用电池来实现，其他电源采用一个变压器从 22OV 市电得到。变压器采用 9V直流输出额定电流 50OmA 的变压器。为使系统稳定可靠工作，对直流电压采用220OuF-6V 电容进行滤波。 5V 电源从 gV 由稳压模块 78L05 变换得到。由于在78L05 上有压降，所以会有发热，需要在 78L05 上加散热片。考虑到后面芯片对电压稳定性要求比较高，所以从 78LO5 出来的 5V 电源还要经过滤波处理。采用22OuF/16V 的电解电容来过滤低频电
18、压波动，用 0.luF 的电容过滤掉高频的干扰毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 8 页 装 订 线 信号。这样得到的 5V 电源比较稳定，能够满足 5V供电芯片的要求。 2.1.2 振铃检测电路 公用电话系统中，为了防止电迁移侵蚀铜线，电源采用负电压，电压一般在为一 24V 到 60V 的直流。振铃信号一般是幅值在 24V到 75V，频率在 20到 60Hz的正弦波振铃信号叠加在直流馈电上传输，通常振铃信号的断续比为 1:4，周期为 5 秒。要检测振铃信号必须从直流馈电上提取交流信号，利用电容隔直流通交流的特性把直流信号过滤掉，得到交流信号。由于整个线路上电压比较高，所以电容的电压标值要比
19、较大，这样还可以防止电压浪涌损坏电器的情况。振铃交流信号的频率也比较低，所以电容的容量要 取比较大一些才能保证交流信号通过，采用 lF/250V 的电容。得到交流信号后还不能直输入到单片机处理，必须进行整流、分压处理得到合适的电位。交流信号进行全桥整流后得到直流信号，再用一个电解电容进行稳压，然后用一个 4.3V 或 4.7V 的稳压管把电压保持在 5V 以内以便单片机能进行处理。 没有振铃时振铃检测电路没有交流电源通过振铃检测电路没有电压输出即输出为低电平。有振铃时，振铃检测电路则输出为高电平。检测振铃次数就是利用这个信号的边沿触发单片机，由于单片机的边沿触发是下降沿触发，所以把振铃检测电路
20、的输出用反向器转 变后接到单片机的外部中断引脚。振铃检测电路组成示意图如图 2.3 振铃 振铃脉冲 图 2.3 振铃检测示意图 2.1.3 模拟摘挂机电路 在电话回路中，当电话处于挂机状态时电话线处于开路状态，回路中没有电流流过。如果回路中接入一个电阻，当回路电流小于 20fnA 时交换机不认为是电话摘机，只有回路中电流大于 20mA 时才认为是摘机了。所以，模拟摘挂机可以采用 继电器或者开关管控制一个电阻在回路中接通或断开。采用开关管模拟摘挂机，具有无触点、体积小、耗电少的优点。 2.1.4DTMF 编解码电路 电话系统中除了声音信号外还可以传送 DTMF(双音多频 )信号， DTMF 的每
21、个信号是由 4 种低频和 4 种高频两个频率组成的，可以组合成 16 种信号，正好代电容隔直 全桥整流 稳压滤波 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 9 页 装 订 线 表 16 进制的 16 个数，也对应电话中的信号键。电话系统中就是采用这种信号进行拨号。智能住宅安全监控系统中采用 DTMF 信号向中心传输报警信号。表 2 1 为 DTMF 编码表。 低频 高频 按键 16 进制 D3 D2 D1 D0 697 1209 1 1 0 0 0 0 697 1336 2 2 0 0 1 0 697 1477 3 3 0 0 1 1 770 1209 4 4 0 1 0 0 770 1366 5
22、 5 0 1 0 1 770 1477 6 6 0 1 1 0 852 1209 7 7 0 1 1 1 852 1336 8 8 1 0 0 0 852 1477 9 9 1 0 0 1 941 1336 0 A 1 0 1 0 941 1209 * B 1 0 1 1 941 1477 # C 1 1 0 0 697 1633 A D 1 1 0 1 770 1633 B E 1 1 1 0 852 1633 C F 1 1 1 1 941 1633 D 0 0 0 0 0 表 2 1DTMF 编码表 DTMF 信号的解码以及编码是采用 MT8888C 芯片来实现的。 MT8888 芯片是
23、MITEL 公司采用 CMOS 工艺生产的一种低功耗、高集成度的 DTMF 信号收、发芯片，它可以方便地与微机接口 。 MT8888 是采用 CMOS 工艺生产的 DTMF 信号收发一体集成电路，它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容 式 D A变换器，可发出 16种双音多频 DTMF 信号。接收部分用于完成 DTMF 信号的接收、分离和译码，并以 4位并行二进制码的方式输出。 MT8888 芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与 TTL 电平兼容，并可方便地进行编程控制。 MT8888 的外围电路非常简单，与微机
24、接口也很方便，通过改变 R2可调节输入信号的增益。具体应用电路如图 2.4 所示。 毕业设计（论文）纸 共 33 页 第 10 页 装 订 线 图 2.4MT8888 外围电路 电话系统中两条电话线是有正负之分的，而 在实际使用中要识别正负是不方便的，所以采用全桥整流电路来避免这个麻烦。 DTMF 信号是两种频率叠加在一起的频率信号，经过一个电容接到 MT8888C 的输入引脚上可以进行 DTMF 信号识别。 DTMF 信号输出时，经过 MT8888C 编码后用运算放大器进行放大，再连接到电话线馈电线路上。 2.1.5 语音电路 语音电路在监控终端主要是用于语音报警时给用户以语音形式的报警，在
25、远程控制中语音提示用户如何进行操作，并且在设置时语音提示用户如何进行设置等。语音只要事先录制好，在需要时播放出来，所以要选取一个可以存储语音信号的芯片， 采用 ISD2500 系列芯片。 美国 ISD 公司的 2500 芯片，按录放时间 60 秒、 75 秒、 90 秒和 120 秒分成ISD2560、 2575、 2590 和 25120 四个品种。 ISD2500 系列和 1400 系列语音电路一样，具有抗断电、音质好，使用方便，无需专用的语音开发系统等相同优点。它的最大特点在于片内 E 2 P R O M 容量为 4 8 0 K(1 4 0 0 系列为 128K)，所以录放时间长；有 10 个地址输入端 (1400 系列仅为 8 个 )，寻址能力可达 1024位；最多能分 600 段；设有 OVF（溢出）端，便于多个器件级联。 ISD2500 系列具备微控制器所需控制接口。通过操纵地址和控制线可完成不同的任务，实现复杂的信息处理，如信息的组合，连接，设定固定的信息段，信息管理等。 ISD2500可不分段，也可按最小段长为单位任意组合分段。芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术，每个采样值接存储在片内单个 E2PROM 单元中，因此能够非常真
