安全智能家居监控系统

安全智能家居监控系统作品类型：②微控制器MCU开发应用类

安全智能家居监控系统

摘要

本系统以单片机C8051F340为控制中心，运用ZYMQ-4气敏传感器构造了天然气报警排险电路；运用MQ-2烟雾传感器构建了烟雾报警更新室内空气电路，并结合热敏电阻构建了火灾报警电路；运用门磁开关构造了门磁报警电路；同时还建立了电话报警系统。实现了室内家居的安全化，便利化。此外，我队还利用PCF8563时钟芯片和LCD，使LCD实时的显示时钟信号。

关键字：单片机控制，报警系统，继电器控制

Abstract

The system use MCU C8051F340 as the control center part, using ZYMQ-4 gas sensor responsible for risk of natural gas alarm circuit; the use of MQ-2 smoke sensors builts indoor air circuit smoke alarm refreshes, combined with thermistor built fire alarm circuit; use Magnetic structure of the door magnetic alarm switch circuit; at the same time established a telephone. Implementation of the indoor home security and facilitation. In addition, our team also used the PCF8563 clock chip and LCD, to make LCD display real-time clock signal.

Keywords: MCU control alarm system relay crontrol

一、引言

1、意义

随着科学技术的飞速发展，人们生活水平不断提高，我们的生活质量也得到了极大的改善，尤其是煤气的普及使生产效率、市民的生活质量得到大幅提升，然而使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒、火灾等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁。因此居家安全问题就受到了社会各界的广泛关注，其中，防煤气泄漏、防火、防盗以及节能的关注程度较高，我们就是针对这些问题设计了一套安全家居系统。

此系统有以下功能：

（1）对泄漏(积聚／扩散)的可燃气体或有毒气体的浓度进行检测、报警、关闭煤气阀门，由报警接点带动连锁装置自动开启轴流风机，排除险情。

（2）对烟雾以及温度进行检测、报警，自动开启轴流风机，更新室内空气。

（3）当主人不在家的时候，可以通过门磁开关来实现陌生人开启房门和窗户进行报警。

（4）以上的系统我们还专门设计了电话控制系统，当家里有险情出现时，系统会自动电话通知居室主人，以便及时排除险情。

（5）利用实时时钟芯片和LCD，让LCD实时显示时间。

因此，一套包含煤气报警排险装置、烟雾报警更新气体装置、门磁、窗磁报警装置、电话报警装置的系统，是安全家居中的重中之重。

2、技术要求

设计要求

（1）煤气报警排险装置采用MQ-4气体传感器检测煤气浓度，当室内浓度高于1000pp时，检测电路给予单片机信号，单片机控制继电器关闭煤气阀门，开启报警器报警，同时控制轴流风机运转，更新室内空气排险。当浓度降到正常值时，报警和轴流风机均停止。

（2）烟雾报警更新气体装置采用MQ-2烟雾传感器和热敏电阻检测室内烟雾浓度以及温度，当检测烟雾和温度同时超标时，检测电路给予单片机信号，控制报警器报警且同步控制轴流

风机运转，更新室内空气，当室内烟雾浓度降低到正常之时，报警和轴流风机均停止。（3）门磁、窗磁报警装置通过门磁开关5C-31B给予单片机信号，开启报警器报警。

（4）煤气报警排险装置、烟雾报警更新气体装置、门磁、窗磁报警装置均采用了电话自动报警系统，当有险情发生时，系统会自动通知居室主人，并报告险情。并且煤气检测、烟雾检测、门磁报警同时进行，运用单片机采用中断方式控制，三者互不影响。

（5）为了合理利用资源，煤气报警排险装置、烟雾报警更新气体装置、门磁、窗磁报警装置均采用同一个报警器进行报警。

（6）LCD显示的实时时间应不出现太大偏差。

可以扩展部分

（1）门磁报警装置可以载入密码功能，家人进入房间只要在规定的时间键入密码就不会产生报警。

（2）门磁、窗磁报警装置在报警的同时开启摄像头进行视频采集，并将视频传输到网上，使得主人在外地也可以及时了解家中的情况。

（3）另加一个温度传感器，让LCD实时显示时间的同时，显示室内的温度。

（3）可以利用湿度传感器，在外面下雨的时候感知湿度，实现自动关窗功能，真正做到家居生活的安全化，智能化，健康化，节能化，便利化。

3、说明

（1）本次设计考虑到煤气的危险性，故采用和煤气性质相同的天然气代替其进行设计、调试，所用传感器应对天然气最敏感。本装置理论上对二者的检测报警控制电路完全一致，在具体必须用于煤气检测时，可以更换对煤气更敏感的气体传感器。

（2）烟雾报警更新气体装置本应该采用多点测量综合考虑，但是出于时间的紧迫性，实验装置的易操作性，本设计中只采用一点测量。在现实生活具体利用时，可增加传感器进行多点测量。

（3）设计报告正文中的系统总体框图、主要流程图采用word绘制，主要核心电路原理图采用protel工具软件绘出。完整的电路原理图、重要的源程序用附件给出。

二、系统方案

本系统需要设计煤气报警排险、烟雾报警更新气体、门磁、窗磁报警系统三套报警器的装置和一套定时控制装置。设计的核心问题是检测到信号后的控制问题。同时控制装置的灵敏性和实时性也是设计的重点问题。

1.方案设计概要

方案一：用模拟器件实现的反馈控制系统

图1 模拟器件控制系统的经典方块图

此闭环控制系统的经典方块图各方块的功能如下：

（1）给定装置：其功能是给出与期望的被控量相对应的系统输入量。

（2）比较元件：其功能是将检测元件测量到的被控量的实际值，与给定装置提供的给定值进行比较，求出它们之间的偏差。

（3）放大元件：比较元件通常位于低功率的输入端，由于提供的偏差信号很微弱，因此必须由放大元件将其放大，以便推动执行机构去控制对象。如果偏差是电信号，则可用集成电路和晶闸管等元器件所构成的电压放大器和功率放大器来进行放大。

（4）执行机构：其功能是执行控制作用并驱动被控对象，使被控量按照预定的规律变化。

（5）检测元件：其功能是测量被控制的物理量，并将其反馈到系统输入端。在闭环控制系统中检测元件及相关的元器件构成系统的反馈装置。如果被测量的物理量是电量，一般用电阻、电位器、电流互感器和电压互感器等来测量；如果被测量的物理量是非电量，通常检