基于单片机的商场防盗防火系统设计

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概要

  本课题设计一种商场防火防盗报警系统，主要实现商场所需的实时监控和防范报警功能，其控制运行简捷又可靠，利用传感器和现有的WiFi无线通信，以STC89C52为核心处理器，通过E18红外避障传感器检测非法入侵，以及三路MQ135气体传感器对不同烟雾情况进行实时声光与语音报警。同时通过数据处理，最终将报警信息通过WiFi模块发送至用户的移动设备上，实现火情、警情的第一时间报警，保障商场的人身和财产安全。
关键词：防盗防火系统；单片机；数据处理；无线传输

一、系统分析

  

智能防火系统的两个主流核心力为单片机以及传感器。单片机作为整个系统的核心处理器，像一个将军引领着整个系统从检测到相关结果的处理。单片机是器件级计算机系统，实际上它是一个微型控制器和微型处理器。其高性价比的性能与成本优势，体积精巧，使其可以在多种多样的电子系统中应用自如。于此同时，在报警系统技术的相关领域中也崭露头角，撑起了整个系统的运行与使用，单片机报警技术迅速的发展使其在社会的需求中也拥有一席之地。报警系统中的传感器像一批本领高超的侦察兵，让其在各个领域与环境中可以充分发挥它们的作用，如果其在系统中表现出不灵敏的情形就无法实现高精度、高效率的系统控制。所以，根据整体系统的需求与设计选择最佳配对的传感器显得尤其重要。其与整体的单片机以及输出的报警信号与无线传输信号都需细致的搭配在一块[2]。
　　商场防火防盗控制系统是将商场整个或者是单独独立需要监控的空间进行环境信息的收集———气体的识别与浓度的监测、在红外监测状态下是否有非法入侵，通过单片机完成传感器数据的转换、收集和判断，揭示和操纵算法的实现，最后通过报警电路、无线WiFi等进行报警或将警告信息传送到移动设备，控制风机的停止，水泵的启动，通过继电器电路对电源进行断开。通过最灵敏快捷的监测手段与快速稳定的信号传送方式将火情的情况进行最有效的传播与控制，将意外带来的财产与人员损失降到最低的目的。

二、系统总设计

2.1基于单片机的商场防火防盗系统的总体功能

本防火防盗系统为一种创新型的安全电子报警系统，该系统的设计是将传感器检测、单片机控制和无线通信技术相结合，从而形成一个可靠稳定的防火防盗系统。系统总体构成包括烟雾检测模块、红外检测模块、报警模块、WiFi模块等。当气体检测装置检测到有害气体或当有害气体的浓度异常时、红外检测系统检测到非法入侵时，信号处理电路向单片机输出信号，单片机与WiFi模块通信，及时通知用户，同时现场启动声光、人声警告等报警信息，引起现场周围人的警戒。

2.2系统的组成

如图2-1为基于单片机的商场防火防盗报警系统框图

图2-1 基于单片机的商场防火防盗报警系统框图

三 软件设计

4.1软件设计思路

本设计采用的是单片机C语言的编程，在Keil-uVision5环境下进行编写、编译、程序的更改等等。在我们电气工程院系我们第一个接触到的编程软件便是Keil-uVision，因为它有着操作简便，无论是用汇编语言还是用C语言进行编程，软件所默认的编程公式与形式对编程萌新的我们都是非常的友好的。在进行程序的编写时，只需要开发应用程序以及代码的设计，编译的环境就会自动检查相应的语法错误。Keil开发环境本身就有很多的优点，对于开发人员十分的方便，不管是从界面设计的角度美学还是从编译界面的功能架构上来看。
　　对于软件整体设计中，单片机的每个模块都有相对应的功能，大部分功能都需借助硬件来支持，每个模快对应着一个功能，各个模块内部元素之间有着紧密性较高，同时，各模块之间对应着不同的接口，调用接口传输数据，实时更新，达到高效稳定的目的。设计过程中，代码出现错误的概率。所以在设计系统功能时，要尽可能满足当下场景的要求，是否需要冗余配置，来确保系统在运行过程中的稳定性。为了用户使用角度的出发，减少用户操作的成本，整个设计是否能够对于未接触过计算机的用户，简单，易学。该系统的页面简单大方，本着以用户为中心的设计初衷，在页面交互上，贴近了软件功能与用户的距离，方便用户与管理员来操作。为了针对系统中一些可能产生的Bug，以及对于后续功能的改进，本系统在开发过程中，代码严格按照规范性编码，命名原则，有助于对于后期时的维护，提高代码的可读性。

4.2软件的实现

4.2.1主控模块

主控模块是整个系统的核心，它控制着各模块的中断申请，判断其中断响应是否成立。系统的构成大体分为监
测系统、控制系统和报警系统。其中监测系统包括烟雾监测模块与红外检测模块；控制系统包括继电器模块以及它
控制的水泵、风机已经总电源的关闭；报警系统包括声光报警模块和人声报警模块。主控模块流程图如图4-1所示。

图4-1 主程序流程图

实物

四、 结论

在本次设计的过程中，完成的主要工作任务如下：明确系统的硬件原理图、明确单片机每个引脚的作用与原理以及整体的对系统的硬件的原理图进行连接与绘制。按照硬件系统的原理图进行实物的焊接。再就是进行软件系统的编程。最后，通过了软件调试、硬件调试和软硬件联合调试，实现了预期的功能。
　　在后续的研究实践中，希望将理论的小元件真正意义上应用到商场级别的大型设备—风机、消防水泵以及整个商场的供电系统。将整个大型商场的防火防盗系统应用到根据设计理想为状态所设计的领域与知识是可想而知的，重中之重是做到智能化、自动化—快速灵敏的将灾情扼制在摇篮中。

五、 文章目录

目 录

第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.1.1 国内外WiFi技术的发展 1
1.2 国内外智能传感器发展现状 2
1.2.1 国内智能传感器的发展与状况 2
1.2.2 智能传感器在国外的现状 2
1.3 国内外防火防盗控制系统发展现状 3
1.4 研究目的 3
第二章 系统总设计 5
2.1 基于单片机的商场防火防盗系统的总体功能 5
2.2 系统的组成 5
2.3 现有技术存在的技术问题 5
第三章 硬件设计 7
3.1 系统核心处理器 7
3.1.1 单片机引脚介绍 8
3.1.2 单片机最小系统 8
3.2 烟雾检测电路设计 9
3.3 声光与语音报警电路设计 11
3.4 避障红外模块设计 13
3.5 WiFi设计 14
第四章 系统软件设计 17
4.1 软件设计思路 17
4.2 软件的实现 17
4.2.1 主控模块 17
4.2.2 WiFi模块 20
第五章 系统调试 22
5.1 系统调试 22
5.2 分析测试结果 22
5.3 硬件调试及调试中遇到的问题 24
第六章 结论 25