防火防盗报警系统的硬件设计.doc
《防火防盗报警系统的硬件设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《防火防盗报警系统的硬件设计.doc(45页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、西南科技大学毕业设计(论文)题目名称:防火防盗报警系统的硬件设计年 级: 2003级 本科 专科学生学号: 学生姓名: 韩 俊 指导教师:乔 静学生单位: 信息工程学院 技术职称:助 教学生专业: 生物医学工程 教师单位:信息工程学院西 南 科 技 大 学 教 务 处 制防火防盗报警系统的硬件设计摘要:安全防范技术涉及到社会的方方面面,是保护国家和人民利益与安全的重要手段。随着我国经济水平的整体提高,我国的医院设施建设水平也逐步得到改善。许多医院都购买了价格昂贵的医疗设备,并且医院房屋建设改善不少,因而需要保证医疗设备的安全和预防火灾。本文主要完成了医院智能化中的防盗防火报警系统硬件部分的设计
2、。首先确定了硬件系统的整体设计方案,采用模块化设计,确定各个模块的器件,设计制作各模块的电路,搭建出了整个硬件系统,通过整机调试,并给出了调试结果。智能化医院防盗防火报警系统集防盗防火功能于一体,可实现自动检测与自动报警。采用红外探测与微波探测器构成的双鉴探测器实现盗情检测;用温度探测器、感烟探测器和一氧化碳探测器集为一体的复合式火灾探测器来完成火情检测。本系统通过密码来识别主人身份,系统开启后只有输入正确的密码才能关闭系统。该系统同时采用看门狗集成芯片实现自诊断功能,出现故障能自动进行处理。系统从硬件和软件两方面进行了抗干扰设计,使其具有较好的抗干扰能力,完成系统可靠工作。关键词:防火;防盗
3、;报警系统 The Hardware Design of an Alarm System ofFireproof and Theft-proofAbstract: The safety-defending techniques are involved in most aspects of the society and they are very important in protecting the benefit and security of people and country. Hospital facilities have gradually improved as the e
4、conomy improving in china. Many hospitals have invested the expensive medical equipment, and the construction in the hospital improved a lot, so it needs to ensure the safety of medical equipment and prevent fire. The hardware of an intelligent alarm system for hospital is introduced. The overall pr
5、oject of the system was designed adopting modular design. The element of every module was confirmed. The circuit of every module was given, a hardware system was set up and debugged and the test result was given. The system includes the functions of theft-proof and fireproof, performing automatic de
6、tection. Pyroelectric infrared sensor combined Microwave sensor is used for theft-proof to carry out automatic detection. Temperature sensor, Smoke sensor and CO sensor are integrated to a compound detector for fireproof. The system discerns the master by the secret code. Only imput correct secret c
7、ode could the system be closed. The system was automatic watched by Watch-dog IC, and was designed by considering the anti-interference in the side of the hardware and software. It can work with high reliability. Key words: fireproof,theft-proof,alarm system目 录第1章 绪 论11.1 概述11.2 本课题主要工作概述21.3 论文结构3第
8、2章 系统总体设计方案42.1 系统总体构成42.2 报警系统的功能和工作过程5第3章 防盗探测器设计与实现73.1 方案选择与论证73.2 热释电红外探测器93.2.1热释电红外探测器件的选择103.2.2 热释电红外探测器电路设计113.3 微波探测器133.3.1 微波探测器件的选择143.3.2 微波探测器电路设计14第4章 防火探测器设计与实现164.1 方案论证164.2 温度探测器174.2.1 温度探测器件的选择174.2.2 温度探测器电路设计184.3 感烟探测器194.3.1 感烟探测器件的选择194.3.2 感烟探测器电路设计204.4 CO探测器214.4.1 CO探
9、测器件的选择214.4.2 CO探测器电路设计22第5章 用户端报警器设计245.1 用户端自动报警器总体设计245.2 报警控制器芯片选择255.3 报警器电路设计255.3.1 键盘电路设计265.3.2 密码显示电路设计275.3.3 声光报警器设计275.3.4 系统电源设计285.3.5 看门狗电路设计285.4 系统硬件抗干扰措施30第6章 探测器电路调试32结论35致谢37参考文献38第1章 绪 论1.1 概述 安全防范技术涉及到社会的方方面面,是保护国家和人民利益与安全的重要手段。随着我国经济水平的整体提高,我国的医院设施建设水平也逐步得到改善。许多医院都购买了价格昂贵的医疗设
10、备,并且医院房屋建设改善不少,因而需要保证医疗设备的安全和预防火灾1。近来偶有医院发生火灾,由于医院有些是病重住院患者,行动不便,易造成人员伤亡。现代安防监控系统己有了新的概念,通常称为安全自动化SAS(Security Automation System),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2。目前国外发达国家已逐渐形成一个集安防、消防、医疗救护为一体的安全保障行业。安全技术防范行业真正形成行业规模是在第二次产业革命中即1950年1971年,首先在美国、英国等国家形成,像DEMCO(安定宝);VICON(维康);CHUB
11、O(集宝);AMERICA DYNAMIC (A.D)等。60年代视频图像技术、70年代计算机数字技术。80年代生物识别技术以及90年代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况,充分考虑医院实际情况,推出了Guano Easy新型安全防范系统3。西门子楼宇科技公司的最新产品Guarto Casy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、危险气体探测等多种警告方式(声光,无线,拨号)结合起来,对医院建筑进行全方位的安全防范。Guarto Easy采用总线式结构,符合安防系统的暴露线路最短的原则。通过适配器可以接入各种
12、信号(电压,触点等),可以连接防盗探测器,震动探测器,气体探测器,火灾探测器,紧急按钮,门禁触点等各种探测器,能够适应各种情况。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。就智能医院中的火灾报警而言,目前出现的大型组合火灾报警系统或智能火灾报警系统,一般是根据灾前检知的光、热、烟、气、味等个别异常或是否达到某种阐值来做。出判断的多阂值系统,多传感元件火灾探测器是智能型的装置4,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险。现在世界各国都在致力于研究和开发能早期预报火灾的火灾探测方法和设备,如
13、利用神经网络所具有的自学习和自适应等特点56,就可组成智能火灾探测系统,提高火灾探测系统的检出率,增进系统的可靠性。可以预见,智能建筑将成为21世纪建筑业的发展主流7。特别是在我国,随着人们生活水平的日益提高,各种建筑设施是否智能化,安防系统是否完备、可靠将成为评价建筑设施的重要指标。按智能技术开发的功能和作用的不同,智能医院中报警系统应用一般体现在探测智能、监控智能和抗干扰智能三个主要方面。以火灾报警为例8,探测智能是通过探测器中的微处理器进行的,它不但对火灾信号直接进行检测、分析和信号处理,而且对环境的变化可及时做出响应,并利用软件中建立的算法进行综合比较,自动调整运行参数,做出恰当的智能
14、判断:监控智能则是由探测器中计算机自身的软件(程序块)来完成的9,监控程序周期地运行,使系统始终保持良好的使用和维护状态。将来的火灾探测报警系统的发展方向是智能寻址式(也称模拟量)系统,目前欧美己有一些国家正在大力研究无线火灾探测报警系统,随着时间的推移,这种产品在我国也会发展成为主流。1.2 本课题主要工作概述 针对国内外的发展情况,可见建筑智能安全防范系统是我国未来智能建筑建设的重点发展方向。本课题所设计的防火防盗报警系统实现功能包括:能对建筑的火灾、有害气体泄露等实行自动报警;还能对盗窃实行自动报警;住宅设置紧急呼叫系统;用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制。智能报警系统主要包
15、含用户端电子防盗防火系统。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、灵活、可调。课题重点设计了前端探测器部分。本课题内容属于硬件电路的设计与应用方面,确定硬件系统的整体设计方案,采用模块化设计,确定各个模块的器件,设计制作各模块的电路,搭建出整个硬件系统。整机调试,给出调试结果。另外,在满足各项性能指标的前提下,不仅要考虑到系统的易用性,还要努力降低成本,使其经济实用,在保证灵敏度的情况下,尽量降低误报率。1.3 论文结构论文第1章为绪论部分,介绍整个系统设计的背景及将要开展的工作;第2章为系统总体方案设计分析;第3
16、章介绍防盗探测器的设计与实现;第4章为防火探测器的设计与实现;第5章介绍用户端报警器的设计与实现;第6章为探测器电路调试;最后为文章结论。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电子安全报警系统,该系统的设计是将电子探测、智能控制相结合,从而形成防盗、防火报警系统10。系统总体构成包括防盗探测器、防火探测器、用户端自动报警器三个主要模块,如图2-1所示。防盗探测器模块由热释电红外探测器、微波探测器组成,任一时刻若只有一个探测器输出高电平,另一个为低电平都认为是干扰或是误报警信号,单片机都不予处理,只有当两者都输出高电平,系统才判定发生了盗情,触发相应的单片机中断处理
17、程序。 图2-1 系统组成框图防火探测器模块由温度探测器、感烟探测器、CO探测器组成,同样只有当烟雾探测器、CO探测器输出高电平信号且温度探测器检测到的环境温度达到温度报警阈值时,系统才由单片机响应相应的中断服务程序。用户端自动报警器由键盘输入电路、密码显示电路、电源电路、声光报警电路及看门狗电路等组成。键盘电路采用常用的矩阵键盘电路来实现密码的输入和修改以及紧急呼叫按钮;密码显示电路采用74LS164串行静态显示来实现;电源电路采用简单的桥式整流电路产生+5V、+12V直流电源给系统供电;声光报警电路由红黄绿三色发光二极管(LED)和蜂鸣器组成;看门狗电路用X5045芯片来设计。2.2 报警
18、系统的功能和工作过程防火防盗报警系统功能和特点:1、系统采用模块化设计。2、前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态,一旦有人入侵、发生火灾时,相应的探测器立即向自动报警器发出报警信号。3、接到警情事件后,经确认后及时通报给微控制器,自动报警器立即进行确认,50秒确认无误后,进行现场声、光报警。4、用户端自动报警器可检测探测器或传输线路发生的故障(如探头断线或掉电等)。探测器出现故障时点亮故障灯。5、自动报警器的面板上设有LED显示器、键盘及三色警灯,三色警灯分别指示光报警、正常工作以及系统出现故障的状态。6、系统开关机采用密码控制且允许修改密码,防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性
19、。如果出现误报警,50秒内用户可以通过键盘输入密码解除报警。平时可以更改密码。系统的基本工作过程:探测器通过INT0、INT1中断口与单片机进行通讯,用户端口器件通过单片机通用口连接。用户端的防范现场,一旦有人入侵、或发生火灾等紧急情况时,与之相应的报警探测器(各种防火、防盗及手动报警按钮等)则立即向用户端自动报警器发出报警信号。接到警情事件后,自动报警器立即进行确认(多次巡检中断信号),若50s后无人解除警情同时警情确认无误后,进行事件的现场声(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
20、报警、正常工作及系统出现故障的状态,即报警灯(红)、工作灯(绿)和故障灯(黄)。用户端报警器同时具有探头故障报警功能,避免由于探头掉电而漏报,出现故障时点亮故障灯,如果判断探头掉线(被剪断),则声光报警。如果出现误触发而报警时可以通过触发延迟时间(50s定时器),用户通过输入设定的密码来解除报警信号。当探测器检测到异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,控制关闭中断,解除用户端自动报警器的监测报警状态。此时,自动报警器对这个异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始工作。如果三次误码输入,则产生报警信号电平,触发报警器中断响应,此时报警器进入报警状态
21、。密码电路中设有 50 秒定时中断输出控制信号,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,并可随时更改,由键盘可输入用户新密码。用户不小心输入错误时,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;密码输入错误警告由红色发光二极管来实现,当输入密码错误时红色发光二极管被点亮。第3章 防盗探测器设计与实现3.1 方案选择与论证探测器电路设计是本课题电路设计的重点之一,探测器电路部分包括防盗探测器电路与防火探测器电路两大部分,其中详细设计了红外、微波及
22、感烟探测电路。由多种类型传感器实现多元信号综合检测是本系统中探测电路部分的基本设计思想,多元信号检测一方面完成盗情与火情的实时监测任务,另一方面大大降低了探测器部分的误报率,提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。过去许多都是采用单一的探测模式,单技术探测器是仅利用一种探测技术的传感器、探测部件。这种探测器虽然结构简单、价格低廉,但由于受到各种因素的影响,如环境温度、震动、冲击、光强变化、电磁干扰、小动物活动等的影响,在某些情况下的误报、漏报率相当高。例如,1981年至1985年香港警方共收到89085次报警,误报率高达99%;又如英国苏格兰警方1985年共收到约20000次报警,误报率为98%。单
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 防火 防盗 报警 系统 硬件 设计
限制150内