引言

　　隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展， 人民生活水平的提高， 人們對家庭住房的防盜、防劫、防火設備的重視程度也在不斷提高， 所以現(xiàn)代社會有更多的人需要對偷盜、搶劫、火災、煤氣泄漏等事故進行監(jiān)測和報警。為了有效的保證居民的生命財產(chǎn)安全， 我們設計了一款智能家庭防盜報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是利用無處不在的電話網(wǎng)絡進行監(jiān)控，將AT89S51 單片機、ISD4000 集成語音芯片、HT1602 液晶顯示驅動芯片及集成電路組成的雙音多頻撥號電路等有機地結合在一起， 構成一種功能先進、實用、成本低廉的家庭智能防盜報警器。

　　1 系統(tǒng)的總體設計

　　智能門窗屬建筑領域的附件，它包括智能控制系統(tǒng)和門窗開關裝置以及報警系統(tǒng)。該智能門窗實現(xiàn)的主要功能是當室內燃氣泄露，CO和CO2含量過高，甲醛、苯等有毒物質超標時，能夠控制窗戶自動打開，讓空氣形成對流，并啟動排風扇向室外排出有害氣體，當室外環(huán)境不允許開窗時由風光雨傳感器傳輸信號到主控系統(tǒng)，使其發(fā)出指令關閉窗戶，同時整個系統(tǒng)將以排風扇工作為主。如果狀況仍未緩解，則啟動警報裝置。

　　整個系統(tǒng)由主控芯片、各種傳感器、報警器終端，以及機械傳動裝置組成，控制芯片和傳感器等直接固定在門窗上，而報警終端則可固定在室內墻壁或容易引起主人警覺的地方。系統(tǒng)結構如圖1所示。

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　　1.1 LPC2136微控制器概述

　　LPC2136是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16／32位ARM7TDMI-S CPU微控制器，它帶有256 KB嵌入的高速片內FLASH存儲器。片內128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在最大時鐘頻率下運行。

　　P0.27～P0.30為LPC2136的A／D轉換器輸入端，作為風光雨模擬信號、溫度模擬信號和有害氣體檢測信號等的模擬輸入端，分時段掃描查詢這幾個模擬量，并將風光雨模擬信號、有害氣體模擬信號等做A／D轉換后顯示在LCD顯示單元上。風光雨傳感器輸出的信號非線性誤差較大，并對溫度敏感，本文設計了專用的放大、處理和補償電路對其信號進行處理和補償，使其輸出的模擬量基本達到線性。實測證明可達到5％的誤差，這對于一般的監(jiān)控已可以滿足要求。

　　1.2 感應系統(tǒng)硬件設計

　　該部分主要以傳感器為采集信號手段，經(jīng)轉換元件將采集到的信號進行加工，使采集到的模擬信號能夠被主控制芯片識別，結構框圖如圖2所示。

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　　1.3 有害氣體檢測模塊

　　由于室內引入能釋放有害物質的污染源或室內環(huán)境通風不佳，導致室內空氣中有害物質無論數(shù)量上還是種類不斷增加，并引起人的一系列不適癥狀的現(xiàn)象，即為室內空氣受到了污染。就環(huán)境污染對人體健康的影響而言，由于人們生活、工作在室內環(huán)境的時間長，室內通風狀況不良、不利于污染物稀釋擴散自凈等原因，室內環(huán)境質量比室外環(huán)境質量顯得更為重要。室內空氣污染物有生物性污染物，如細菌；化學性污染物，如甲醛、氨氣、苯、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等；還有放射性污染物氡氣及其子體。室內空氣污染與大氣污染由于所處的環(huán)境不同，其污染特征也不同。

　　有害氣體檢測電路，如圖3所示。在該電路中主要用氣敏傳感器實現(xiàn)“氣-電”轉換，在正常情況下，氣敏傳感器不接觸有害氣體或有害氣體濃度很低時，氣敏傳感器兩端呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，檢測到的信號小，不能驅動后級電路而使其工作。反之，檢測信號變大，從而驅動開窗器和排風扇工作，及時報警，并盡可能地排除有害氣體。

　　（1）一氧化碳傳感器。選用深圳富安達公司的CO／MF-500型電化學傳感器，當環(huán)境的CO濃度發(fā)生變化時，電化學方程的平衡產(chǎn)生移動，輸出的電流發(fā)生相應的變化。該傳感器量程為0～500 ppm，分辨率為1 ppm，線性輸出，并且過濾了H2S和SO2氣體，測量精度較高。

　　（2）甲醛傳感器。選用深圳市富安達公司的S-10電化學傳感器，測量范圍為0～10 ppm，最大負載為50 ppm，輸出信號為800 nA／ppm，分辨率為0.05 ppm，響應時間小于50 s，可在高濕度等惡劣環(huán)境下工作。

　?。?）煙霧傳感器。選用深圳市商斯達公司的離子室煙霧傳感器，電源電壓為直流6.0～18.0 V，輸出電壓為（5.6±0.4）V，靈敏度為（0.6±0.1）V，溫度為-10～+60℃。

　　氣體傳感器需要用導線引出，同時控制器需要一組12 V（DC，500 mA）的電源供電。由于氣體傳感器需要電源預熱，功耗較大，+5 V電源下約需150 mA電流。本文采用一個LM7805三端穩(wěn)壓器供電，同時加上適當?shù)纳崞?，以保證長時間可靠穩(wěn)定的工作。實踐證明，它對溫度和濕度測量是準確和迅速有效的，對氣體的檢測也十分敏感，遇到有危險氣體時能可靠地發(fā)出報警和自動接通風扇排風，為人員的安全起到高靈敏度的檢測和保護作用。

　　1.4 風光雨感應系統(tǒng)設計

　　風光雨傳感器是一種集多種傳感器于一身的多功能傳感器，它可以自動檢測風力、光線強度、雨量大小，為窗戶的開啟控制提供依據(jù)，這里選用深圳卓靈公司的ZF-WRR型風光雨傳感器，其工作電壓為直流12 V；工作電流為0.1 A；風感器可設定風速值為1～4級，范圍為3～20 km／h；雨感器可設定范圍為1～5 mm／h；采用防水結構設計方案，以及風感部分雙軸承結構，可確保風感靈敏度。當室內有害氣體濃度過大，除開啟排風扇將有害氣體排出室外，還可連接開窗器作為輔助將窗戶打開，但若逢大風、大雨或風沙天氣，因不適宜開窗，則由MCU發(fā)出關閉窗戶指令。