“挑战杯”2011河北省大学生课外学术科技作品竞赛-家居安全助手汇.doc

“挑战杯”2011河北省大学生课外学术科技作品竞赛 家居安全助手 作 者： 专 业：电子信息工程 单 位：东北大学秦皇岛分校 东北大学秦皇岛分校电子信息系 家居安全助手 摘要： 该报警器是一种以单片机作为控制核心的自动报警装置。利用多种类传感器（烟雾传感器、红外传感器、煤气传感器）采集不同信息，通过无线收发模块传输这些信息到控制核心——单片机,单片机收到信息后控制GSM模块向目标号码拨号报警。该报警器设计新颖,功能齐全,可靠性高,操作方便，是居家环境实现即时安全防范的有效设备。 关键词： 多点布防；即时报警；无线模块；GSM模块；传感器 一、设计背景 改革开放以来,在城市大发展的过程中,大量外地人口涌入城市,给社会治安带来很大压力。工厂、机关和居家失盗、失火、抢劫事件时有发生;个别地方尤为严重,损失惊人。近年实例如下： 据河北省消防部公布的数据显示，2010年上半年河北省就发生火灾2390起，造成64人死亡，21人受伤，造成直接经济损失6643万元。 12月22日，南宁市中华路一家铺面的卷闸门被人撬坏。铺面老板表示，这已是该店近来第二次遭遇窃贼了，损失了上万元。 燕赵都市网保定电，11月29日清晨，河北省保定市望都县大西堤村一黄姓农户家中发生了一起煤气中毒事件，由此引起火灾，家中一对60岁左右的夫妻不幸在家中双双丧命。 家居安全问题已经引起公安部门的高度重视和社会各届人士的普遍关注。为了应对这些安全问题，人们也采取了很多积极措施例如居民小区开始派人白天守卫、夜间巡逻,居民们也纷纷购置防护铁门、铁栏杆等,将主人装在铁笼子中以求安全。一旦发生警性（如火警或煤气泄漏）才发现，铁笼子将消防人员隔离在在事故现场之外,难以即时救助,实为弊端。于是利用科技手段来保护人们生命财产安全显得尤为重要。市面上虽也出现了不少报警系统，但是这些系统经常出现误报错报情况，且功能单一。鉴于此，一个快速、有效、连动的，兼具防火、防盗、检测煤气泄漏功能的装置应运而生。 二、研究目的 目前市面上的家居报警产品大多只具有火灾报警功能，煤气泄漏报警功能或防盗报警功能中的某一种，单独安装一个并不能全面保障家居安全。并且现有的报警器在险情发生时只会发出报警警告，一旦家里没有人，就不能立即知道险情的发生，并及时采取措施。而且现有的很多报警器经常出现因为报警系统主机可靠性差、误报错报现象，使用户难以准确判断信息，给用户带来许多不便，严重影响人们的正常生活和工作。针对以上问题，我们设计了这款稳定度高且集可燃气体，烟雾，红外防盗于一体的即时报警安防装置。 三、基本思路 整个系统由险情信号采集与信号分析处理两大部分组成。信号采集部分又分为三个并列的子节点，分别用于煤气检测，红外检测，燃气检测；每个子节点分别由一个相应传感器，一个单片机，一个无线收发模块构成。三个子节点通过无线收发模块分别与信号处理部分通信。信号处理部分由一个无线收发模块，一个单片机和一个GSM模块构成。当传感器检测到险情信号，传输电信号给与之相连的单片机，单片机控制无线收发模块发送信号给信号处理部分，信号处理部分的无线收发模块收到信号后将其传输给单片机，单片机将险情信号发给GSM模块，GSM模块呼叫目标号码，报警完成。 四、系统特点 1、多点 系统使用无线数据收发模块nRF24L01实现多点通信。通过各种传感器对信号的采集，然后反馈给子单片机一个信号，使其控制相应的无线数据收发模块发送信号给主单片机，从而达到通信的目的。一个无线数据收发模块最多可以与六个点进行通信，因此可以很方便的实现多点通信，而且非常经济。由于多点的特点，使得系统在很多方面起到相当大的作用。例如：防盗、防火、防煤气泄漏等。 2、无线布防 nRF24L01是一款工作在 2.4~2.5GHz 世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片 。极低的电流消耗当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9.0mA 接收模式时为12.3mA掉电模式和待机模式下电流消耗更低 。 a.本系统采用增强型Shock Burst模式，可以使得双向链接协议执行起来更为容易、有效。典型的双向链接为发送方终端设备在接收到数据后产生应答信号，以便于发送方检测有无数据丢失，一旦数据丢失则通过重新发送功能将丢失的数据恢复。增强型Shock Burst模式可以同时控制应答及重发功能而无需增加MCU工作量。 图（一）NRF24L01工作原理图 nRF24L01在接收模式下可以接收6路不同通道的数据，每一个数据通道使用不同的地址 ，但是共用相同的频道 。也就是说 6 个不同的 nRF24L01设置为发送模式后可以与同一个设置为接收模式的nRF24L01进行通讯，而设置为接收模式的 nRF24L01 可以对这6个发射端进行识别。 数据通道0是唯一的一个可以