智能安防报警系统设计方案汇总 两款家庭智能防盗报警系统设计

智能防盗报警系统设计方案(一)阐述了区域家庭智能防盗报警系统的设计。智能防盗报警系统主要由无线防盗报警探头、家庭主机、社区主机、区域主机四部分组成。接下来，逐一学习：

一、无线防盗报警探头设计方案

无线防盗报警探头安装在客厅的每个窗户上，体积小，功耗低。可以直接贴在窗户上。当发现小偷入侵时，它能发出独立的声光报警，并向家用主机发出无线报警信号。硬件结构如图1所示。

1、低功耗设计

无线防盗报警探头由纽扣电池供电，需要一个低功耗处理器。本方案选用at tile公司的ATtiny44处理器。ATtiny是Atmel公司的一系列低功耗产品。ATtiny44有三种低功耗睡眠模式可以独立选择，使ATtiny44成为一款电池供电的设备。在世界上有良好的表现。应用软件可以在必要时调整系统时钟频率，以实现最佳功耗性能，例如在系统空闲时减慢微处理器的一些模块的时钟频率。通过AVR Power Stop系统，用户可以在停止使用微处理器时关闭定时器和ADC等能耗模块，ATtiny44在掉电模式下的功耗小于100 nA。安装时要求无线传感器的体积尽量小，ATti-ny44的小封装也大大减小了整个无线传感器的体积。ATtiny44通常工作在断电状态，这是最小功耗模式。当有报警信号时，处理器从中断中唤醒，判断是否是小偷入侵，如果不是，则再次回到断电模式，如果是小偷入侵，则启动无线发射模块发射无线报警信息。

2、红外热电传感器

在自然界中，任何高于绝对温度(-273 K)的物体都会产生红外光谱。物体在不同温度下释放的红外波长不同，红外波长与温度有关，辐射能量与物体表面温度有关。人体体温恒定，一般在37C左右，发出特定波长约10 mm的红外线，被动红外探头的工作原理是探测人体发出的红外线。被动红外探头的传感器由两个串联的热释电元件组成，两个热释电元件的极化方向相反。环境背景辐射对两个热电元件具有几乎相同的影响，因此它们的放电效应相互抵消。此时，探测器没有信号输出。红外线经菲涅尔滤光片增强后，集中在热释电元件上，热释电元件在接收到人体红外辐射变化时会失去电荷平衡，向外释放电荷，经检测处理后产生报警信号。

3、无线发射模块

无线传感器的无线发射模块是Chipcon公司的CCII50单片机。ClI50拥有丰富的频率资源，几乎不需要外部元件。CCII50处于休眠状态。当没有报警信息时，可以将其设置为休眠状态，以降低电池的功耗。当有报警信息时，唤醒无线发射模块，发送报警信号后关闭无线发射模块。

二、家用主机设计方案

家庭主机是整个家庭智能防盗报警系统的核心。它不仅可以在收到报警信号后独立报警驱赶小偷，还可以向小区主机和区域主机发送报警信息，通知保安人员尽快赶来。家用主机的硬件结构如图2所示。

1、无线收发器模块

家用主机采用Chipcon公司的CCIIOO无线收发芯片，可与CCII50单片机匹配，频率资源丰富，接收灵敏度高，完全可以满足室内无线传感器信号的接收任务。CCI 100接收到无线报警信号后，将接收到的数据传送给单片机，单片机对数据进行分析，然后发出声光报警和短信报警信息

无线传感器网络(WSN)是一种全新的信息采集平台，能够实时监测和收集网络分布区域内各种被监测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，从而实现指定范围内的目标检测和跟踪，具有部署迅速、抗毁性强的特点。区域家庭智能防盗报警系统利用无线传感器网络原理组建无线智能防盗报警网络，其中无线防盗报警探头为簇节点，家庭主机为簇头节点，社区主机为网关节点。无线防盗报警探头的报警信息可以及时汇聚到小区主机，小区主机可以及时反映，让安保人员快速响应。无线传感器网络的结构如图3所示。

3、微处理器

家用主机对微处理器要求略高，同时连接无线收发模块和GSM模块，并有与主机的通信接口。该方案选用ATmegal28微处理器。ATmegal28有两个串口和SPI接口，可以满足上述功能要求。此外，它还有丰富的1/0端口资源，可以用来驱动声光报警和继电器动作。ATmegal28内置4 KB EEPROM，可擦除10万次。由于家庭主机需要管理无线防盗报警探头的位置信息和ID，存储报警用户的报警电话号码、报警短信内容和报警次数，4KB EEPROM可以很好地解决这个问题。当微处理器接收到来自无线收发模块的报警信息时，需要对数据进行分析，找到激活的无线传感器列表，找到ID号对应的传感器，读取其位置信息，将位置信息插入预设的报警短信中，根据报警用户列表依次通过GSM模块发送给报警用户。

4、GSM模块

GSM网络通信质量高、保密性好、网络容量大、抗干扰能力强，可以实现全球自动漫游，为用户提供语音、数据、短信等多种业务。是国内最成熟、最完善、覆盖最广、应用最广的移动通信系统。GSM网络中的短消息通过信令信道传输信息，这是GSM通信网络所特有的。它不需要拨号建立连接，而是可以直接把要发送的信息和目的地发送到短消息服务中心SMSC，然后由SMSC在适当的时候转发到最终目的地。与语音传输和传真一样，短消息服务是为GSM数字蜂窝移动通信网络提供的主要电信服务。它通过无线控制信道传输，并通过短消息服务中心完成存储和转发功能。每条短信可发送70个汉字，可包括报警用户姓名、报警地点具体地址、无线防盗报警探头放置位置，清晰描述事故发现现场位置，确保安保人员第一时间到达现场。

5、键盘和显示器

键盘可以用来设置家庭报警器的各种功能，通过显示器可以看到家庭报警器主机的各种状态。基本的配置操作可以通过键盘设置，一些高级的设置需要在电脑上安装。上的配置软件。基本配置可以让报警系统正常工作，一些不方便使用电脑的用户也可以轻松使用这个报警系统。基本配置操作包括家庭防盗报警的开关、报警用户的设置、激活和分组管理、无线防盗报警探头的注册和激活、简单报警日志的管理。

6、配置软件

家用主机配备有配置软件并安装在家用计算机中。组态软件的主要功能有：

报警用户设置。可以设置报警用户的姓名、手机号码、激活状态，分组管理，区分不同报警用户的优先级。

无线防盗报警探头的设置。可以设置无线报警器的ID号、放置无线防盗报警探头的窗口位置以及启用状态。

报警短信设置。设置报警信息的预设内容。当无线防盗报警探头发出报警信息时

三、社区主机设计方案

小区主机主要用于管理小区内的用户，安全范围覆盖整个小区。适用于小区安防部门的安装，对整个小区进行安防监管。社区主机的硬件结构如图4所示。

1、GSM模块

与家庭报警主机一样，社区主机也配备了相同的GSM通信模块。GSM模块收到报警信号后，立即将报警信息传送给微处理器，微处理器通过串口将短信信息传送给上位机软件。

2、报警功能

软件的主要功能是及时显示微处理器传来的报警信息，同时发出声光报警，提醒值班人员迅速反应，尽快到达现场。

3、数据管理

社区主机用户众多，需要使用数据库进行管理。上位机使用sQL server进行用户数据管理。上位机软件管理小区内的用户。小区内的用户首次使用报警系统时，需要通过向小区主机发送短信或手工输入到小区主机来登记个人信息，建立小区报警用户数据库。上位机软件管理报警日志，详细记录每一次报警，方便后期查找。

四、区域主机设计方案

区域主机的管理范围涉及整个区域，可能包括区域内的几个小区，用户更大，适合当地公安部门安装，可以有效辅助区域治安管理。区域主机的硬件结构与社区主机相同，但上位机的软件功能更强大，具有更强的数据库管理功能和地图定位系统。由于区域主机的管理范围逐渐扩大，告警模式可能会并行出现，所以告警最直观的呈现方式就是在发生时直接在地图中显示其确切位置。因此，区域主机具有良好的地图数据信息，可以根据报警信息的地址内容查询地理信息数据，并将报警信息对应的地理位置直接显示在地图上。如果能配合警方的GPS定位系统，警方可以更快的到达事发现场，最大限度的减少用户的损失。

智能安防报警系统设计方案概要(二)一、智能报警系统总体组成

为满足新时期居民的居住要求，真正实现智能报警的要求，参照国内外相关技术的发展，根据我国住宅建设的实际情况，协调各相关方面的发展，确定了智能住宅智能防盗及火灾报警系统的开发设计方案。

该防盗火灾报警系统是一种新型的电子安全报警系统。本系统的设计是将电子检测、智能控制和电话通信技术相结合，形成一个防盗和火灾报警系统。该系统的总体组成包括三个模块：防盗和火灾探测器、用户自动报警和通信线路。系统组成框图如图2.1所示。

用户端自动报警器安装在居民楼内，用于监视和控制居民楼不同部位的不同类型的探测器，并对各探测器采集的数据进行处理。出现异常情况时，通过家里的电话线自动拨打报警，并与中央控制器建立联系。该系统不需要占用额外的电话线，当有报警信号时，报警电话享有电话线的优先权。

系统的基本工作过程：

如遇入侵、火灾等紧急情况，相应的报警探测器(各种防火、防盗和手动报警按钮等。)会立即向客户端的自动报警器发送报警信号。收到报警事件后，自动报警会立即确认(多次巡逻中断信号)。如果50秒后无人解除报警，且确认报警无误，则在活动现场以声(蜂鸣器)和光(LED)报警，同时用户端自动报警自动拨打预设报警电话号码到相关部门进行语音报警2。用户端自动报警器的面板上设有LCD显示器、键盘和三色警示灯(led)，三色警示灯分别表示火灾报警或红外/微波双识别、正常工作和系统故障状态，即警示灯(红色)、工作灯(绿色)和故障灯(黄色)。正常时LCD显示时间，事件发生时锁定并显示当时时间。同时，用户报警器具有探头故障报警功能，避免因探头断电而漏报，出现故障时点亮故障灯；如果判断探头断开(切断)，将发出声光报警。如果误触发报警，可通过触发延时时间(505定时器)解除。此外，用户端的自动报警还有状态信息(如是否有交流电，备用电池是否不足等。).举报功能可以对预设的普通电话和手机进行报警。

二、硬件系统设计

自动报警器的软件部分采用模块化设计，分为主控模块、挂机模块、拨号模块、语音模块、显示模块和数据读写模块。采用汇编语言编程，在Keil Vision 2环境下，用Top 2000-B编程器将程序写入单片机。编程语言软件设计采用MCS-51汇编语言编写自动报警中的相关程序(如拨号、语音、读写X25045等。).

1、防盗探测器的电路设计

微波探测器是一种空间探测器，用于探测防护空间内的任何运动物体。微波探测器可靠性强，对光源和热源无要求，对探测环境要求低。在微波段，当以一个频率发射时，如果物体在微波能量覆盖的范围内运动，就会在另一个频率上被反射，这样发射频率和反射频率之间就存在频率差。这个频差与很多因素有关，包括运动物体的速度和探测器的径向角度。

实际电路中，振荡器电路产生并发射微波波段附近的电磁波形成微波场，天线将电信号转换成相应的电磁波辐射到周围空间，辐射半径大于10m(如果想继续增大辐射半径或提高灵敏度，可以调整天线的大小和方向)。当有人在野外运动时，反射的微波频率会发生变化，这样微波探测器就会输出一个与人体运动速度有关的低频电信号。根据这一特点，微波探测器也被选用于盗窃案的侦破。

环形天线及其周围的电阻、电容和MOS场效应晶体管在近微波波段形成高频自激振荡电路(其振荡频率约为1GHz)。微波检测器的原理如图3.1所示。电路通电后，振荡产生的单频等幅信号通过外置天线发射到太空，形成一个三维空间微波保护区。天线不仅发射振荡信号，还接收回波。反射的微波信号与原始信号混合，产生微弱的频移信号，送到放大器放大。放大后的信号送到窗口幅度比较的输入端，一定强度的探测信号经过比较后转换成等幅不同宽度的脉冲输出。

微波检波器电路中使用的主要元器件是单电源通用四运放KIA324P、环形天线、微波振荡器C3355以及一些外围元器件，外接6V电源。其电路图如图3.2所示。当有人在微波保护区内移动时，振荡频率和振幅也随之变化。根据多普勒效应，波动的频率与物体运动的速度有关，而幅度与距离有关。混频后，高频信号因为太高而失去作用，留下微弱的低频信号被U1前置放大。充电电路由一个10 pF电容和一个7.5K电阻组成。充电电压作为第一级比较器U4的参考电压，同时实现延时功能，即只有前级放大电压高于参考电压时，输出才处于高电平。此时C9015开启，最终信号由U2、U3组成的窗口比较器进行比较。实验过程中，测得的报警范围约为7-8米。当检测到有效信号时，输出报警信号20秒，LED发光给出预警指示，可有效进行实时检测。该电路可以在很宽的电压范围内工作(标准电压为32V，但实际上可以在很宽的电压范围内工作)，当检测到异常信号时，就开启。

2、火灾探测器电路设计

温度检测器采用数字温度传感器DS18B20，由5V DC电压供电。DS18BZ0的测温原理是利用温敏振荡器的频率与温度的关系，将温度信号直接转换成串行数字信号，通过内部计数器对振荡器受温度影响的周期进行计数，即可实现温度测量。在检测器中，DS18B20由寄生电源供电，以确保它能够在有效的DS18B20时钟周期内提供足够的电流。图3.3用一个MOSFET管和MCU的I/O口上拉DS18B20的总线，然后用另一个I/O控制DS18B20，获得温度值。

3、客户端自动报警总体设计

客户端自动报警是本课题的设计重点。自动报警器的组成框图如图3.4所示，主要包括拨号模块、语音模块、电话接口模块、键盘/密码显示模块和电源模块。该报警器的功能在1.2节中已有描述，在此不再赘述。本节重点介绍与自动拨号功能相关的硬件电路设计。

该系统的微处理器采用美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机。AT89C51采用COMS技术，是一款低功耗、高性能、与INTEL 8051系列单片机完全兼容的8位微控制器。

AT89C51有一个4K字节的闪存，可以重复擦除。设计程序时，可将原程序反复修改、编译、烧录到单片机上，适用于单片机最小系统的开发。

1)自动报警电路设计

自动报警电路见图3.5。时钟电路由两个30P电容和一个12MHz晶体振荡器组成。复位电路由电阻、电容、二极管和按键开关组成，具有上电复位和手动复位功能。单片机的INTO和INTl分别与防盗报警和火灾报警传感器连接，实现各种报警情况的采集。为了防止环境干扰信号对触发中断的影响，在响应中断后，对中断信号进行多次(例如五次)巡视，确认是中断信号时才执行中断处理子程序；否则，认为外部干扰信号不进行报警处理，有效降低了虚警概率。

该系统的微处理器采用美国ATMEL公司生产的AT89C51单片机。AT89C51采用COMS技术，是一款低功耗、高性能、与INTEL 8051系列单片机完全兼容的8位微控制器。AT89C51有一个4K字节的闪存，可以重复擦除。设计程序时，可以反复修改原程序，编译后烧录到单片机m

自动报警电路见图3.5。时钟电路由两个30P电容和一个12MHz晶体振荡器组成。复位电路由电阻、电容、二极管和按键开关组成，具有上电复位和手动复位功能。单片机的INTO和INT1分别与报警防盗和火灾报警传感器连接，实现各种报警情况的采集。为了防止环境干扰信号对触发中断的影响，在响应中断后，对中断信号进行多次(例如五次)巡视，确认是中断信号时才执行中断处理子程序；否则，认为外部干扰信号不进行报警处理，有效降低了虚警概率。

P2.1连接语音电路，实现语音回放控制。P2.2连接通信接口转换芯片/RE (DE)的数据收发芯片。P2.3与电话接口电路连接，实现模拟摘挂机的控制。P2.4接探头的离线检测端，单片机定时查询端口。正常时为高电平，检测到低电平时会发出离线报警0。P2.5接交流电源故障报警信号(交流电源故障后，DC电源将继续供电，DC

当放电电量低于报警值时，向自动报警器发出DC断电报警信号。P1.0和P1。1、 P1.2是连接键盘电路的三个I/O口，P1.3连接紧急呼叫按钮。P1.5接LCD的串行时钟输入端，P1.6接LCD的数据输入端。P1.7连接到多路开关CD4051的片选端INH，PI.4P2.6分别连接到多路开关的输入端A和B。多路开关输出分别连接报警LED和蜂鸣器，当报警发生时，开关的输出I/O口给出高电平信号。P0，P01、P0.2、PO.3分别与MT8888的DO、D1、D2、D3连接，作为数据总线。P2.0与MT8888的RSO相连，控制MT8888内部寄存器的选择。P2.7与MT8888的cS相连，控制MT8888的选通。

P3。6、P3.7分别接MT8888的WR和RD，控制MT8888的读写。P0。4、P0.5连接到EPROM的串行输入和串行输出，P0。6、P0.7分别接EPROM的串行时钟输入和片选输入。

4、自动拨号和语音报警电路设计

1)拨号电路

本系统设计的自动拨号电路可以通过电话网络实现自动寻呼，向指定的机构或人员发送求救信号，简述事故的性质和地点，使救援人员能够采取相应措施制止事故的发生。该系统的主要功能如下：

1.报警优先功能：主机和用户电话共用一条电话线。非报警时，不会影响电话的正常使用，电话的正常使用也不会影响或干扰主机的报警。当主人报警时，优先报警。

2.自动拨号功能：可设置1-6组电话或手机号码，每组不超过15位。

3.用户可以为自动拨号报警系统设置和修改自己的密码。

4.自录语音：语音播报，由用户自己录制，记录“状态”(如入侵、火灾等。)，用户的姓名、地址、电话号码等。自动检测通话状态：报警时自动检测对方电话的使用状态。如果对方占线或振铃后无人接听，则跳过，直到下一轮连续拨号。

5.记忆存储功能：本系统采用X25045作为存储元件，电话号码、报警信息等所有输入不会因掉电而改变。

5、键盘和密码显示电路设计

键盘和密码显示电路负责系统与外界的通信和数据或命令的显示，包括密码输入、密码修改输入、电话号码设置、紧急呼叫、录音和回放。

系统电源设计6、

1)主电源

该系统主电源采用DC 5V和6V电源，原理图如图3.13所示。电源电路是典型的7805/7806应用电路

火灾探测器要实现24小时不间断监控，不允许停电，需要使用备用电源。用备用电源作为主电源来补充单片机系统的电源，可以防止单片机系统因电网突然断电而中断工作，更重要的是可以避免因断电而导致整个计算机系统瘫痪。备用电源的主要功能是当输入电路被切断时，向负载提供电池的电能。当电源恢复正常时，输入电路既负责向负载供电，又负责给电池充电。图3.14是在线备用电源的工作原理图，它能及时、正确、可靠地产生交流/DC断电告警信号。

ICL8212是一款高性能可编程电压检测器，可以在低电源电压(1.8V)、宽范围(1.8-30v)条件下正常工作，性能受环境温度影响很小，在整个电源电压范围内不受电源电压变化的影响。当检测到输入到三脚三(预置阈值输入)端的电压高于1.15V时，ICL8212为饱和晶体管输出，即三脚OUT端输出低电平；当引脚3低于1.15 V时，引脚4输出高电平，该高电平一直有效，直到电源降至0 V。引脚2的HYST端是迟滞电压设置端，迟滞电压的设置可以防止当THRE端检测到的电压在1.15V左右时out输出端不稳定.

IC1、IC2两片ICL8212组成一个窗口电压检测器。当交流电压在正常工作范围内时，合理设置检测上下限。由IC1、 IC2组成的窗口电压检测器IC2的四个端子输出高电平，晶体管Q1导通，K1继电器导通，稳压电源正常工作，一路无稳压DC。一旦交流电源故障，车窗电压检测器的输出IC2的输出为低电平。它的一路将断电信息存储在自动报警器的EEPROM中，另一路控制晶体管Q1。交流回路通过继电器Kl与调压器断开，充电电池继续向系统供电一定时间(时间长短由所选充电电池的容量决定)，从而实现DC在线不间断供电网络。之后，当充电电池通电一定时间，电压下降到一定值时(不能放电到很低的水平)，由IC3组成的DC欠压/掉电检测器通过晶体管Q2、继电器K2停止充电电池向系统供电。S1是手动开关，运行时自动报警关闭，平时开启。