基于多傳感器的智能小區安防系統設計與實現-設計說明書

設計摘要：

本設計是基于多傳感器的智能小區安防系統的設計與實現。系統主要包括煙霧和溫度傳感器、人體紅外傳感器、OLED顯示屏、WiFi模塊和按鍵控制等組件。通過這些組件的協作，實現了火災檢測、人員監測、數據顯示和遠程控制等功能。

首先，煙霧和溫度傳感器用于檢測小區內是否發生火災。一旦檢測到煙霧或異常溫度，系統會立即發出警報，提醒人們采取相應的緊急措施，以保障人員和財產的安全。其次，人體紅外傳感器用于監測小區內的人員活動。當系統處于安防狀態時，一旦有人進入監測范圍，系統會自動觸發報警，以防止潛在的安全隱患。另外，OLED顯示屏可以實時顯示當前的溫度、煙霧濃度和系統狀態。這樣，小區內的居民可以隨時了解到當前的安全狀況，及時采取必要的措施。此外，WiFi模塊將系統連接到云平臺，實現了數據的傳輸和遠程控制。通過手機端的APP，用戶可以設置安防狀態、調整溫度和煙霧濃度的閾值，以滿足不同需求。最后，按鍵控制功能允許用戶手動設置安防狀態、調整溫度和煙霧濃度閾值，增加了系統的靈活性和可操作性。

綜上所述，基于多傳感器的智能小區安防系統通過煙霧和溫度傳感器、人體紅外傳感器、OLED顯示屏、WiFi模塊和按鍵控制等組件的協作，實現了火災檢測、人員監測、數據顯示和遠程控制等功能。該系統具有較高的實用性和安全性，能夠有效提升小區的安全防護能力，保障居民生命財產的安全。

關鍵詞：單片機；智能安防；閾值報警

內容預覽：

摘　要

ABSTRACT

1　引言

1.1?選題背景及實際意義

1.2?國內外研究現狀

1.3?課題主要內容

2　系統設計方案

2.1?系統整體方案

2.2?單片機的選擇

2.3?電源供電的選擇

2.4?顯示方案的選擇

2.5 溫度檢測方案的選擇

3系統設計與分析

3.1?整體系統設計分析

3.2?MQ-2煙霧傳感器

3.3?液晶屏顯示模塊

3.4?DS18B20傳感器檢測溫度模塊

4 系統程序設計

4.1 編程軟件介紹

4.2 主程序流程設計

4.3?按鍵函數程設計

4.4?顯示函數程設計

4.5?處理函數程設計

5?實物調試

5.1?電路焊接總圖

5.2 溫度和煙霧檢測實物測試

5.3 設防狀態報警實物測試

5.4 WIFI通信實物測試

6?仿真調試

6.1仿真總體設計

6.2顯示檢測測試

6.3設置閾值測試

6.4手動切換安防狀態測試

6.5安防報警測試

結 ?論

參考文獻

致 ?謝

1　引言

1.1?選題背景及實際意義

近年來，隨著城市化進程的不斷加快，小區安全問題日益凸顯。火災和入侵事件頻發，給居民的生命財產安全帶來了嚴重威脅。傳統的安防措施存在局限性，無法滿足當今社會對安全的要求。因此，設計一種基于多傳感器的智能小區安防系統，成為了當今社會亟需解決的問題。

該設計的目的是通過多傳感器的協作，實現對小區內火災和入侵事件的及時檢測和報警，提高小區的安全防護能力。通過火災和溫度傳感器的檢測，可以實時監測小區內是否發生火災，并及時發出警報，提醒居民采取緊急措施。人體紅外傳感器可以監測小區內的人員活動，一旦有人進入監測范圍，系統會自動觸發報警，防止潛在的安全隱患。此外，通過OLED顯示屏和WiFi模塊，居民可以隨時了解到當前的安全狀況，并通過手機端的APP進行遠程控制，提高了小區安全管理的便捷性和靈活性。

該設計的意義在于提升小區的整體安全水平，保障居民的生命財產安全。首先，通過火災和溫度傳感器的監測，可以及時發現火災隱患，提前采取措施，減少火災的發生和蔓延，最大程度地保護居民的生命安全。其次，人體紅外傳感器的應用，可以有效防止入侵事件的發生，提高小區的安全性，增強居民的安全感。此外，OLED顯示屏和WiFi模塊的使用，使居民能夠實時了解到小區的安全狀態，及時采取必要的措施，增強了居民的主動防范意識。

此外，該設計還具有示范和推廣價值。通過智能小區安防系統的應用，可以為其他小區提供一種有效的安全管理模式，推動智能化安防技術的發展。同時，該設計也為相關行業的技術研發和市場拓展提供了新的機遇和挑戰。

綜上所述，基于多傳感器的智能小區安防系統的設計和實現，旨在提升小區的安全防護能力，保障居民的生命財產安全。該設計的意義在于提高小區的整體安全水平，增強居民的安全感，同時也具有示范和推廣價值。通過該設計的應用，可以為其他小區提供安全管理的新思路，推動智能化安防技術的發展。

1.2?國內外研究現狀

在國內，智能安防系統的發展也取得了顯著的進展。中國的物聯網技術和人工智能技術發展迅速，為智能安防系統的創新和應用提供了良好的技術基礎。國內的企業和研究機構積極投入到智能安防領域的研發和應用中，推出了一系列具有自主知識產權的智能安防產品。例如，海康威視、大華股份等公司在視頻監控領域具有較高的市場份額和技術實力，其產品在國內外市場上都享有較高的聲譽。此外，國內的高校和科研機構也在智能安防技術方面取得了一些重要的研究成果，為智能安防系統的發展提供了技術支持。

寇為剛，鄭克誠（2018）研究了基于STM32單片機的智能家庭安防系統,其采用STM32F103ZET6單片機作為核心控制單元,對室內的溫濕度,光照強度,空氣質量進行實時采樣,根據設定的閾值,控制電器驅動模塊確保室內空氣環境清新干凈;對非法入侵,可燃氣體泄漏等不安全問題及時通過遠程通信模塊通知住戶并及時自動報警,實現家庭安全防盜報警[1]。

喬凌霄，張佳琦等（2019）設計了一種基于單片機的智能安防報警系統.該設計由硬件電路設計和軟件設計兩大塊組成.硬件電路由狀態指示燈,單片機STC89C52最小系統,蜂鳴器報警模塊和DYP-ME003人體紅外傳感器模塊組成.軟件設計由單片機C語言軟件開發系統Keil進行程序編寫,對其系統進行優化,實現了實時監控,現場遠程報警等功能.對系統進行了測試,結果表明,系統工作穩定可靠,對居家環境能進行有效監控和報警,具有誤報率低,操作簡單,易于實現的優點[2]。

為進一步提高安防系統的實用性,提高用戶的使用感受,郭向東（2022）在門禁模塊,引入人臉檢測模塊對人臉識別系統進行優化改進,以提高人臉識別的速率和精準度;在系統結構部分,將系統設計為可擴展和拆分的結構,以適應更多用戶的防火防盜報警需求.經過軟硬件設計,安裝布局設計,獲得智能防火防盜報警系統具有較高的人臉識別速率精度,擴展性.最后,通過仿真驗證該系統的運行性能.仿真結果證明,該智能防火防盜報警系統能夠實現人臉識別,在環境出現異常時,能夠及時發送短信通知用戶,且能夠控制電器對異常狀況作出初步控制[3]。

在國外，智能安防系統已經成為許多國家和地區的重點研究領域。美國、德國、日本等發達國家在智能安防技術方面處于領先地位。這些國家的企業和研究機構在智能安防領的亞馬遜和谷歌等科技巨頭推出了智能家居安防系統，通過人工智能和云計算技術實現對家庭安全的智能化管理。德國的西門子、ABB等公司在工業安防領域取得了重要突破，推出了一系列智能監控和報警設備。日本的松下、索尼等公司在視頻監控和人臉識別技術方面具有較高的研發水平。

Rahman M R , Barai A , Bairagi A K ,et al（2019）簡要介紹了一些先進的家庭安全系統，該系統使用輻射受激發射（LASER）探測器，煙霧探測器和伺服電機控制窗戶的光放大，這些系統通過檢測盜竊，火災泄漏和控制窗戶來取代傳統的安全系統，使家庭安全不在家期間。他們所提出的系統比傳統的安全更現代、更可靠[4]。

Souaihia M , Taleb R , Chakrar Z ,et al.（2020）家庭安全系統保護房主及其財產免受火災或煤氣泄漏等危害。但是，智能家居安全可以提供其他好處，例如提醒房主，以便他們可以驗證問題。作為研究的一部分，我們選擇設計和建造安全系統（致命的氣體和消防）和家庭自動化（溫度和“水”水平）。目的是自動調節房屋的溫度和水位，并撲滅火災和氣體提取物。因此，PIC16F877A微控制器用于創建一個電子板，該板獲取多傳感器單元提供的數據，并相應地向執行器發出命令[5]。

與上述幾種設計方案相比，該設計方案更加方便易懂，便于實際操作，價格低廉，在集成電路的選擇上更易于使用和精巧。