智能家居无线监测报警系统设计_黄晓倩.pdf
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1、科技与创新Science and Technology&Innovation402023 年 第 13 期文章编号:2095-6835(2023)13-0040-03智能家居无线监测报警系统设计黄晓倩,何李霞,王欣雨,钟 凌,袁 梦(宿迁学院,江苏 宿迁 223800)摘要:研究了一种对独居老人的居住环境进行实时监控的无线监测报警系统,该电路设计包括硬件设计和软件设计 2个部分。硬件系统设计有烟雾检测电路、温度检测电路、CO 检测电路等几个模块;软件系统的设计主要为了显示实时温度和烟雾体积分数值,对于出现温度异常、烟雾体积分数异常、CO 检测异常等紧急情况,能够及时进行报警。独居老人无线监测报
2、警系统能够通过监测老人所居住环境的变化,在危急时刻发送报警信号为老人赢得最佳救治时机。关键词:烟雾检测;温度检测;CO 检测;报警中图分类号:TP277文献标志码:ADOI:10.15913/ki.kjycx.2023.13.011随着时代的进步与发展,中国在智能家居方面的研究已经由之前的只能在网上模拟研究,发展到如今可以将网上研究的实验结果应用到人们的日常生活中。本文所研究的独居老人报警系统就属于智能家居系统中的一种。该系统通过电源模块对系统中的烟雾传感器、温度传感器及 CO 传感器进行控制,监测独居老人所居住环境的变化;在监测到环境的变化超出所设定的正常范围时,该系统便会发出报警信号,这就
3、是独居老人无线监测报警系统的基本工作原理1。该无线监测报警系统保障了独居老人的生命和财产安全,它在监测老人所居住环境安全的同时,在一定程度上也给在外工作的年轻人提供了一份安心,让他们可以在外工作时也能够时刻了解家中老人的情况。该系统具有性能稳定可靠、实用性强、抗干扰性强的优点。在当今这个人口老龄化越来越严重的时代,独居老人无线监控系统在未来的市场中将拥有很大的发展前景,与此同时随着人们对该系统在未来的深入研究,它在人们日常生活中所起的作用也会越来越大,应用也会越来越广泛。1研究背景与意义随着社会的快速发展,年轻人的生活、工作压力越来越大,经常因为外出工作与家人分居两地,疏于对家庭的照顾,独居老
4、人在家中遭遇不幸的比比皆是,老人在家突然发生意外事故,会给年轻人留下很大的遗憾。本系统研发的意义就在于保障独居于家的老人的生命财产安全,给在外忙碌的子女们一份便利与安心。在未来的发展中,智能家居也可以在老年人的生活护理方面发挥更多的作用。在中国老龄化越来越严重的社会背景下,适合老人的智能家居潜在的需求量巨大,智能家居在未来的市场上大有可为。本文研制的独居老人无线监控报警系统可以对孤寡独居老人所处的生活环境进行监控,并在危急关键时刻及时发出报警信号,为老人争取到最佳的治疗机会。2无线监测报警系统的设计方案2.1系统硬件设计框图无线监测报警系统硬件设计框图如图 1 所示。为了对房子内的状况进行无线
5、监控,使用电源模块来控制整个电路,将系统中所设计的烟雾传感器、温度传感器和 CO 传感器等各种装置连接到电源模块上,实现对房子内的温度、烟雾和 CO 气体等信息的无线采集和监控,通过探测处理单元进行处理,当发现房屋里的变化超出所设定的阈值时,在第一时间通过 Wi-Fi通信模块产生响应并发出报警信号。图 1系统硬件设计框图设计系统中的烟雾传感器通过探测处理单元对家中的烟雾系数进行监测,确保家里环境中的烟雾情况处在安全系数之下,并在检测到家中烟雾系数超过基金项目宿迁学院大学生创新创业项目“智能家居安全防范报警电路的设计”(江苏省一般项目,编号:202214160034Y)电源模块烟雾传感器温度传感
6、器CO传感器控制电路单元探测处理单元通信模块Wi-FiScience and Technology&Innovation科技与创新2023 年 第 13 期41安全系数时,第一时间触发 Wi-Fi 通信模块发出报警信号;温度传感器是通过探测处理单元对家里的温度进行监测,确保家中的温度在安全系数以下,如果超过安全系数立即触发 Wi-Fi 通信模块发出报警信号;CO传感器是通过探测处理单元对家中的CO体积分数进行监测,确保家中的 CO 体积分数在安全系数之下,并在检测到家中的 CO 体积分数过高,影响到人们正常呼吸时立即触发 Wi-Fi 通信模块发出报警信号。在这三者的共同工作中最大程度地保障了独
7、居老人生活环境的安全。2.2系统的软件设计流程图无线监测报警系统软件设计流程如图 2 所示。该监测系统能够实时对家里的温度、烟雾体积分数、CO体积分数及人体等信息进行采集并完成存储,当无线监测报警系统中所采集的信息超过阈值时,立即发出报警信号,使老人可以在第一时间得到救治;反之如果没有超过阈值,系统将进行复位使得单片机初始化,并继续对家里的温度、烟雾体积分数、CO 体积分数及人体等信息进行检测和采集2。图 2系统软件设计流程图3电路模块设计此系统通过烟雾传感器、温度传感器和 CO 传感器模拟的电信号,确定房屋里的各项指标是否达到阈值。只要这 3 个装置中的其中 1 个的指标达到阈值,则该装置的
8、开关关闭,系统中的DS18B20 便会发出报警信号。3.1报警模块3.1.1烟雾报警电路烟雾报警电路采用 AT89C52 作为核心来进行设计,选用它作为控制器是因为它具有性能高、功耗低的特点。由于该系统在常规编程时使用起来更为便捷,故该芯片的使用可以给报警电路提供一个更加灵活、有效的方案。烟雾报警电路如图 3 所示。通过导线 22 实现与AT89C52 单片机中的 P2.2/A10 端口相连。当上下按动开关按钮时,给 P2.2/A10 端口提供高低电平。其内部自带的上拉电阻 RESPACK-8 是一个 8 位电阻,在系统中默认高电平输出,能够输出 4 个逻辑门电路。对 P2端写“1”,即高电平
9、状态时,可使 P2 端为输出口;反之,低电平状态时,P2 端为输入口。图 3烟雾报警电路3.1.2红外检测电路PIR 热释电红外传感器与单片机 AT89C52 控制器中的 P2.1/A9 相连,并通过电阻 RESPACK-8 中的 8 位输入输出口来输出 4 个 TTL 门电路,通过按动 PIR 热释电红外传感器中的开关按钮来控制温度报警模块电路为高电平或低电平。由于 RESPACK-8 与 AT89C52单片机的 P2 口相连,因为 P2 口内部没有上拉电阻所以要接上上拉电阻,一端为公共接口 VCC。当电路为高电平状态时,P2 端为输出口;反之,当电路为低电平状态时,P2 端口为输入口。3.
10、1.3CO 检测电路将 CO 的开关通过引线与 AT89C52 的 P2.0/A8 相连,P2 口上拉 8 位电阻 RESPACK-8,8 位输入输出口即代表可输出 4 个 TTL 门电路,当按下开关按钮键时给电路提供高低电平。若想让 P2 口作为输入口,即可对 P2 端提供低电平,因为内部的上拉电阻,外部信号降低时,会输出一个电流;若想把 P2 口作为输出口,此时对 P2 端提供高电平,内部的 8 位排组会使端口处于高电平状态。开始程序初始化采集温度、烟雾体积分数、CO 体积分数等信息信息存储是否超过阈值是报警结束否MQ2 烟雾4.7 k10 k10 F12 MHz33 pF33 pFC1C
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