基于多传感器的智能小区安防系统设计与实现-设计说明书-编程知识

设计摘要：

本设计是基于多传感器的智能小区安防系统的设计与实现。系统主要包括烟雾和温度传感器、人体红外传感器、OLED显示屏、WiFi模块和按键控制等组件。通过这些组件的协作，实现了火灾检测、人员监测、数据显示和远程控制等功能。

首先，烟雾和温度传感器用于检测小区内是否发生火灾。一旦检测到烟雾或异常温度，系统会立即发出警报，提醒人们采取相应的紧急措施，以保障人员和财产的安全。其次，人体红外传感器用于监测小区内的人员活动。当系统处于安防状态时，一旦有人进入监测范围，系统会自动触发报警，以防止潜在的安全隐患。另外，OLED显示屏可以实时显示当前的温度、烟雾浓度和系统状态。这样，小区内的居民可以随时了解到当前的安全状况，及时采取必要的措施。此外，WiFi模块将系统连接到云平台，实现了数据的传输和远程控制。通过手机端的APP，用户可以设置安防状态、调整温度和烟雾浓度的阈值，以满足不同需求。最后，按键控制功能允许用户手动设置安防状态、调整温度和烟雾浓度阈值，增加了系统的灵活性和可操作性。

综上所述，基于多传感器的智能小区安防系统通过烟雾和温度传感器、人体红外传感器、OLED显示屏、WiFi模块和按键控制等组件的协作，实现了火灾检测、人员监测、数据显示和远程控制等功能。该系统具有较高的实用性和安全性，能够有效提升小区的安全防护能力，保障居民生命财产的安全。

关键词：单片机；智能安防；阈值报警

内容预览：

摘　要

ABSTRACT

1　引言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2　系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3 电源供电的选择

2.4 显示方案的选择

2.5 温度检测方案的选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 MQ-2烟雾传感器

3.3 液晶屏显示模块

3.4 DS18B20传感器检测温度模块

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键函数程设计

4.4 显示函数程设计

4.5 处理函数程设计

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2 温度和烟雾检测实物测试

5.3 设防状态报警实物测试

5.4 WIFI通信实物测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2显示检测测试

6.3设置阈值测试

6.4手动切换安防状态测试

6.5安防报警测试

结论

参考文献

致谢

1　引言

1.1 选题背景及实际意义

近年来，随着城市化进程的不断加快，小区安全问题日益凸显。火灾和入侵事件频发，给居民的生命财产安全带来了严重威胁。传统的安防措施存在局限性，无法满足当今社会对安全的要求。因此，设计一种基于多传感器的智能小区安防系统，成为了当今社会亟需解决的问题。

该设计的目的是通过多传感器的协作，实现对小区内火灾和入侵事件的及时检测和报警，提高小区的安全防护能力。通过火灾和温度传感器的检测，可以实时监测小区内是否发生火灾，并及时发出警报，提醒居民采取紧急措施。人体红外传感器可以监测小区内的人员活动，一旦有人进入监测范围，系统会自动触发报警，防止潜在的安全隐患。此外，通过OLED显示屏和WiFi模块，居民可以随时了解到当前的安全状况，并通过手机端的APP进行远程控制，提高了小区安全管理的便捷性和灵活性。

该设计的意义在于提升小区的整体安全水平，保障居民的生命财产安全。首先，通过火灾和温度传感器的监测，可以及时发现火灾隐患，提前采取措施，减少火灾的发生和蔓延，最大程度地保护居民的生命安全。其次，人体红外传感器的应用，可以有效防止入侵事件的发生，提高小区的安全性，增强居民的安全感。此外，OLED显示屏和WiFi模块的使用，使居民能够实时了解到小区的安全状态，及时采取必要的措施，增强了居民的主动防范意识。

此外，该设计还具有示范和推广价值。通过智能小区安防系统的应用，可以为其他小区提供一种有效的安全管理模式，推动智能化安防技术的发展。同时，该设计也为相关行业的技术研发和市场拓展提供了新的机遇和挑战。

综上所述，基于多传感器的智能小区安防系统的设计和实现，旨在提升小区的安全防护能力，保障居民的生命财产安全。该设计的意义在于提高小区的整体安全水平，增强居民的安全感，同时也具有示范和推广价值。通过该设计的应用，可以为其他小区提供安全管理的新思路，推动智能化安防技术的发展。

1.2 国内外研究现状

在国内，智能安防系统的发展也取得了显著的进展。中国的物联网技术和人工智能技术发展迅速，为智能安防系统的创新和应用提供了良好的技术基础。国内的企业和研究机构积极投入到智能安防领域的研发和应用中，推出了一系列具有自主知识产权的智能安防产品。例如，海康威视、大华股份等公司在视频监控领域具有较高的市场份额和技术实力，其产品在国内外市场上都享有较高的声誉。此外，国内的高校和科研机构也在智能安防技术方面取得了一些重要的研究成果，为智能安防系统的发展提供了技术支持。

寇为刚，郑克诚（2018）研究了基于STM32单片机的智能家庭安防系统,其采用STM32F103ZET6单片机作为核心控制单元,对室内的温湿度,光照强度,空气质量进行实时采样,根据设定的阈值,控制电器驱动模块确保室内空气环境清新干净;对非法入侵,可燃气体泄漏等不安全问题及时通过远程通信模块通知住户并及时自动报警,实现家庭安全防盗报警[1]。

乔凌霄，张佳琦等（2019）设计了一种基于单片机的智能安防报警系统.该设计由硬件电路设计和软件设计两大块组成.硬件电路由状态指示灯,单片机STC89C52最小系统,蜂鸣器报警模块和DYP-ME003人体红外传感器模块组成.软件设计由单片机C语言软件开发系统Keil进行程序编写,对其系统进行优化,实现了实时监控,现场远程报警等功能.对系统进行了测试,结果表明,系统工作稳定可靠,对居家环境能进行有效监控和报警,具有误报率低,操作简单,易于实现的优点[2]。

为进一步提高安防系统的实用性,提高用户的使用感受,郭向东（2022）在门禁模块,引入人脸检测模块对人脸识别系统进行优化改进,以提高人脸识别的速率和精准度;在系统结构部分,将系统设计为可扩展和拆分的结构,以适应更多用户的防火防盗报警需求.经过软硬件设计,安装布局设计,获得智能防火防盗报警系统具有较高的人脸识别速率精度,扩展性.最后,通过仿真验证该系统的运行性能.仿真结果证明,该智能防火防盗报警系统能够实现人脸识别,在环境出现异常时,能够及时发送短信通知用户,且能够控制电器对异常状况作出初步控制[3]。

在国外，智能安防系统已经成为许多国家和地区的重点研究领域。美国、德国、日本等发达国家在智能安防技术方面处于领先地位。这些国家的企业和研究机构在智能安防领的亚马逊和谷歌等科技巨头推出了智能家居安防系统，通过人工智能和云计算技术实现对家庭安全的智能化管理。德国的西门子、ABB等公司在工业安防领域取得了重要突破，推出了一系列智能监控和报警设备。日本的松下、索尼等公司在视频监控和人脸识别技术方面具有较高的研发水平。

Rahman M R , Barai A , Bairagi A K ,et al（2019）简要介绍了一些先进的家庭安全系统，该系统使用辐射受激发射（LASER）探测器，烟雾探测器和伺服电机控制窗户的光放大，这些系统通过检测盗窃，火灾泄漏和控制窗户来取代传统的安全系统，使家庭安全不在家期间。他们所提出的系统比传统的安全更现代、更可靠[4]。

Souaihia M , Taleb R , Chakrar Z ,et al.（2020）家庭安全系统保护房主及其财产免受火灾或煤气泄漏等危害。但是，智能家居安全可以提供其他好处，例如提醒房主，以便他们可以验证问题。作为研究的一部分，我们选择设计和建造安全系统（致命的气体和消防）和家庭自动化（温度和“水”水平）。目的是自动调节房屋的温度和水位，并扑灭火灾和气体提取物。因此，PIC16F877A微控制器用于创建一个电子板，该板获取多传感器单元提供的数据，并相应地向执行器发出命令[5]。

与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。