文档介绍：2011全国大学生电子设计竞赛论文
(山东赛区)
题目: 宿舍智能防火防盗报警系统
宿舍防火防盗智能报警系统
摘要:本系统采用ARM1138单片机作为控制系统的控制核心,利用Q-2烟雾传感器实现烟雾检测,热释电人体红外传感器实现人体检测,红外光电传感器检测人员进出,URAT模块实现异地通讯和网络控制,键盘输入密码解警,无线发射器和无线接收报警器实现贵重物品进出检测,蜂鸣器模块实现报警,所有记录情况采用液晶显示。上位机与主控端直接通信,实现人机交互,体现智能化。主控端可以与各监控端通信,能显示当前各监控端的安全信息。监控端具有人体监测、烟雾监测、声光报警。烟雾传感器放大电路、声光报警电路、键盘电路、稳压电源电路经过测试均达到较好效果。
利用有线通信实现主控端对各宿舍监控端传感器模块的控制。经过测试,本系统能够很好的完成题目各项要求。
关键词:ARM1138;UART通信;烟雾传感器;热释电人体红外传感器
方案论证与设计
给出总体方案,列举出关键技术,分别对关键技术阐述方案。
控制模块方案
方案一:采用通用的51单片机作为主控制器。51单片机通用灵活、价格低廉、使用方便,但此单片机字长有限,数据处理能力很弱,处理速度较慢,资源不够丰富,需要扩展较多的外围电路,降低了系统的可靠性,增加了制作的费用,难以满
足本设计要求。
方案二:可编程逻辑器件CPLD,它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、标准产品无需测试等特点,可实现较大规模的电路设计。但是,该器件主要依赖于软件设计,缺少硬件的配合,致使
程序设计复杂,难以使用,运算速度太快。CPLD同样难以满足本设计的需要。
方案三: 采用 ARM1138 单片机来实现,此单片机I/O接口比较多,易于扩展外围电路,开发板集成了键盘、数码管,时钟、ZLG7290等芯片。另外方便的是该芯片内置在线仿真,编程接口,可以方便实现在线调试,这大大简化了系统的开发和调试的复杂度。
对以上三种方案进行比较,方案一需要扩展较多的外围电路,降低了系统的可靠性,增加了制作的费用,方案二依赖于软件设计,缺少硬件的配合,致使程序设计复杂,难以使用,采用方案三接口比较多,可以方便实现在线调试,这大大简化了系统的开发和调试的复杂度。
电源模块
方案一:,经过7805的电压变换后给单片机系统和其他芯片供电。锂电池的电量比较足,并且可以充电,重复利用,因此,这种方案比较可行。但锂电池的价格过于昂贵,这会大大超出我们的预算,为遵循此次大赛成本低的原则,放弃了这种方案。
方案二: 采用9V干电池经7805降压、稳压后给单片机系统和其他传感器供电。电池电量低,使用后丢弃会对环境造成污染,不符合绿色环保的理念。
方案三:采用直流稳压电源。输出精度高,0到32V可调,调节范围大,使用简单,能为单片机提供稳定的工作环境。
经过比较,采用方案三。
有线模块方案
方案一:红外通信,红外通信器件易得,价格低廉,但必须直线收发是其致命弱点。
方案二:采用自制的无线电发射和接收电路进行无线收发,此方案虽然思路简单,但是硬件电路的连接与调试十分复杂,装置工作时的稳定性难以保证。
方案三:综合使用RS485总线和RS232总线,通过RS485与RS232接口转换,将通过RS485的信息通过RS232传到单片机上,但是这需要连线布局,较为麻烦。
方案四:采用UART有线通信模块,UART有线通信协议十分简单,以低电平作为起始位,高电平作为停止位,中间可传输5—8比特数据和一比特奇偶校验位,奇偶校验位的有无和数据比特的长度有通信双方约定。收发可同时进行,互不干扰。综上考虑,我们选用UART有线通信模块,确保了通信的流畅性和准确性。
显示部分设计方案
方案一:采用八位共阴极LED数码管进行显示,利用单片机串行口的移位寄存器工作方式,外接MAX7219串行输入共阴极显示驱动器,每片可驱动8个LED数码管。
方案二:采用点阵字符型TS12864A-3LCD液晶显示,可以显示数字与阿拉伯字母等字符,随着半导体技术的发展,TS12864A-3LCD的液晶显示越来越广泛的应用于各种显示场合。
比较这两种方案,数码管显示驱动简单,但显示信息量少,功耗大;利用液晶显示可以工作在低电压、低功耗下,显示界面友好、内容丰富,综合考虑,选用TS12864A-3LCD来实现显示功能。
烟雾检测模块方案
方案一:采用光敏传感器,该传感器是最常见的传感器之一,可以对许多烟雾浓度进行检测,但是在进行检测时要将烟雾信号转化为光信号才可以,经尝试,电路不稳定,不易控制。
方案二:采用Q—2烟雾传感器,它是一种离子是烟雾传感器,工作性能稳定可靠