单片机驱动的楼道声控灯与报警系统设计

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本研究项目旨在设计一种基于单片机技术的楼道内声控灯与报警系统,该系统由两大部分组成:声控灯功能和紧急报警功能。首先,声控灯部分的核心是声音传感器,它负责捕捉周围环境中的声音信号,如脚步声。这些信号被传输到单片机,经过信号处理和分析后,单片机根据接收到的声音强度判断是否达到点亮灯的阈值。如果满足条件,灯会自动开启,提供照明。为了节省能源,设计还包括一个延时功能,当人们离开后,灯会在几分钟后自动熄灭。 报警部分则是为应对可能出现的故障情况而设计的。一旦声控灯出现问题,用户可以通过轻按特定的按键触发报警系统。这个按键连接到蜂鸣器,当按下时,蜂鸣器会发出响亮的警报声,提醒维护人员及时检查和修复问题。这种设计考虑到了实用性,即使在光线不足或无人的情况下,也能确保维修人员能够迅速知晓并处理问题。 硬件部分包括单片机最小系统电路,用于运行控制程序;声音传感器模块,用于声音的采集和转换;按键模块,用于用户交互和触发报警;LED显示模块,用于指示灯的状态;以及蜂鸣器报警电路模块,提供报警信号。所有这些组件协同工作,构成一个完整的智能控制系统。 在软件设计上,开发人员使用C语言编写程序,既实现了声控灯的亮度控制,也实现了按键操作与报警功能的联动。通过分步调试,确保了系统的稳定性和准确性,使得整个系统在实际应用中既能满足基本的照明需求,又能提供有效的故障预警。 这种基于单片机的声控灯及报警系统具有多种优势。首先,它体积小巧,安装灵活,适合于各种类型的公共空间,如住宅区楼道、工厂、办公楼、教学楼等。其次,其外观简洁美观,易于集成到现有环境中。此外,由于采用智能化控制,能有效降低人工干预的需求,提高能源利用效率,并提升公共区域的安全性。 这项研究不仅展示了单片机在智能家居设备中的应用潜力,也为智能建筑环境中的自动化管理提供了一个实用且经济的解决方案。通过将硬件与软件完美融合,设计者成功地创建了一个既人性化又高效的声控灯与报警系统。
2023-02-27 上传
基于单片机的报警系统设计 摘要 本文提出一种基于单片机技术的新型报警系统的设计方案,通过对报警系统的设计,数据 路由算法的制定,完成防灾报警功能。实践证明,该方案可以满足现场监控中的实时性、 可靠性等要求,具有安装方便、不需大量布线、不损坏室内外装潢、网络的冗余度高、安 全性能好和误报率低的特点。 关键词 单片机;无线;报警系统;设计 中图分类号tp39 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2010)26-0223-02 0 引言 近年来,随着人民生活水平的提高,各类小区拔地而起,高档别墅鳞次栉比,人们对住宅安 全,如防盗、防火、防水、防煤气中毒等的要求越来越高。随着无线网络设备与无线标准 的日益成熟,将无线通信技术引入到传感器技术中,无线传感器网络应运而生,并以其特有 的优势成为一个研究的热点。 随着单片机技术的不断创新,具有体积小、能够在其上采集数据和处理复杂的数据,能够 不受限制地与后台数据库服务器进行大量的数据交互传输,并与各种drp、mis、erp系统 交换数据,进行数据资源共享,从而可用作为报警系统的处理终端,实时对监控区域的安全 情况进行查询、检查。它除具有传感器网络中节点的自适应、网络的自组织等特点外,同 时还能够对火灾、盗窃、燃气泄漏等进行声音和电话报警功能。 1 无线报警网络节点的组成与功能 无线报警网络由许许多多个功能相同或不同的无线传感器节点组成。无线报警网络按其 功能可分为两类:一类是传感器数据采集节点;另一类是报警节点。通常由五大部分组成 :无线传送模块、微处理器、电源、存储器、传感器或报警电路等,如图1所示。 微处理器:是网络节点的"大脑",对整个系统的灵活性与可靠性起着至关重要的作用,因此 ,我们使用的是一个低功耗,功能相对强大的处理器,它能与无线数据传输模块进行数据的 交换;实现数据的采集和数据的处理;从节点间的点对点通信的控制到网络路由算法的实 现;能够完成对电源节能管理到整个节点运行状态检测等。 存储模块:包含在线可读可擦的ram、rom、eeprom等3种类型的存储器。ram主要是用来存 放采集来的数据;给发送和接收的数据开辟缓冲区;实时对网络和其它节点状态进行记录 等。rom主要存储所编写的程序和传感器节点的固有特征量如传感器节点id、传感器的类 型等。eeprom一般为保存现场的重要数据,这些数据一般是下一次无线传感器节点启动、 运行时所必需的。 传感器电路:是无线传感器节点感知客观世界和获取数据的主要模块。为了满足设计节点 方便、降低整个无线传感器网络费用的需要,调理电路和处理器的接口电路采用标准化, 一般调理电路的电压输出为0v~5v之间,电流输出为4ma~20ma之间。 无线传输模块:在无线传输模块中,我们应用了蓝牙技术。蓝牙技术是一种新型的技术,它 是在每台机器设备中植入一块芯片,使各种设备可以互相通信、交换数据,不再需要大把 的电缆,也不需要辨别是并口、串口,还是usb口等,具有广阔的应用前景。我们采用了挪 威nordic公司生产的一款蓝牙芯片nrf903,将其作为无线传输模块的重要组成部分,实现 数据的无线传输,用户接口如图2所示。 无线传送模块是网络接口,它在处理器的控制下能与其它与其相邻近的网络节点传递数据 ,同时,无线传送模块的物理特征决定了整个网络的物理特征。电源是为整个节点提供能 量。它容量的高低在很大程度上决定了传感器节点的工作寿命。特别是网络节点在无法 得到能量补给的情况下,更要注意选取合适的电源容量及对电源进行有效的管理。报警模 块是网络节点中的一个特有的模块,设计有与电话线相连的接口,它的主要任务是在发生 特殊的情况下通过电话报警。 2 无线报警网络通信算法 在设计无线报警网络节点的基础之上,制定了一个简单实用的通信算法,保证报警系统数 据通信的准确性与可靠性。 2.1无线报警网络路由表的建立 无线报警器网络节点按所处在的位置关系可分为相邻节点和可达节点。可用结构体给以 分别描述。 id:网络节点的编码,用于区分其它网络节点的唯一标识符。 level:主要是反应数据从发送节点到目的节点将需要其它节点转发的次数,数值大小是在 网络节点初始化中求出的。它是网络路由中十分常重要的参量。通过它参与到数据路由 算法,可以尽可能缩小数据在网络传送过程,实现数据传送的最优路经。 struct network_link * :是指向结构体network_link的指针,在结构体中用last_link,next_link,可组成一个双 向链表。 结构体network_link组成的可达节点双向链表:链表表头的节点可以把数据传送到达链表 中的任何节点,并且这种可达情况是经过证实的。它仅要求数据可达性,不管节点传输数 据的先后顺序。 struct neighbour_