基于单片机的家庭防盗报警系统.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流基于单片机的家庭防盗报警系统.doc.精品文档.毕业论文题 目:基于单片机的家庭防盗报警系统设计学生姓名: 许满意 学生学号: 079060738 系 别: 电气信息工程学院 专 业: 自动化 届 别: 2012届 指导教师: 刘团结 目 录摘 要1ABSTRACT1前言21设计任务与要求22安全防盗系统设计原理22.1 AT89C51单片机的结构22.2 AT89C51管脚说明32.3 红外传感器52.3.1 红外传感器的工作原理52.3.2热释电红外传感器的基本结构与类型52.3.3菲涅尔透镜62.3.4 红外传感器的应用73.硬件系统设
2、计73.1 时钟电路的设计73.2复位电路的设计83.3 电源模块设计93.4红外信号采集及其处理103.5 发光二极管报警电路的设计103.6 声音报警电路的设计103.7硬件电路的选择及说明114. 软件设计124.1程序设计流程图124.2中断子程序设计135系统仿真13总结14参考文献15附录16致谢20基于单片机的家庭防盗报警系统设计学生:许满意指导老师:刘团结淮南师范学院电气信息工程学院摘 要:本系统采用了热释电红外传感器,它的制作简单、成本低、安装比较方便,而且防盗性能比较稳定,抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽,不易被盗贼发现,同时它的信号经过单片机系统处理后
3、方便和PC机通信,便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89C51,整个系统是在系统软件控制下工作的。关键词:单片机;红外传感器;数据采集;报警电路Home burglar alarm system based on microcontroller designStudent:XumanyiGuided Teacher:LiutuanjieElectrical andInformationEngineeringDepartment of Huainan Normal Univers
4、ityAbstract: This system used Pyroelectric infrared sensor. Its manufacture is simple, and its cost is low, and fixing is convenient. Besides, the system has many merits, such as steady guard against theft, and strong antijamming ability, and high thesensitivity, and high reliability. The fixxing of
5、 this alarm is covert, which is discovered easily by cracksman. After has been processed by SCM, the signal of alarm communicates with PC, which is convenient for uniform management. This design includes hardware part and software part. The hardware part includes the control circuit of SCM, and the
6、infrared probe circuit,and the alarm circuit,. The SCM uses AT89C51, the overall system works under the control of the systemsoftware. Key words: MCU; infrared sensor; data collection; alarm circuit前言 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展,人们生活水平得到很大的提高,对私有财产的保护意识在不断的增强,因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系
7、统。就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器,但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。1设计任务与要求(1)该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、报警等模块。(2)本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路及相关的控制管理软件组成。(
8、3)系统可实现功能。当人员外出时,可把报警系统设置在外出布防状态,探测器工作起来,当有人闯入时,热释电红外传感器将探测到动作,设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号,经放大电路、比较电路送至门限开关,打开门限阀门送出TTL 电平至AT89C51单片机,经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。(4)红外线具有隐蔽性,在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点:其一是能有效判断是否有人员进入;其二是尽可能大地增加防护范围。当然,系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。2安全防盗系统设计原理2.1 AT89C51
9、单片机的结构 AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元,功能强大1。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。图1为AT89C51单片机的基本组成功能方块图2。由图可见,在这一块芯片上,集成了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/
10、计数器、串行口等,各部分通过内部总线相连。AT89C51芯片总共有40个引脚,各引脚图如图1所示。图1 AT89C51 单片机引脚图2.2 AT89C51管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器3。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机,因为受引脚数目的限制,所以有不少引脚具有第二功能。VCC:供电电压。GND:接地。P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FLAS
11、H进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写1时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取
12、时,P2口输出地址的高八位。在给出地址1时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:表1P3口管脚备选功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INT0(外部中断0)P3.3INT1(外部中断1)P3.4T0(记时器0
13、外部输入)P3.5T1(记时器1外部输入)P3.6(外部数据存储器写选通)P3.7(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/:当访问外部存储器时,地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时,ALE
14、只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。PSEN:外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。/VP:当保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,将内部锁定为RESET;当端保持高电平时,此间内部程序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源。XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2:反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件,应不接。2.3 红外传感器2.3.1 红外
15、传感器的工作原理这种能够发射红外线和接受红外线的器件称为红外线传感器4。红外线传感器根据其机理不同分为两大类。一类为主动型红外线传感器,一类为被动型红外线传感器。本论文采用的是主动型红外线传感器,它也叫做热探测传感器。这类传感器可用来直接接受目标物体发射的红外线并将其装换为电压信号输出,它不需要红外线发射传感器。热释电红外传感器的工作原理:自发极化的铁电体平时靠捕捉大气中的浮游电荷保持平衡状态。当受到红外辐射后,其内部温度会升高,介质内部的极化状态便随之降低,它的表面电荷浓度也降低了。这也就相当于“释放”了一部分电荷,这种现象称为电介质的热释电效应。将释放出的电荷通过放大器放大后就成了一种控制
16、信号,利用这一原理制成的红外传感器称为热释电红外传感器。2.3.2热释电红外传感器的基本结构与类型热释电红外传感器由传感探测5元、干涉滤波片和场效应管匹配器三部分组成。按照探测元的数目来分,热释电红外传感器有单元、双元和四元等几种,用于人体探测的红外传感器采用双元或四元式结构。按照热释电红外传感器的用途分,有以下几种:用于测量温度的传感器,它的工作波长为120um;用于火焰的探测的传感器,它的工作波长为4.350.15um;用于人体探测的传感器,它的工作波长为715um。将高热电材料制成一定厚度的薄片并在其两面镀上金属电极,然后加电进行极化,这样便制成了热释电探测元。2.3.3菲涅尔透镜菲涅尔
17、透镜是人体热释电红外传感器不可缺少的6组成部分,其作用有二:一是将人体辐射的红外线聚焦到热释电红外元上7;二是产生交替变化的红外辐射高灵敏区和盲区,以适应热释电探测元要求不断变化的要求。菲涅尔透镜一般用塑料制造,先将塑料加工成薄镜片8,然后对镜片进行棱状或梳状处理,使镜片成为高灵敏区和盲区交替出现的透镜。在使用时,将热释电传感器安装于透镜的焦点区,这样当有人在镜前移动时,其辐射的红外线就会通过透镜形成高灵敏区和盲区交替出现的红外辐射并传到传感器的探测元上,使探测元产生时弱时强的或时有时无的电脉冲信号9,并通过阻抗变换器的变换由输出端输出。图2菲涅尔透镜的外形和视场图菲涅尔透镜的主要技术指标有:
18、外形尺寸,根据传感器和探测需要来设计和产生不同尺寸的透镜。水平视角和垂直视角,它表明透镜的可监视范围。焦距,它表明镜片与传感器的安装距离。2.3.4 红外传感器的应用热释电红外传感器可在入侵警报器、移动侦测器10、自动照明以及自动门控制等方面的设计电路中应用。3.硬件系统设计本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、报警等子模块。电路结构可划分为:热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路。就此设计的核心模块来说,单片机就是设计的中心单元,所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统,软件是各
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