基于单片机的家庭防盗报警系统毕业设计说明书(35页).doc
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1、-基于单片机的家庭防盗报警系统毕业设计说明书-第 1 页毕业设计说明书基于单片机的家庭防盗报警系统设计基于单片机的家庭防盗报警系统设计摘 要:以STC89C52单片机为控制核心的家庭防盗报警系统进行了设计。实时监控家庭的安全情况,监控过程实现了智能化,并且GSM模块可以远程地向家庭户主发送警情通知。当家里没有人的时候,有盗贼入侵时,声光报警电路就会进行声光报警,蜂鸣器开始鸣叫,LED报警指示灯闪烁。根据家庭防盗报警系统需要实现的的主要功能,提出了设计方案并进行了论证,选择了最优方案进行系统的设计。总体设计包括硬件设计和软件设计两大部分。硬件部分包括单片机最小系统、GSM短信发送模块、热释电人体
2、感应模块、声光报警模块、按键输入模块、LED指示灯模块、电源模块七个部分。单片机选用宏晶STC公司的STC89C52;用热释电人体感应模块检测盗贼的入侵信号,并把此信号发送给单片机;接着单片机再驱动GSM模块向家庭户主发送警情通知消息;并且采用LED指示灯和蜂鸣器对盗窃情况报警。软件采用了模块化的设计方法,主要分为主程序、中断子程序、按键扫描子程序、短信发送子程序、计时子程序五部分。对系统进行软硬件联调,设计可满足用户对家庭防盗的基本要求。关键词:单片机;GSM;声光报警;感应The Design of the Home Alarm System Based on MCUAbstract:Th
3、e design of the home security alarm system is based on STC89C52 MCU. It can achieve the goal of real-time monitoring of the home security situation, the monitoring process is very intelligent. At the same time, the GSM module can send alarm information to the house owners remotely. When there is no
4、one in the house, and there are thieves breaking in, the sound and light alarm circuit is going to work, and the buzzer begins to tweet, the LED alarm lights flash meanwhile. According to the main functions of the household burglar alarm system, I come up with the design scheme, and choose the best
5、scheme to design the system. The general design includes two parts: hardware design and software design. The hardware includes seven parts: the MCU minimum system, the GSM text sending module, the heat release human induction module, sound and light alarm module, keys input module, LED indicator mod
6、ule, power module. The MCU is STC89C52, which is produced by Macro Crystal STC Company. The system detects the intrusion signals of thieves by heat release induction module and send the signal to MCU. Then the MCU drives the GSM module to send the alarm information to the house owners. And the LED i
7、ndicator can show the information on the screen, the buzzer works to response the alarm. The software takes the method of the modular design, the main parts of the software design includes five items: the main subroutine, the interrupt subroutine, the key scanning subroutine, the message sending sub
8、routine, the timing subroutine. The system can satisfy the basic requirements of the house owners on the home security alarm by the hardware and the software working together.Key Words: MCU; GSM; sound and light alarm; induction目 录1概述11.1 课题研究背景与意义11.2 课题设计内容与要求11.3 课题技术路线21.4 课题预期效果22设计方案论证32.1 总体设
9、计32.2 模块选择32.2.1 感应模块选择32.2.2 GSM模块选择43系统硬件电路设计53.1 单片机功能及引脚说明53.1.1 STC89C52单片机的功能说明53.1.2 STC89C52单片机的引脚说明53.2 单片机最小系统电路设计63.2.1 复位电路设计73.2.2 时钟电路设计73.3 电源模块电路设计73.4 按键模块电路设计83.5 感应模块电路设计93.6 声光报警模块电路设计93.7 GSM模块电路设计103.8 LED指示灯模块电路设计114 系统软件设计124.1 主程序设计124.2 子程序设计124.2.1 中断子程序设计124.2.2 按键扫描子程序设计
10、134.2.3 GSM子程序设计144.2.4 计时子程序设计155系统调试165.1 硬件调试165.2 软件调试165.3 调试结果166结束语20参考文献21致 谢22附 录23 附录1硬件电路原理图24 附录2 PCB图25 附录3程序清单26 附录4元件清单33基于单片机的家庭防盗报警系统设计1概述1.1课题研究背景与意义自从第一次工业革命以来,直到今天,科技的发展已经有200多年的历史了。它使我们生活的世界发生了惊天动地的变化:社会进步了、经济发展了、生活条件改善了,但是历来世界上的很多事物都是既有利也有弊的。因此,随之而来的许多问题就自然而然的出现了。其中,家庭盗窃就是一个很严重
11、的社会现实问题。我们可以从一些网络媒体或者传统媒介或者其他途径发现,现在的一些盗贼他们使用高科技手段进行作案,为了达到自己的利益而不择手段。所以,必须设计出防盗性能更优、智能化程度更深、科技含量更高、探测灵敏度更强的防盗报警器。这些防盗报警器有着极其广泛的市场,可以满足很多不同层次家庭的需要。传统的安全防盗设备随着社会的不断发展而逐渐落伍,它们逐步被智能化、简单化、美观化的现代安防设备所代替。以前每个家庭里基本都会在窗户上安装金属防盗网格,但是这些网格造价成本高、外形不美观、防盗性能差,且安装的时候还要请专业的安装人员。只要盗贼成功地破窗而入,那么就可以肆无忌惮的行窃。还有就是当家庭发送一些紧
12、急情况,比如发生火灾的时候,这些金属制成的网格对逃生也造成了很大的不便。为了能够避免这些金属防盗网格的不足、达到现代家庭用户对居家防盗的要求,设计了基于单片机的防盗报警器。它的价廉、操作简单、性能优良、安装方便,可以被大多数的家庭接受。当有盗贼进入家庭防盗报警系统的探测区时,硬件电路上的热释电人体感应模块就会感应到盗贼的入侵信号,然后系统就会执行报警,并且通过GSM模块及时的将入侵短信发送给家庭户主,这时户主看到短信以后,就可以及时的采取一些弥补措施,使家庭遭受的损失减至最小,甚至不遭受损失。1.2课题设计内容与要求 通过单片机最小系统、电源模块、按键输入模块、热释电人体感应模块、GSM短信发
13、送模块、声光报警模块、LED指示灯模块等硬件设计和软件设计的结合,实现系统的工作过程。要求当家里面没有人时,通过按键的操作将系统的状态设置成为布防状态,并且由相应的指示灯显示此种状态。当有盗贼进入时候,系统可以检测到盗贼的入侵信号,由单片机驱动GSM模块向家庭户主发送入侵的短信。然后单片机再驱动声光报警电路执行报警工作,这时盗贼听到蜂鸣器的报警声音以后,就会开始出现一种恐慌或者胆怯的心理,可以起到对盗贼一定的干扰、震慑作用。当家人回到家的时候,可以通过按键的操作将布防状态切换为撤防状态。如果家里只有小孩或者老人的时候,当遇到有盗贼入侵时,这时可以通过紧急报警按键向家庭户主发送短信。这样家庭户主
14、就会在第一时间知道家里的小孩或者老人遇到了紧急情况,从而采取相应的紧急措施。1.3课题技术路线 a.明确本次毕业设计的要求,了解家庭防盗报警系统的发展与现状,分析怎样实现整个防盗报警系统的工作过程,再制定一些系统的设计方案,并选出最优方案进行设计; b.查阅并掌握STC89C52单片机、热释电人体感应模块、GSM模块等一些元器件的相关资料,并且重温C语言知识,进行系统的总体设计; c.了解了硬件部分的所有元器件以后,开始进行电路原理图的绘制,然后根据原理图将对应的元器件进行焊接,设计出实物; d.通过C语言知识,设计出系统的主程序及各个模块的子程序,并且绘制出相应的软件流程图; e.对系统的硬
15、件、软件进行联调,发现其中存在的不足,并及时进行修改。1.4课题预期效果 当用户的家里面没有人时,将系统的工作状态设置为布防。这时当有盗贼进入到入侵感应区时,系统会向家庭户主发送短信,并且报警,每次报警持续5S。同时计时器开始计时,如果在1Min内,探测区多次探测到盗贼的入侵信号,系统只会进行声光报警而不会每一次都向户主发送短信,这样做的目的是为了节约防盗成本。当1Min结束后,系统会自动的循环进入布防状态,然后再感应到有盗贼入侵时,再次向户主发送短信并且开始声光报警,就这样一直循环执行。当家人到家里时,系统便无须进行工作,此时将状态设置为撤防状态或者通过电源将系统断电。如果家里只有小孩或者老
16、人的时候,当有盗贼入侵时,按下紧急报警按键,向家庭户主发送短信。2设计方案论证2.1 总体设计 一般的防盗系统主要由入侵感应、声光报警、警情通知这几部分组成。系统的总体设计框图如图2-1所示,包括单片机最小系统、GSM模块、感应模块、声光报警模块、按键模块、电源模块、LED指示灯模块这七个部分。图2-1 总体设计框图 在对系统进行总体设计的过程当中,单片机起到了非常重要的作用。STC89C52是宏晶STC公司推出的一款高性能、低功耗的微控制器。它使用了非常典型的MCS-51内核,但是在此基础上,又做了很大程度的改进,使它具备了一些老式51单片机所没有配备的功能。与STC89C51相比,它多了4
17、k的程序存储空间。电源模块通过DC接口对系统供电,电压值为5V。按键模块对系统的工作状态进行控制,K1、K2、K3三个按键表示的工作状态分别为布防、撤防、紧急报警。感应模块用来检测盗贼的红外光谱信号。声光报警模块用来对盗贼的入侵进行报警,由蜂鸣器、三极管、电阻、LED指示灯(红色)构成。GSM模块用来向家庭户主发送盗贼入侵警情短信。LED指示灯模块由绿色、黄色指示灯,2.2K欧姆电阻、220欧姆电阻构成。2.2模块选择2.2.1感应模块选择防盗系统中的入侵感应模块种类极为繁多,目前在市场上售卖着各种各样的感应器,有声音感应式、震动感应式、热释电人体感应式等。以下主要阐述了一些不同类型、不同工作
18、原理的感应器。 a.声音感应模块声音感应模块是一种用来感应环境中声音强度的感应模块,它只能感应环境中是否有声音的存在,并不能确定声音的大小以及声音的频率。而盗贼在住户的家庭里进行盗窃时,一般情况下不可能发出声音。就算有声音发出,它的大小以及频率都不能确定,这样感应模块就很容易出现误测或者不测的情况。 b.震动感应模块震动感应模块是用来感应震动的模块,当模块感应到震动时,震动开关就会瞬间导通,其输出端会输出一个低电平;当感应不到信号时,开关处于断开的状态。如果模块感应到的震动大小不合适,那么就不会使震动开关导通,模块将不会感应到盗贼已经入侵的信号。这样模块同样会出现误测或者不测的情况。 c.热释
19、电人体感应模块 热释电人体感应模块是一种用来感应人体红外光谱的模块。它的灵敏度极高、可靠性极高、感应的范围极大,价格也比较低廉,并且还可以在极低的电压下工作。探头采用长方形的双元探头,由德国原装进口,其双元位于长方形较长方向的两端。从以上的三种感应模块可以看出,应该选择热释电人体感应模块来作为入侵感应器,因为它的优点极其显著,并且应用特别广泛。在校园的教室里、办公室里等一些场所,我们都可以清楚的看见被安装在风扇以及照明灯具上的热释电人体感应模块。在安装热释电人体感应模块时,应根据家庭房屋的建造结构,尽量使盗贼有可能移动的方向与双元探头的双元方向平行。2.2.2 GSM模块选择GSM模块用来向家
20、庭户主发送短信,因此对它的要求不高,只要可以向家庭户主发送短信即可。下面就目前市面上流行的几种GSM模块作一个简单的阐述。 a.TC35I 模块 TC35I 模块是德国西门子公司生产的一款双频900/1800MHz高度集成的GSM模块,在远程监控和无线公话以及无线POS终端等领域都发挥了重要的作用。但是它最大的缺点就是在Text模式下不能收发中文短信,并且价格较高,在市场上的占有率也不高。 b.SIM900A 模块SIM900A模块是由SIMCom推出的一种新款紧凑型产品.。采用工业标准接口,工作频率为GSM/GPRS 850/900/1800/1900MHz,可以低功耗实现语音、SMS、数据
21、和传真信息的传输。由于其拥有性能稳定、外观精美、价格合理这些优点,因此可以满足很不同层次顾客的购买需求。对比以上两种模块,可以很清楚的看到SIM900A的优点,它的性价比极高,适用人群更广,因此选择SIM900A模块作为GSM模块。3系统硬件电路设计3.1 单片机功能及引脚说明3.1.1 STC89C52单片机的功能说明 a.与MCS-51兼容 b.8KB的程序存储空间 c.全静态工作:0Hz-40MHz d.具有EEPROM功能 e.512字节RAM f.32位可编程I/O线 g.6个外部中断 h.采用单一+5V电源供电 i.可直接使用串口下载3.1.2 STC89C52单片机的引脚说明ST
22、C89C52单片机引脚如图3-1所示,它有40个引脚。图3-1 STC89C52单片机引脚 这40个引脚按它们所具备用途的不同主要可以分成电源引脚、控制引脚、I/O引脚与外接晶体引脚这四类。下面就对硬件电路设计过程中所需要用到的引脚分别做一些简单的介绍。如下所述: a.主电源引脚VCC(40脚)与GND(20脚)两条引脚分别接电源的正极端、地端。由于单片机类型很多,因此对电压数值的要求也各不一致,一般情况下,选择+5V的较多。b.外接晶体引脚XTAL1(19脚)、XTAL2(18脚)两条引脚分别为片内振荡电路的输入端、输出端。c.I/O引脚输入、输出引脚可以分为P0、P1、P2、P3口四组,每
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