家用防盗报警器设计毕业设计论文.pdf

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1、摘要摘要本设 计 在设 计 红 外防 盗 报警 系 统 时，所选 用 的 单片 机型号是 AT89C52,且它的 报警 方式是被 动式，该 系 统 的 报警 显示 方式是声光 报警，在进 行 单片 机的 选 择时，依据硬 件和设 计 任务的 不同选 取所选 用 单片 机也不尽相 同，在对接口电 路 进 行 设 计 时，也是依据控制对象 的 不同进 行 不同的 电 路 设 计。在对单元电 路 进 行 设 计 时，需 要 依据科 学的 电 路 原理，依据设 计 原理 图的 不同，在对Proteus等 相 关工具进 行 使用 时也是不一样的，在对此系 统 的 电 路 图进 行 设 计 时，还 需 要

2、 对 软 件的 相 关电 路 设 计 图和PCB板图以及元器件进 行 统 一的 整理。关键 词：红 外；报警 器；流程 图；单片 机。This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information目录目录1绪 论.12设 计 任务与要 求.23设 计 方案.33.1总体设 计 思路.33.2具体设 计 模块.53.2系 统 硬 件电 路 的 选 择及说 明.103.4软 件程 序的 实现.114硬 件设 计.134.1单片 机的 概述.134.2热释 电 红 外传感器.174.3 PIR的

3、 原理 特 性.185软 件调 试 及仿真.205.1仿真 软 件的 简 介及使用.205.2防 盗 报警 系 统 调 试 结 果.22总结.23致 谢.24参考 文献.25This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information1绪论绪论现 如今我国经 济的 发展越 来越 快，我国科 技的 进 步也是日新月 异，我国民众的 生 活水平不管 是质 还 是量 都 已经 有了很大的 提高，我 国居民保护个人私 有财 产的 意识 也正在逐 渐加深，所以当下的 防 盗 概 念也在不断的 进

4、行 更新。对本设 计 防 盗 系 统 进 行 重 新的 设 计，其主要 目 的 就是为了满足 现 代人们对其住宅进 行 防 盗 的 需 要。就目 前防 盗 市场上的 报警 器而 言，其主要 类 型有震 动探测型和开 关电 子防 盗 型以及微波探测型，但这 几种 报警 器在设 计 上都 有非 常致 命的 缺 陷。但是本设 计 所设 计 的 报警 器很好的 克服了市场上常见 报警 器各种 缺 点，该 报警 器使用 的 报警 方式是红 外线，其最大的 特 点就是 其隐 蔽 性和保密性非 常的 高，所以该 报警 器普遍 运 用 在防 盗 和警 戒等 等 常见 的 安保装 置 上。该 报警 器的 工作原

5、理 是其自 身 所携带的 传感器 可以非 常有效的 检测到人体所释 放的 红 外线，且通 过 相 关原理 将其转 化为电 信号，于此同时，热释 电 的 红 外传感器其应用 领 域也是非 常的 广，它除 了被 用 作防 盗 报警 器之外，还 可以在制动控制和接近 开关以 及遥 测等 等 领 域被 应用。1This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information2设计任务与要求设计任务与要求(1)此次设 计 的 部 分主要 是以下两个，即硬 件和软 件。具体的 模 块设 计 主要 是三个

6、，即数据采 集 和键 盘 控制以及报警。(2)系 统 可实现 的 工作状 态。当居民家中没有人时，可以通 过 相 关控制器，将监 控系 统 的 运 行 状 态进 行 设 置，例如可以将其状 态设 置 成外出布防，这 样当有陌 生 人没有经 过 主人允许 就擅自 进 入家中时，该 报警 系 统 就会迅 速 捕捉到陌 生 人释 放的 红 外线，在硬 件设 备上安装 的 监 测探头也会快速 的 将红 外信号转 变为电 信号，再将电 信号传送 到 比较 和放大电 路，进 而 最终 将电 信号传输 到门 限 开关，门 限 阀 再在电 信号的 指引下将相 关信号传输 给AT98C52单片 机，最后在单片

7、机里 面 进 行 相 关运 算 之后，由 相 关的 报警 设 备进 行 报警 工作。(3)红 外线 最主要 的 优势就是其隐 蔽 性非 常的 强，例如可以在露 天地方隐 蔽 的 进 行 一个红 外装 置 的 安装，进 而 在外人毫不知 情的 情况 下来对在场人员进 行 检测，以确 保没有外人进 入。在对这 类 设 备进 行 设 计 时，以下几点要 格外的 引起 关注：第 一，该 装 置 可以准确 对进 场 人员进 行 是否为陌 生 人的 判断；第 二，该 设 备所检测的 范 围要 尽可能 的 大。无可厚非，该 设 备除 了以上特 点之外还 要 有非 常高 的 可靠 性和 稳 定性。2This

8、document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information3设计方案设计方案3.1总体设计思路总体设计思路此次进 行 设 计 的 部 分主要 是硬 件和软 件。其具体的 模块可以划分 为以下内容:数据采 集 模块和键 盘 控制模块以及报警 模块。电 路 的 具 体结 构也可以进 行 多层次的 划分，即热释 电 的 红 外传感器和报警 器以 及单片 机控制的 电 路 等 等。用 户的 终 端 需 要 完成的 内容主要 包括信息 的 采 集 和处理，相 关数据的 传送 和功能 的 设 定以及本地报警

9、 系 统 的 设 计 等 等。本设 计 所进 行 的 设 计 包括很多模块，其核心设 计 模块是单片 机，所以本设 计 的 系 统 在本质 上主要 是单片 机相 关应用 系 统 的 设 计。同样 单片 机的 相 关应用 系 统 也分为两个部 分，即硬 件和软 件。其中硬 件主 要 是包括单片 机和输 入、输 出设 备以及在外围进 行 的 相 关应用 电 路；软 件主要 指的 是各个类 型程 序的 总称。单片 机的 应用 系 统 在进 行 设 计 时，主要 分总体和硬 件以及软 件设 计 这 三个大的 方面。它们之间 具体 的 构成图，如图3-1所示。图3T总体设 计 框图3This docum

10、ent is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information本设 计 所设 计 的 系 统 在对处理 器进 行 选 择时，最终 采 用 的 型号为 AT98C52。整个系 统 的 工作环 境是其相 关软 件。其具体的 工作内容是 相 关软 件将红 外探头捕捉到的 人体红 外线 转 换为比较 弱的 电 信号，然 后在经 过 相 关放大器将电 信号尽可能 的 放大，进 而 达 到相 关电 路 门 对 电 信号的 门 限 要 求，最终 相 关的 门 限 阀 门 在电 信号的 作用 下被 打开且 电 信号被 输 送

11、 到AT98C51单片 机中。再在单片 机中经 过 相 关软 件的 查 询 和识 别以及判决，最终 当有陌 生 信号入侵时启动报警 系 统。当系 统 进 行 报警 约1 0s后其危险 信号就会自 动消除，当然也可以人工进 行 危 险 信号的 解 除，当自 动或手动将警 情进 行 消除 后，电 路 和系 统 就会相 继 复位。This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information3.2具体设计模块具体设计模块3.2.1热释电红外传感器原理热释电红外传感器原理本设 计 在进 行 设 计

12、 时，所采 用 热释 感器的 结 构为双探测元。其电 路 具体的 工作，稳 定工作电 压的 方法主要 是在VCC端 用C1和R2。当 有人体的 移 动信号出现 时，相 关电 信号就会被FET尽可能 的 放大，再 在C2和R1的 作用 下输 出高 电 位，最终 经 过N PN的 相 关运 行 转 化为低 电 平且OUT输 出，设 计 原理 如图3-2所示。图3-2热释 电 红 外传感器原理 图5This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information3.2.3 啪电路的设计啪电路的设计

13、XTAL1和XTAL2在系 统 中的 作用 分别是反向电 信号放大器的 输 入 和输 出位置。此系 统 内的 反向放大器在一定程 度上和片 内振荡 器的 功 能 一样。石 晶振荡 和陶 瓷 振荡 均可采 用，时钟 电 路 图如图3-4所示。图3-4时钟 电 路 图7This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information8This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more informati

14、on3.2.5发光二极管报警电路的设计发光二极管报警电路的设计采 用 了三个不同颜 色 的 发光二极管 来实现 报警 时候的 转 态，红 色 和绿 色 的 压降 为L 7V压降 小所以D I,D 5分别串联 一个2.2k的 电 阻 黄 色 发光二极管 压降 为2V所以得D 3串联 一个0.22K的 电 阻 发光二极管 进 行 报警 运 行 的 具体电 路 图，如图3-6所示。图3-6发光二极管 报警 电 路 图9This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more infbnnation3.2系统硬件电

15、路的选择及说明系统硬件电路的选择及说明本设 计 将硬 件电 路 的 相 关设 计 图放置 在附 图中，在上述 的 分析中 可知，此次设 计 用 到的 器件具体为：AT98C52类 型的 单片 机，热释 电 类 型的 红 外传感器，LED灯、若 干按键，类 型为74SL04的 反向键 和 数个蜂 鸣 器等 等。其中电 源和正常工作指示 灯分别为D 1和D 2.D 3-D 6 具备报警 指示 作用 的 指示 灯分别为D 3,D 4,D 5和D 6,一旦RXD的 脚 置 显示 为低电 平，D 3-D 6就开始进 行 报警 且亮红 灯，同理，TXD的 脚 置 如果显示 高 电 平，则相 关的 声音 报

16、警 器就会开始运 行。在这 个电 路 中，当然还 有暂停键 和复位键，其标识 符 分别是S1和S2。10This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information3.4软件程序的实现软件程序的实现3.4.1主程序工作流程图主程序工作流程图其具体的 工作流程 图如图3-7所示。图3-7主程 序流程 图11This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information3.4.2中断服务

17、工作流程图中断服务工作流程图本程 序具体功能 的 实现 步骤 是：首 先单片 机会检测到陌 生 人体电 信号，此时就说 明有人未经 允许 进 入监 控区，该 电 信号在单片 机的 内 部 经 过 各种 程 序的 处理 后，将入侵信号传给 声光报警 器，进 而 开始进 行 报警 操作，当报警 时间 持续 约10秒 后其就会自 动断开电 信号，即 报警 停止，然后该 程 序进 行 复位，直 到有下一个陌 生 信号擅自 进 入监 控区才又继 续 运 行 上述 步骤。在报警 期间，还 可以在报警 时间 没有结 束之前手工将其停止，中断服务工作流程 图如图3-8所示。中断源发出中断申 请中关中断、保护现

18、 场INTO端 有输 入信号关闭 报警1 r恢复现 场、开中断中断返 回图3-8中断服务工作流程 图12This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information4硬件设计硬件设计4.1单片机的概述单片机的概述4.1.1 AT89C52单片机结构单片机结构AT98C52的 功能 主要 包括以下几种：字节 为4k的Flash闪 存器,字节 为128的 内部RM A4k,32个I/O接口的 闪 存器，16位的 定时器 和计 数器两个，全双型的 工串信口一个等 等。与此同时，该 需 要 进

19、行 AT89C52的 相 关静 态操作以确 保其相 关Hz可以降 至 为零，且其相 关 的 节 电 模式还 需 要 进 行 选 择。当该 传感器处于空 闲 时，其自 身CPU将 停止相 关工作，但是RAM和相 关计 数器却需 要 继 续 按照相 应程 序继 续 工作。当传感器处于掉电 的 模式时，首 先进 行 的 操作是对RAM中的 相 关内容进 行 保存，接下来就是相 关的 振荡 器不再继 续 运 行，且一直 等 到下一个硬 件成功复位为止，内部 结 构如图4-1所示。图4-1单片 机内部 图13This document is produced by trial version of Pr

20、int2Flash.Visit for more information4.1.2 AT89C52管脚说明管脚说明VCC：提供供电 电 压。GN D：用 于接地。P0 口：该 口的 主要 功能 是可以吸收电 流，它的 类 型是8位漏级 的 双向I/O,且每脚 吸收的 电 流为8TTL。P0 口在具体运 行 过 程 中，当其管 脚 的 数值为1时，称 之为高 阻 输 入。P0 口还 有一个优点就是 可以在程 序的 外部 数存器中运 行，在定义其含义时，可以将其分为低 八位的 数据和地址。当在FIASH中进 行 编 程 时，P0 口就会被 定义为 输 入原码 口，当在FIASH中进 行 校验 时，

21、P0 口就会被 定义为原码 输 出口，在这 样的 情况下，拉电 阻 就必须 被 接到P0 口外部。P1 口：该 口也是一个双向的8位I/O,它的 主要 功能 是将上 拉电 阻 提供给 内部，P1 口在接受电 流时，其数值是P0 口的 一半。当 P1在内部 被 定义为高 时，说 明该 口管 脚 处的 值为1,此时该 口的 主要 作用 就是输 入，同理 当P1 口在外部 被 定义为低电 平时，该 口的 主要 作用 是输 出，该 口之所以可以进 行 转 换主要 原因就是其内部 可以进 行 上拉。P2 口：该 口是也是一个在内部 可以进 行 上拉的 双向1/08位电 阻,该 口可以输 出的 电 流为4

22、TTL,同样当在内部 把管 脚 进 行 拉高 时，此 时被 带入的 数值为1，且转 变为输 入口。相 反当P2 口在外部 把管 脚 拉低时，该 口就会又转 为输 出口。其可以进 行 随 意转 换的 原因也主要 是内部 可以进 行 上拉操作。当P2 口的 输 出地址显示 为高8位时，说 明进 行 存储的 是其外部 或16位外部 数存器。P2 口在FLASH中进 行 编14This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information 程 和校验 时，接收到的 地址和控制信号都 是高 八位的。

23、P3 口：该 口的 管 脚 同样也属于双向I/O接口，其内部 的 上拉电 阻 数目 是8个，其对输 出电 流进 行 接收时，其大小为4TTL。当在P3 口输 入的 数值为“1”时，其内部 的 电 阻 进 行 上拉操作，且该 口转 换 为输 入口。同理 当P3 口内部 的 电 阻 实施上拉操作时，其就会又转 换 为输 出口。具体管 脚 介绍 如表4-1所示。表4-1 P3 口管 脚 功能 介绍 表P3 简称具体功能P3.0RXD为串行输入口P3.1TXD为串行输出口P3.2INTO为外部中断0P3.3INTI为外部中断1P3.4TO为计时器。外部输入P3.5T1为计时器1外部输入P3.6面为外部

24、数据存储器写选通P3.7/RD为外部数据存储器读选通This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit fbr more infbnnationRST：复位输 入。当振荡 器对相 关器件进 行 复位时，要 始终 保持 两个机器的 高 电 平时间 在周期上是一致 的。/PSEN：其只要 功能 是为外部 的 程 序存储器进 行 信号的 选 通。当 外部 的 存储器进 行 取指间，每个机器有效的 周期是两次。但是当对外 部 数据的 存储器进 行 访 问 时，/PSEN信号将一次都 不会出现。/EA/VPP：当/EA的 电 平

25、始终 保持为低时，其内部 的 程 序存储器 不管 是在内部 还 是在外部 其工作效果将会是一样。当/EA的 内部 被 锁 定为RESET时，说 明此时的 加密方式为1；当在FLASH中进 行 编 程 操 作时，此引脚 施加的 电 源为1 2V。XTAL1：当反向振荡 的 放大器为输 入时，其内部 时钟 的 工作电 路 也同样为输 入。XTAL2：反向振荡 器表 现 的 形式是输 出。振荡 器特 性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的 输 入和输 出。该 反向放大器可以配 置 为片 内振荡 器。石 晶振荡 和陶 瓷 振荡 均可采 用。当输 入其内部 时钟 信号的 触 发器类 型为二分频 时

26、，外部 时钟 的 相 关信号在此时则不做任何要 求，但是唯一需 要 保证 的 就是脉 冲运 行 的 宽度O16This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information42热释电红外传感器热释电红外传感器热释 电 红 外线 可以简 称 为PIR,该 类 型的 传感器起 源于上世纪 八 十年代，它属于高 热电 材料的 一种，它最大的 特 点就是具备非 常高 的 灵敏度。该 传感器之所以可以被 用 作报警 器的 制作，那 是因为它可以 用 非 常高 效的 将人体内的 红 外线 转 变为电

27、信号且进 行 输 出，该 传感器 被 成功的 发明，在很大程 度上使尽快了报警 器产业的 快速 发展，其也 为各种 类 型的 自 动化设 备带来了非 常大的 便捷。该 传感器还 可以做到 不用 接触 人体的 情况下就可以将其散发的 红 外线 转 换为电 信号且输 出，与此同时还 会尽可能 的 将电 信号放大，进 而 最终 将各个控制电 路 都 进 行 驱 动。除 了上述 所讲 的 特 点之外，该 传感器在工作时其能 耗 还 是非 常的 低，以及无辐 射、低价格、高 隐 蔽 性的 优点。热释 电 红 外传 感器的 内部 电 路 图如图4-2所示。图4-1热释 电 红 外传感器的 内部 电 路 图

28、17This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information4.2.1热释电红外传感器的性能热释电红外传感器的性能(1)防 止家禽 干扰：具有很好的 抗干扰性能 对探测范 围内的 的 动物，都 不会报警，避 免了失误 报警，对家里 养了动物 的 家庭也没有 影响。(2)抗电 磁 干扰：具有抗电 磁 波干扰性能，一般 的 手机电 磁 信 号不会产生 报警。(3)抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的 范 围内，受3米 外卤 素 灯透 过 玻 璃 照射，不产生 报警。4.3 PIR的原理特性的

29、原理特性PIR传感器的 主要 组 成部 分是具备高 热电 系 数的 探测元件，在进 行 报警 器的 设 计 时，需 要 在所有探测器内部 装 入一至 两个者 探测元 件，且探测元件之间 的 连 接方式是串联，其主要 目 的 是为了防 止元件 自 身 温度过 高 而 带来的 负 面 影响。之后就是该 探测元件将人员散发的 红 外线 转 换成设 备所需 的 电 信号，由 于其转 换为电 信号之后往往比较 弱，所以通 常需 要 将转 换后的 电 信号进 行 放大，然后再在相 关设 备中 进 行 输 出。由 于人体的 特 殊构造，其往往会辐 射出一定的 红 外线，且波长 通 常在9um左右，而 该 探

30、测兀件所能 接受的 的 波长 范 围为0.2-20um,且非 常的 稳 定。在进 行 相 关的 设 计 时，需 要 将相 关的 滤光镜 片 装 在该 传感器的 顶 部，同时还 需 要 保证 通 过 该 镜 片 的 波长 范 围是7-1 0um,这 样就会使人体所散发的 红 外线 刚还 在这 个范 围之内，不在这 个范 围 内的 波长 就会被 该 滤光片 完全吸收，这 样专门 用 于人体探测的 传感就18This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information被 设 计 完成了。19T

31、his document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information5软件调试及仿真软件调试及仿真5.1仿真软件的简介及使用仿真软件的简介及使用这 次我们采 用 的 仿真 软 件用 到俩种，一种 用 来编 写程 序名为 Keilc51,另一种 是一款用 于调 试 的 名为ProteusoKeilc51是基于51单片 机，它具有程 序的 编 写还 可生 成HEX文 件，然后用HEX文件和Proteus仿真 软 件实现 电 路 的 仿真 状 态，从而 找出错 误 实现 功能。Keilc51软 件编 写

32、环 境如图5-1所示。Project坪团巷于51单片扒虹芥蒸律推警春.:-尊 Target 1日Source Sroup 1二 困基于51单片机红夕卜热群 reg52.h。1曰扣也自 002 003；004 00.5 006 007 008 009 010 011 012:013:014:015:016:017:018L 019 void delay_lra5(uint q。浦百，021 022 023-024 025.g2g日*#*4?;027 j achar key_can;/技费值028 L-define uchar unsigned chardefine uint unsigned i

33、nt/词.用单片机头文件/无符号字符型志定义变呈亢围。2SS无将号釜型宏定义 2E?sS065535：；/霆西卷定义歧隹殳光二模昔定乂 绿兰发光二殿皆定成，黄色安壬二哉管定H/红外袂释传参蓬定乂beep=P25;red=POrtl;green=P04;yellcw=P07;hw=POO;bit flag_500ms=0;ch.ar flagalarr?;uchar flagfang;char flag_b-jfang_en uint flag_value;/摄警标志立/和窗标志位：；布防标志设使能/用欧定我釜的斐呈1,j；for(i=0;iq;1+4-)for(3=0;j=!-#_仰-=!-#

34、_图5-3软 件仿真 图This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information总结总结在这 次家用 防 盗 报警 器的 设 计 过 程 中，我又一遍 对编 写程 序和原 理 图的 认 知，从对软 件的 不熟 练，到老 师和同学的 帮助一点一点的 对 这 方面 的 知 识 的 掌握，实现 程 序编 写，实现 仿真，从中发现 了自 己的 不足，对基础 知 识 的 不熟 悉，对电 子元器件的 不熟 悉，然后只能 借助 搜索 软 件查询 各个元器件的 用 途。通 过 这 次的 机会，我发现

35、 要 打好基础，做事认 真 细 心，还 要 仔细 并且还 要 有足 够的 耐 心，不然只会在中途 没有足 够的 知 识 点让 你完成 接下来的 作业。从中让 我学习到了做事要 脚 踏 实地，认 真 细 腻，今后也会运 用 到 学习和工作中。23This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information致谢致谢时光如梭转 眼 三年大学时光即将结 束，首 先我要 感谢 我的 母校，它给 了我好的 学习环 境，让 我在大学生 活中每天都 过 得很充实和开 兴。其次我的 感谢 我的 辅 导员是

36、她的 悉心教导我们让 我们认 识 到时 间 观 的 重 要 性和做人要 懂礼 貌 还 要 感谢 任课 老 师的 教导谢 谢 你们，在 这 里 我很庆幸生 活中有你们让 我三年的 时光过 得充实。最后我还 要 感 谢 我的 家人，老 师，同学和朋友正是你们的 关心和帮助，成就了现 在 的 我，才能 让 我完成学业，感谢 你们的 支持谢 谢。This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information参考文献参考文献1 吴政江.单片 机控制红 外线 防 盗 报警 器J.锦 州师范 学院 学报

37、，2001。2 宋文绪.传感器与检测技术M.北京：高 等 教育 出版 社,2004o3 余锡 存.单片 机原理 及接口技术M.西 安：西 安电 子科 技 大学出版 社，2000。4 唐桃波，陈 玉 林.基于AT89C52的 智能 无线 安防 报警 器 J.电 子设 计 应用，2003,5(6):4951.5 李全利.单片 机原理 及接口技术M.北京：北京航 空 航 天 大学出版 社，2004。25This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information附件L主电 路 图如下图所示。d

38、z1To292321匚 3 II3C89C51C522S0A,inoC IN OIFg18J535Pl.l(AIX)H0.OPl.2(_4D1)PO/1Pl 3CAD2)P0.2FL4(AD3 网.3PL5AD4 网.4P1.6(AD坦心Pl.7RST(_4D7)P().7P3.C-KXD)EAWPP3.1TKD)ALEPROG?3.2.rSTO)PSEXP3.3(TTT1)(A15JP2.7P3.4T&)(AI4)P2.6?3.5T1)CA15)P2.5(A12)P2,4?3.7(RD)(A11)P2.3XTAL2(A1OJP2.2XTAL1(A5)?2.1GND(A8)P2.C33403S2.2kI F_?22C既D2 U LES ntCtLEEK1sR 二This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more infbnnation