基于单片机的智能防盗报警器设计大学本科毕业论文.doc
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1、 本科毕业设计(论文)基于单片机的智能防盗报警器的实现学院名称: 电气信息工程学院 专 业: 通信工程 班 级: 11 通信 学 号: 11313110 姓 名: 胡海洋 指导教师姓名: 诸一琦 指导教师职称: 讲师 二 一五 年 六 月基于单片机的智能防盗报警器摘 要: 基于单片机控制的红外报警器以STC15F104E单片机和AT89S51单片机为核心,实现的原理是热释电红外传感器如果感应到入侵者的红外热辐射,就将其转换成电压信号,经电路放大、然后输出。检测器是利用红外人体检测探头检测预先设定好的范围内的情况,一旦有危险便向单片机发出信号,再经单片机处理,然后数码管显示出信号发出的具体范围并
2、同时控制蜂鸣器发出警告声音。用红外线收发管进行检测,安装隐蔽,不易被发现;探测信号采用脉冲信号,节能且抗干扰。系统可以探测到一定范围内的人的闯入, 可以应用在安防范围比较确定的情况下。采用这种方法设计的防盗报警器具有误报率较低、安装和配置容易、成本低、能量消耗少、使用方便、成本廉价和探测效果好的优点,有着广阔的市场前景。 关键词: STC15F104E; AT89S51;红外传感器;数据采集;无线通信Based on single chip microcomputerintelligent burglar alarmAbstract: Based on the infrared alarm c
3、ontrolled by single chip microcomputer AT89S51 microcontroller and STC15F104E as the core, realize the principle of the pyroelectric infrared sensor of infrared radiation which can sense the Infrared radiation of intruder and convert it into a super low frequency signal, amplified by the circuit and
4、 output. Detector is using infrared detection probe for detecting a prespecified range. Once having the risk, it will send a signal to the microcontroller, and be processed by the computer ,then digital tube shows the signal issued by the specific scope and at the same time control buzzer warning so
5、und. The detection of the infrared transmitting and receiving tube is concealed and difficult to be found; the detection signal adopts pulse signal, energy saving and anti jamming. The system can detect the intrusion of people within a certain range, and can be used in the case of the security scope
6、 of the comparison. The alarm system which use this method to design has advantages such as lower false alarm rate, easy installation and configuration, low cost, less energy consumption, convenient use, low cost detection and good effect, and has broad market prospects.Keywords:STC15F104E; AT89S51;
7、 infrared sensor; data acquisition; Wireless communication目 录第1章. 绪论11.1 设计的主要背景和意义11.2防盗报警器的设计内容11.3章节安排2第2章 课题分析与方案论证32.1任务分析32.1.1设计任务32.1.2设计要求32.2 总体设计方案3 2.3 红外检测模块方案选择42.3.1 方案设计比较5 2.4 复位模块方案选择62.4.1 方案比较7 2.5 无线通信模块方案选择72.5.1 方案比较8 2.6 LCD液晶显示模块方案选择8 2.6.1 方案比较92.7 本章小结10第3章 硬件电路的设计113.1防盗报
8、警器的硬件组成113.2 防盗报警器的硬件设计113.2.1 电源设计 113.2.2 红外检测模块电路设计123.2.3 报警模块电路设计133.2.4 复位电路设计143.2.5 晶振电路设计153.2.6无线通信电路设计163.2.7 LCD显示电路设计17 3.3本章小结18第4章 软件的设计194.1 红外采集模块204.1.1 总程序设计20 4.2 采集模块设计流程204.2.1采集模块主程序流程21 4.3红外接收模块设计流程214.3.1接收主程序22 4.4 Keil 软件运行程序图23 4.5系统分析与调试设计流程24 4.6本章小结25第5章 测试结果与分析265.1
9、硬件部分285.1.1 仪器测试285.1.2 测试方法285.1.3 结果分析285.2 软件部分295.2.1 仪器测试295.2.2 测试方法295.2.3 结果分析305.3系统结果与分析305.4本章小结30第6章 总结30参考文献31致 谢32附录1 发射模块原理图33附录2 接受模块原理图34附录2 源程序35江苏理工学院毕业设计(论文)第1章.绪论1.1 设计的主要背景和意义随着科学技术不断进步和社会经济的不断发展,人们生活水平得到了很大的提高,对私有财产的保护意识也在不断的增强,因而对防盗措施也有了一定的要求。此设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的一款家庭式电子防盗报警
10、器。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,但是压力触发式防盗报警器压力到一定程度才能触发,局限性很大,由于压力板式安装在垫子内,当主机停止工作,很容易失报和误报,其可靠性低;开关式电子防盗报警器一般只有一个定点,有效范围小,而且各种开关也易坏,失报和误报率也高,不可靠;遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射时就会引起误报,同时若遮住了光也会引起误报,所以这种报警器的可靠性也不高;因此,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
11、发现。同时它的信号经过单片机系统处理后方便和机通信,便于多用户统一管理。 1.2 设计智能防盗报警器的内容本智能防盗报警器以AT89S51单片机开发平台为基础,利用热释红外传感器、无线通信等技术,设计出一个能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射达到智能报警的红外线智能防盗报警器。平时传感器输出低电平,当有人在探测范围内移动时输出变为高电平,此高电平输入单片机,作为单片机的外部触发信号处理,经单片机内部软件编程处理后,单片机输出控制信号使蜂鸣器发出报警声音,同时将报警信号通过无线通信模块告知主人。1.3 章节安排 本文共分为六章,第一章绪论主要介绍防盗报警器的背景和意义,以及该报警器的设计内容
12、。第二章主要介绍了该课题具体模块的论证方案,以及实现这些模块的具体方法。第三章主要讲述了硬件电路的设计,具体包括防盗报警器的组成和具体电路的实现。第四章主要写软件的实现,给出了相应的流程图和分析,主要分析了红外采集模块和接收模块的设计流程。第五章主要给出了该报警器硬件测试和软件测试的结果与分析。第六章是做该报警器的一些收获和感受,最后包括参考文献,致谢,以及附录。第2章.课题分析与方案论证2.1任务分析 2.1.1 设计任务本红外线防盗系统以AT89S51单片机和STC15F104E单片机开发平台为基础,利用外接热释电红外传感器,驱动电路等技术,设计出一个具有能够以非接触方式探测出人体发出的红
13、外辐射达到红外线智能防盗报警的功能。当有人在探测区范围内移动时能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射,将此信号输入单片机,经单片机内部软件编程处理后,单片机输出控制信号,驱动声光报警电路开始报警。然后由报警电路把信号传送到无线通信模块使主人感应到家里有人进入,达到设计的目的。 2.1.2设计要求1. 实现室内环境的实时监测;2. 当监测范围内有人进入时报警并通知主人;3. 报警器制作工艺良好,工作稳定可靠。2.2 总体设计方案从设计的要求来分析该设计须包含如下结构:单片机、红外检测模块、报警模块、复位模块、最小系统模块、中断模块和无线通信模块,总体设计框图如2-1所示。 显示报警模块单片机复
14、位电路声光报警模块 红外检测电路无线通信模块单片机无线通信模块 图2-1 总体设计框图处理器采用STC15F104E单片机,在监测点上安装的红外探头把人体辐射的红外线转换成电信号,经过单片机处理送至AT89S51单片机。通过单片机内部处理和软件查询、识别判决实时发送出入侵时处于报警状态控制信号,驱动电路把此信号放大接着启动声光报警器实行报警。当警情消除后复位电路使系统复位。2.3红外检测模块方案选择方案一:主动红外探测器是一种红外线光束遮挡型报警器,发射机中的红外发光二极管在电源的激发下,发出一束经过调制的红外光束,经过光学系统的作用变成平行光发射出去。此光束被接收机接收,由接收机中的红外光电
15、传感器把光信号转换成电信号,经过电路处理后传给报警控制器。红外光在人眼看不见的光谱范围,有人入侵该警戒线时红外光束被遮挡,接收端输出的电信号的强度会因此产生变化,经放大和适当处理,控制器发出的报警信号。方案二:被动式红外检测器是热释电红外线(PIR)传感器,它是一种能检测人体发出的红外线并将其转化为电信号而输出的传感器,它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路。热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件,在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干
16、扰。它本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,隐蔽性好,价格低廉。 2.3.1红外检测模块方案比较通过比较分析可知:主动红外入侵探测器受雾影响严重,对环境适应能力比较低,而被动式红外入侵探测器受环境的影响较小,它是以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可驱动各种控制电路。所以比较有优势,因此选这种被动式的红外检测。本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如2-2所示, 在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压,同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时,电荷信号经过FET放大后,经过C2,
17、R1的稳压后使输出变为高电位,再经过NPN的转化,输出OUT为低电平。图2-2 热释电红外传感器原理图2.4报警器模块方案选择 方案一:本红外防盗系统以STC15F104E单片机为核心,外接热释电红传感器,能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射,并将其转化为相应的电信号输出,平时传感器输出低电平,当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平,此高电平输入单片机,作为单片机的外部触发信号处理,经单片机内部软件编程处理后,单片机输出控制信号,驱动声光报警电路开始报警。该设计包含如下结构:热释电红外传探头电路、报警电路、单片机、复位电路、LED显示控制电路及相关的控制管理软件组成;它们之间的构成
18、如2-3所示。单片机声光报警模块复位电路 LED发光显示红外检测电路放大图2-3 系统框图 方案二:该系统以单片机AT89S52系列为核心,采用红外线发射管和红外线接收管为发射和接收装置,由反相器芯片反相间接控制CPU工作。在CPU程序运行以后控制输出口电平使得蜂鸣器器与发光二极管组成的声光报警电路同时进行声光报警。系统原理框图如2-4所示。红外线发射电路声光报警电路CPUAT89S52反相器红外接收电路电源电路图2-4 系统框图 2.4.1 方案比较方案一使用的控制器为STC15F104E单片机,方案二使用的控制器为AT89S52单片机,没有数据存储功能。与方案二的单片机相比较,STC15F
19、104E单片机功耗低,性能高而且成本不高,而且STC的I/O端口的驱动能力比AT单片机强,而且面积较小,方便安装,完全能够满足本方案的需求。综上所述,根据对二种方案的比较以及对设计的红外报警系统成本低廉,精确度较高,驱动能力强,安装比较方便的要求,选择方案一来设计本红外报警系统。2.5 无线通信模块的选择 方案一:数据传输主要利用PIC16F877单片机对无线射频芯片L01的控制实现的。NRF24L01是单片射频收发芯片其中该电路由采集电路,A/D转换电路,单片机转换电路,接受天线等的组成。系统原理如2-5所示。天线 LO1单片机A/D滤波放大传感器模拟信号天线显示设备USBLO1单片机图2-
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