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1、 专业： 学号： 单片机原理及应用课程设 计题 目： 基于单片机的家用声光防盗报警系统学 生 姓 名： 院（系、部）： 指 导 教 师： 摘 要基于社会安全保障的需要，电子报警这门综合技术的正在不断的发展。防盗报警系统利用单片机控制技术，自动探测发生在布防区内的侵入行为，产生报警信号，一旦发生突发事件，就会向人们发出报警提示，从而让人即使采取应对措施。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
2、件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、驱动执行报警电路、LED控制电路、显示状态电路等部分组成。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。因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。关键词：单片机；数据采集；报警电路；显示状态1设计任务与要求1.1模块设计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、开关控制、声光报警、恢复警报等模块子函数。1.2模块设计本声光防盗报警系统由外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的
3、控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警、解除警报等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、控制模块、功能选择模块等部分组成。1.3系统功能当人员外出时，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，打开门限开关S2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1。1.4特点红外线具有隐蔽性，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
4、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基础知识介绍2.1热释电红外传感器简单介绍热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。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2。如图1示为热释电红外传感器的内部电路框图。2.2 PIR的原理特性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
5、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扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。2.3 AT89C51单片机简单概述我们在单片机基础这门课程中已经学习了AT89C51单片机的结构和工作原理，AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复
6、擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。3方案设计3.1 总体设计思路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、键盘控制、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、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警、异地恢复等功能。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，软件是各种工作
7、程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图1总体设计框图所示： AT89C51显示状态电路信号检测电路报警执行电路LED发光显示放大驱动驱动图1设计框图处理器采用51系列单片机AT89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。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。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警
8、状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟20s一段时间后自动关闭声音，当警情消除开关s2关闭红灯，打开绿灯，显示安全。S2开关控制现实状态。3.2具体电路模块设计3.2.1时钟电路的设计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。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有6个状态周期，而每个状态周期为2个振荡周期，所以一个机器周期共有12个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为1/12us，故而一个机器周期为1us5。如图2所示为时钟
9、电路。图2时钟电路3.2.2发光二极管报警电路的设计由1个发光二极管接上电阻后连上单片的RXD的引脚，外接VCC，当单片机的RXD引脚被置低电平后，发光二极管被点亮，起到报警作用8。图2所示为发光二极管报警电路。图3发光二极管报警电路。3.2.3声音报警电路的设计如下图所示，用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的TXD引脚上，构成声音报警电路，如图4示为声音报警电路.图4声音报警电路3.3系统硬件电路的选择及说明硬件电路的设计见附图1所示，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： AT89C51、热释电红外传感器、LED、按键、晶振、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复
10、位电路等。其中D1是正常工作指示灯，D2是起报警指示作用，当RXD脚被置低电平时，D2亮红灯开始报警，同样，TXD脚置高电平时声音报警电路开始工作。电路设有2个按键，S1键作为模拟盗窃信号输入键, S2键作为作为解除警报键3.4软件的程序实现硬件电路的设计见附图1所示，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： AT89C51、热释电红外传感器、LED、按键、反相器74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位电路等。其中D1是正常工作指示灯，D2D5是起报警指示作用，当RXD脚被置低电平时，D2亮红灯开始报警，同样，TXD脚置高电平时声音报警电路开始工作。电路设有2个按键
11、，S1键作为模拟盗窃信号输入键, S2键作为作为状态显示键。3.4.1主程序工作流程图按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图5所示； 开始 程序初始化检测S1有无信号输入 N Y启动声光报警电路报警 声光报警持续20S检测S2有无信号输入 N 切换红绿灯灯Y检测S2有无信号输入 Y结束N图5系统主程序工作流程图3.4.2显示服务程序工作流程图同时，利用S2可以实现报警持续时间到20秒时，用手工按键选择光报警的作用。手工按键，如下图6所示；开始检测S2是否有信号 N Y切换红绿灯结束图6显示服务程序工作流程图仿真过程中用到的主程序和中断程序见附录34软件仿真本设计通过利用Pr
12、oteus仿真，将所编写的程序用Keil软件编译，所仿真原理图见附录1图所示。由于在proteus软件中没有专门用作红外线发射与接收的器件，所以在仿真电路图中以开关代替红外器件，其原理和效果是一致的。本设计所要求达到的目标： （1）在正常工作情况下，电源指示灯绿灯亮。（2）在接收到开关S1带来的低电平信号，可使图中的绿灯由亮变暗，红灯产生报警，可观察到红灯亮一直亮产生报警信号。并且报警喇叭一直响，持续20秒后喇叭停止报警，绿灯亮。（3）外部中断开关S2可使绿灯灭，红灯亮，警报正式解除。本设计研究了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外
13、接热释电红传感器，它是一种新颖的被动式红外探测器件，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，同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰。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。该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。结论在利用proteus软件仿真过程中，
14、出现了很多的问题，初次接触这个软件，一点都不熟悉，很多知识都是用的时候在网上找的，或者查资料得出的。对于器件库中的元件的性能不熟悉，不如说是最常用的电容器就有好多种，并不了解我们需要的是哪一个，而且电容的种类那么多，很难一次性选择正确。再者就是本图中所用的三极管放大器，由于是从单片机的输出端来导通三极管，所以也要选择功率很小的器件，这样单片机才能驱动。这一点也是慢慢领悟出来的。通过本次的单片机课程设计，我不仅掌握了硬件电路设计的基本步骤和方法，还认真的回顾了汇编语言编程方面的知识。将我所学的知识应用于生活实践中。真正的做到了学以致用的效果。同时也锻炼了动手能力。使我是受益匪浅。参考文献参考文献
15、示例：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, 2001.2 宋文绪. 传感器与检测技术M. 北京: 高等教育出版社, 2004.3 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AT89C51的智能无线安防报警器 J. 电子设计应用, 2003, 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, 2004.6 薛均义, 张彦斌. MCS-51系列单片微型计算机及其应用M. 西安: 西安交通大学出版社, 2005.7 徐爱钧, 彭秀华. 单片机高级语言C51应用程序设计M. 北京: 北
16、京航空航天大学出版社, 2006.8 康华光. 电子技术基础（模拟部分）M. 北京: 高等教育出版社, 2004.9胡志海.单片微型计算机原理及应用.机械工业出版社，200310何立民.单片机应用技术选编. 8北京航空航天大学出版社，200011潘永雄. 单片机实验与实践. 电子工业出版社，2005附录1仿真图 未产生警报产生警报显示安全显示安全恢复警报恢复警报附录2 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 000BH LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV IE,#81H ;CPU开放中断，INT0允许中断 SETB IT
17、0 ;外部中断为边沿触发方式 MOV SP,#30H ;指针入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;监测是S1输入信号，是否有输入信号 AJMP LP LA: ACALL DELAY ;延时消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次监测S1输入信号，若有输入信号转入报警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;开始报警使运行正常绿指示灯熄
18、灭 CPL P3.0 CPL P3.1 MOV R0,#0AH ;延时LOOP:LCALL DELAYY DJNZ R0,LOOP DELAYY: MOV R5,#100DL0: MOV R6,#20DL1: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DL1 DJNZ R5,DL0 CPL P3.0 CPL P3.1 RET L1: CLR P3.1 ;报20S到警声音结束 LJMP LP ;循环,继续工作PINT0: CLR EX0 ;外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断 PUSH PSW PUSH ACC LL: JNB P3.2,LN ;监测是否有中断输入 AJMP LL LN: LCALL DELAY ;延时消抖 LN2:JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;无中断输入,中断返回 LN1: CPL P3.0 CPL P1.2 AJMP LL ;使报警结束，绿指示灯亮 POP ACC POP PSW SETB EX0 ;开放外部中断0 LCALL LP ;在中断继续检测是否有输入信号 END