基于單片機(jī)的紅外防盜報警器的設(shè)計

1、家庭紅外防盜報警器摘 要：本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路、LED控制電路等部分組成。處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；紅外傳感器；數(shù)據(jù)采集；報警電路Abstract : This system used Pyroelectric infrared sen

2、sor. 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 this alarm is covert, which is discovered easily by cr

3、acksman. 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 infrared probe circuit,and the alarm circuit, and LED c

4、ontrol circuit. The SCM uses AT89C51, the overall system works under the control of the systemsoftware. Key words: SCM; infrared sensor; data collection; alarm circuit目錄緒論:31.1發(fā)展概況與設(shè)計背景31.2本設(shè)計概述41.3 設(shè)計任務(wù)與要求42方案設(shè)計52.1 總體設(shè)計思路52.2 具體電路模塊設(shè)計62.2.1 熱釋電紅外傳感器原理62.2.2 放大電路的設(shè)計72.2.3 時鐘電路的設(shè)計72.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計82.2.

5、5 發(fā)光二極管報警電路的設(shè)計92.2.6 聲音報警電路的設(shè)計93系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明94 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)104.1 主程序工作流程圖104.2 中斷服務(wù)程序工作流程圖115 總結(jié)11參考文獻(xiàn)12附錄 113附錄 215緒論:1.1發(fā)展概況與設(shè)計背景隨著社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，人們私有財產(chǎn)也不斷地增多，因而也對防盜措施提出了新的要求。從現(xiàn)代人們住宅發(fā)展的趨勢來看，現(xiàn)代人們住宅主要是向群體花園式住宅區(qū)發(fā)展，向高空中發(fā)展，一般都是一個住宅區(qū)有幾棟至幾十棟以上，但目前市面上所擁有的家庭電子防盜報警器，只能用于單一的住宅單元，不利于統(tǒng)一管理，而且也不能滿

6、足現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很有必要對家庭電子防盜報警器進(jìn)一步完善和提高。本設(shè)計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。它在以前的防盜器基礎(chǔ)上進(jìn)行了很大的改進(jìn)，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以規(guī)模用于比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜系統(tǒng)，它的工作性能好，不易出現(xiàn)不報和誤報現(xiàn)象，安全可靠。不僅如此，它使用了單片機(jī)做信號處理器，這樣有利于與計算機(jī)相連接，利用計算機(jī)統(tǒng)一管理，使整個小區(qū)的住戶基本情況、資料等在計算機(jī)內(nèi)存儲起來，方便來訪人的查詢和保安人員的統(tǒng)一管理。目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在

7、一些缺點：（一）壓力觸發(fā)式防盜報警器由于壓力板式安裝在墊子內(nèi)，當(dāng)主機(jī)停止工作，主人在家走動時，都很容易失報和誤報，其可靠性低。（二）開關(guān)式電子防盜報警器一般只有一個定點，有效范圍小，而且各種開關(guān)也易壞，失報和誤報率就高，不可靠。（三）遮光式觸發(fā)防盜報警器在受到太陽光照射就會引起誤報，同時如果由于風(fēng)吹窗簾的擺動等遮住了光也會引起誤報，所以這種報警器的可靠性也不高。再者，就閉路監(jiān)控電路防盜系統(tǒng)而言：它的安裝線路復(fù)雜，而且技術(shù)要求比較高，價格也比較昂貴，不利于廣泛利用。1.2本設(shè)計概述綜合以上報警器的不足，本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾

8、能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。同時它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后利于跟PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。1.3 設(shè)計任務(wù)與要求 (1)該設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等模塊子函數(shù)。(2)本紅外線防盜報警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機(jī)控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、功能設(shè)定模塊等部分組成。(3)系統(tǒng)可實現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時，可把報警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來,當(dāng)有人闖入時，熱釋電紅外

9、傳感器將探測到動作，設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲1。(4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設(shè)計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進(jìn)入；其二是盡可能大地增加防護(hù)范圍。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標(biāo)。至于報警可采用聲光信號。2方案設(shè)計2.1 總體設(shè)計思路本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警

10、器、單片機(jī)控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段。從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖3總體設(shè)計框圖所示： AT89C51復(fù)位電路信號檢測電路

11、報警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示放大驅(qū)動驅(qū)動圖3 總體設(shè)計框圖 處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動聲光報警設(shè)備完成相應(yīng)動作。當(dāng)報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位，或者是在聲光報警10s鐘后有定時器實現(xiàn)自動消除報警4。AT89C51的主要性能 1.與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品

12、兼容 2. 4k字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器 3.1000次擦寫周期 4.全靜態(tài)操作：0HZ24HZ 5.三級程序存儲器鎖定 6.32個可編程I/O口線 7.兩個16位定時器/計數(shù)器 8.五個中斷器 9.可編程串行通道10.低功耗空閑和掉電模式 11.看門狗定時器2.2 具體電路模塊設(shè)計2.2.1 熱釋電紅外傳感器原理本設(shè)計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計電路如圖4所示, 在VCC電源端利用C1和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸

13、出OUT為低電平。圖4 熱釋電紅外傳感器原理圖2.2.2 放大電路的設(shè)計如圖5所示為最基本的放大電路，Vi是輸入電壓信號，Vo是輸出放大的電壓信號。圖5 放大電路圖2.2.3 時鐘電路的設(shè)計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。因為一個機(jī)器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機(jī)器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機(jī)器周期為1us5。如圖6所示為時鐘電路。圖6 時鐘電路圖2.2.4

14、復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機(jī)在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個機(jī)器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作6。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于2us7。本設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。如圖7示為復(fù)位電路。圖7 復(fù)位電路圖2.2.5 發(fā)光二極管報警電路的設(shè)計由4個發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機(jī)的RXD引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點亮，起到報警作用8。圖8所示為發(fā)光二極管報警電路。圖8 發(fā)光二極管報警電路圖2.2.6 聲音報警電路的設(shè)計如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片

15、機(jī)的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報警電路，如圖9示為聲音報警電路。圖9 聲音報警電路圖3系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明硬件電路的設(shè)計見附圖示，從以上的分析可知在本設(shè)計中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等。其中D1為電源工作指示燈，D2是正常工作指示燈，D3D6是起報警指示作用，當(dāng)RXD腳被置低電平時，D3D6亮紅燈開始報警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報警電路開始工作。電路設(shè)有2個按鍵，S1鍵作為倒計時的暫停鍵, S2鍵作為作為電路復(fù)位鍵。4 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)4.1 主程序工作流程圖按上述工作原理和

16、硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖10所示；系統(tǒng)初始化聲光報警結(jié)束檢測外部有無信號輸入聲光報警是否持續(xù)10秒開始啟動聲光報警電路開始報警是否還有檢測信號等待下次報警結(jié)束YNNYYN圖10 主程序工作流程圖4.2 中斷服務(wù)程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，報警持續(xù)10秒鐘后自動停止報警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。手工按鍵停

17、止報警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖11所示；中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場INTO端有輸入信號關(guān)閉報警恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖11 中斷服務(wù)程序工作流程圖5 總結(jié)本設(shè)計研究了一種基于單片機(jī)技術(shù)的無線智能防盜報警器。該防盜報警器通過以AT89C51單片機(jī)為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，它是一種新穎的被動式紅外探測器件，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出，同時能有效的抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾。平時傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編

18、程處理后，單片機(jī)輸出控制信號，驅(qū)動聲光報警電路開始報警。該報警器的最大特點就是使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報率低。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。參考文獻(xiàn) 1張毅剛等.MCS51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19902涂時亮等.單片機(jī)軟件設(shè)計藝術(shù).重慶：科學(xué)文獻(xiàn)出版社重慶分社，19873周航慈.單片應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，19904李華主編.MCS51單片機(jī)實用接口技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，19935Intel Microcontroller Handbook.19856

19、何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學(xué)出版社，19967韓毅;上班族,如何保護(hù)自己的家家庭防盜報警系統(tǒng)J;安防科技;2003年07期8錢曉軍;家庭無線智能防盜報警系統(tǒng)J;安防科技;2003年07期9宋松娥;安全防盜報警系統(tǒng)的組成及其作用J;中國安防產(chǎn)品信息;1993年02期10范冰彥;家庭無線智能防盜報警系統(tǒng)J;安防科技;2003年03期11王洪建;AT89C2051在小區(qū)防盜報警系統(tǒng)中的應(yīng)用A;第七屆青年學(xué)術(shù)會議論文集C;2005年12劉豫喜;基于單片機(jī)控制的自動撥號報警器A;科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會協(xié)調(diào)發(fā)展13青年學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）C;2004年14王洪;智能住宅防盜報警系統(tǒng)的研制與

20、設(shè)計A;湖南省電工技術(shù)學(xué)會第七次會員代表大會暨2004學(xué)術(shù)年會論文集C;2004年15（美）Y.DANIEL LIANG著.INTRODUCTINON TO PROGRAMMING WITH C+. 機(jī)械工業(yè)出版社.2008.05.16H.M.DEITEL著.C HOW TO PROGRAM FOURTH EDITION.清華大學(xué)出版社.2007.08.17（美）MUHAMMAD ALI MAZIDI，JANICE GILLISPIE MAZIDI，DANNY CAUSEY著THE X86 PC ASSEMBLY LANGUAGE,DESIGN,AND INTERFACING FIFTH ED

21、ITION 電子工業(yè)出版社2009.1118Randall Hyde著.THE ART OF ASSEMBLY LANGUAGE.清華大學(xué)出版社.2005.03.19（美）PATRICK JUOLA著. PRINCIPLES OF COMPUTER ORGANIZATION AND ASSEMBLY LANGUAGE：USING THE JAVA VIRTUAL MACHINE.機(jī)械工業(yè)出版社.2008.05.20(美）Kip R.lrvine（著）Assembly Language for Intel-Based Computers Fiveth Edition.清華大學(xué)出版社 2009.05附錄 1仿真圖原理圖PCB圖3D效果預(yù)覽圖附錄 21. 主程序清單如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV IE,#81H ;CPU開放中斷，INT0允許中斷 SETB IT0 ;外部中斷為邊沿觸發(fā)方式 MOV SP,#30H ;指針入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1 MOV P2,#00H ;P2口清零 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;監(jiān)測輸入信號，是否有輸入信號