基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)12-基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)報(bào)告摘要：基于社會安全保障的需要，電子報(bào)警這門綜合技術(shù)的正在不斷的發(fā)展。與此同時，紅外技術(shù)已成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，由于紅外線是不可見光，因此用它進(jìn)行紅外探測監(jiān)控，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干擾能力強(qiáng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)利用單片機(jī)控制技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防區(qū)內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)警信號，一旦發(fā)生突發(fā)事件，就會向人們發(fā)出報(bào)警提示，從而讓人即使采取應(yīng)對措施。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(qiáng)、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(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)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(bào)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。因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，在電子防盜、人體探測等領(lǐng)域中，熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；紅外傳感器；數(shù)據(jù)采集；報(bào)警電路1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求(1)該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等模塊子函數(shù)。(2)本紅外線防盜報(bào)警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、報(bào)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(bào)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(shí)現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時，可把報(bào)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，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)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(yùn)算后驅(qū)動執(zhí)行報(bào)警電路使警號發(fā)聲[1]?；趩纹瑱C(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第1頁。(4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)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(jì)的要點(diǎn)：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(bào)警可采用聲光信號?；趩纹瑱C(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第1頁。2方案設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報(bào)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(bào)警等功能。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)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(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個階段。從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報(bào)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2總體設(shè)計(jì)框圖所示：AT89C51復(fù)位電路信號檢測電路報(bào)警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示放大驅(qū)動驅(qū)動圖2總體設(shè)計(jì)框圖基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第2頁。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(diǎn)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(shí)時發(fā)出入侵報(bào)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(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動作。當(dāng)報(bào)警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報(bào)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(bào)警10s鐘后有定時器實(shí)現(xiàn)自動消除報(bào)警[4]。基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第2頁。2.2具體電路模塊設(shè)計(jì)2.2.1熱釋電紅外傳感器原理本設(shè)計(jì)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(jì)電路如圖3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?，再?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖3熱釋電紅外傳感器原理圖2.2.2放大電路的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第3頁。如圖4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?；趩纹瑱C(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第3頁。圖4放大電路圖2.2.3時鐘電路的設(shè)計(jì)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?yàn)橐粋€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1us[5]。如圖5所示為時鐘電路。圖5時鐘電路圖2.2.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第4頁。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。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2us。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。如圖6示為復(fù)位電路?；趩纹瑱C(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第4頁。圖6復(fù)位電路圖2.2.5發(fā)光二極管報(bào)警電路的設(shè)計(jì)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(diǎn)亮，起到報(bào)警作用。圖7所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路。圖7發(fā)光二極管報(bào)警電路圖2.2.6聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，如圖8示為聲音報(bào)警電路?；趩纹瑱C(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第5頁?；趩纹瑱C(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第5頁。圖8聲音報(bào)警電路圖2.3系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明硬件電路的設(shè)計(jì)見附圖1所示，從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)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是正常工作指示燈，D2—D5是起報(bào)警指示作用，當(dāng)RXD腳被置低電平時，D2—D5亮紅燈開始報(bào)警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報(bào)警電路開始工作。電路設(shè)有2個按鍵，S1鍵作為模擬盜竊信號輸入鍵,S2鍵作為作為電路復(fù)位鍵。2.4軟件的程序?qū)崿F(xiàn)2.4.1主程序工作流程圖基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第6頁。按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖9所示；基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第6頁。系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化聲光報(bào)警結(jié)束檢測外部有無信號輸入聲光報(bào)警是否持續(xù)10秒開始啟動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警是否還有檢測信號等待下次報(bào)警結(jié)束YNNYYN圖9主程序工作流程圖2.4.2中斷服務(wù)程序工作流程圖基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第7頁。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(bào)警電路開始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)10秒鐘后自動停止報(bào)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(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。手工按鍵停止報(bào)警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖10所示；基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第7頁。中斷源發(fā)出中斷申請中斷源發(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(bào)警恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖10中斷服務(wù)程序工作流程圖仿真過程中用到的主程序和中斷程序見附錄33軟件仿真本設(shè)計(jì)通過利用Proteus仿真，將所編寫的程序用Keil軟件編譯，所仿真原理圖見附錄1圖所示。由于在proteus軟件中沒有專門用作紅外線發(fā)射與接收的器件，所以在仿真電路圖中以開關(guān)代替紅外器件，其原理和效果是一致的。本設(shè)計(jì)所要求達(dá)到的目標(biāo)：（1）在正常工作情況下，電源指示燈綠燈亮。（2）在接收到開關(guān)S1帶來的低電平信號，可使圖中的綠燈由亮變暗，紅燈產(chǎn)生報(bào)警，可觀察到紅燈亮一直亮產(chǎn)生報(bào)警信號。并且報(bào)警喇叭一直響，持續(xù)10秒后紅燈滅，喇叭停止報(bào)警，電源指示燈綠燈亮。（3）在報(bào)警過程中，外部中斷開關(guān)S2可使警報(bào)解除。4總結(jié)基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第8頁。本設(shè)計(jì)研究了一種基于單片機(jī)技術(shù)的無線智能防盜報(bào)警器。該防盜報(bào)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)楦唠娖剑烁唠娖捷斎雴纹瑱C(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)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號，驅(qū)動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)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(bào)率低。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第8頁。在利用proteus軟件仿真過程中，出現(xiàn)了很多的問題，初次接觸這個軟件，一點(diǎn)都不熟悉，很多知識都是用的時候在網(wǎng)上找的，或者查資料得出的。對于器件庫中的元件的性能不熟悉，不如說是最常用的電容器就有好多種，并不了解我們需要的是哪一個，而且電容的種類那么多，很難一次性選擇正確。再者就是本圖中所用的三極管放大器，由于是從單片機(jī)的輸出端來導(dǎo)通三極管，所以也要選擇功率很小的器件，這樣單片機(jī)才能驅(qū)動。這一點(diǎn)也是慢慢領(lǐng)悟出來的。仿真圖畫好之后，雖然整體看起來線條連接都很可靠，但是有的地方還是“接觸不良”，所以還要認(rèn)真排查，解決問題。電路圖畫好之后就是裝入程序進(jìn)行仿真。我們的程序也有一些問題，開始時中斷程序似乎不起作用，然后查了很多資料，找老師幫忙，最終問題還是解決了。用Keil軟件編譯好程序后載入，滿足設(shè)計(jì)的要求，我們小組充分感受到團(tuán)隊(duì)合作重要性和自主克服困難的喜悅。通過本次的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我們不僅掌握了硬件電路設(shè)計(jì)的基本步驟和方法，還認(rèn)真的回顧了匯編語言編程方面的知識。將我們所學(xué)的知識應(yīng)用于生活實(shí)踐中。真正的做到了學(xué)以致用的效果。同時也鍛煉了我們小組每位成員的動手能力，加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作的意識和能力。大家都是受益匪淺。5附錄附錄1電路圖設(shè)計(jì)與仿真基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第9頁。基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第9頁。附錄2設(shè)計(jì)編程程序主程序清單如下：ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPPINT0ORG000BHLJMPTINTORG0200HMAIN:MOVIE,#81H;CPU開放中斷，INT0允許中斷基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第10頁。SETBIT0;外部中斷為邊沿觸發(fā)方式基于單片機(jī)的防盜報(bào)警器課程設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第10頁。MOVSP,#30H;指針入口地址SETBP3.0CLRP3.1MOVP1,#0FFH;使P1口全部置1MOVP2,#00H;P2口清零CLRP1.2LP:JNBP1.0,LA;監(jiān)測輸入信號，是否有輸入信號LA:ACALLDELAY;延時消抖JNBP1.0,ALARM;再次監(jiān)測輸入信號，若有輸入信號轉(zhuǎn)入報(bào)警子程序AJMPLPDELAY:MOVR1,0AAHLD2:MOVR2,0BBHLD1:NOPDJNZR2,LD1DJNZR1,LD2RETALARM:SETBP1.2;開始報(bào)警使運(yùn)行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報(bào)警啟動CPLP3.0;10S鐘定時:MOVR7,#0C8H;10S循環(huán)次數(shù)MOVTMOD,#01H;定時器T0定時方式1MOVTL0,#0B0H;置50ms定時初值MOVTH0,#03CHSETBET0 SETBEASETBTR0;啟動T0TINT:CPLP3.1MOVTL0,#0B0H MOVTH0,#03CH;啟動T0L2:JBCTF0,L1;查詢記數(shù)溢出SJMPL2L1:DJNZR7,TINTSETBP3.0;10s到關(guān)閉報(bào)警基于單片機(jī)的防盜