智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著科技的飛速發(fā)展，人們的工作、生活中涌現(xiàn)出各種各樣的科技產(chǎn)品，其中的電子產(chǎn)品更是花樣繁多、遍及工作、生活的方方面面。智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)是近年來(lái)發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的防盜報(bào)警控制系統(tǒng)，它具有控制能力強(qiáng)、操作方便靈活、可靠性高、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。本文介紹了一款易于擴(kuò)展的基于單片機(jī)的家居智能防盜報(bào)警系統(tǒng), 用較低的成本實(shí)現(xiàn)家居的高安全性。主要由AT89C52單片機(jī)、熱釋電傳感器、信號(hào)處理電路、蜂鳴器語(yǔ)音報(bào)警電路、LED顯示電路等部分組成。系統(tǒng)主要功能是防盜報(bào)警,它由熱釋電傳感器作為探測(cè)器,將信號(hào)輸入單片機(jī)中，判斷是否有危情，若有則利用蜂鳴器報(bào)警。中斷申請(qǐng)后再查詢的方式使系統(tǒng)的誤報(bào)率有效

2、降低，并使系統(tǒng)的可靠性大為增強(qiáng)，因而在智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)中極具發(fā)展前景。本文給出了該家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的硬件組成，闡述了系統(tǒng)工作方式，并給出主程序和子程序的流程圖。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；防盜報(bào)警；傳感器AbstractWith the rapid development of science and technology, all kinds of products emerge in peoples work and life including various electronic products. The system of intellectual home anti-theft alar

3、m is an anti-theft alarm control system which has developed very quickly in recent years and is applied widely.This characters of the system is the enough ability to control, convenient and flexible to operate, high reliability and adaptability.This paper introduces a set of intellectual home anti-t

4、heft alarm system based on microcontroller with lower cost to achieve the high-security home environment. It mainly consists of four parts which are the AT89C52, the pyroelectric sensor, signal processing circuit, alarming circuit by buzzer,displaying circuit by LED and so on. The main function of t

5、his system is to alarm when the home is in danger. It uses the pyroelectric sensor as a detector,transports the signal into the microcontroller to tell whether the home is dangerous.If the home is in danger ,the system would alarm by buzzer. Due to the design of the inquiries of interruption before

6、the usage of query, the false alarm rate is reduced effectively and the reliability of the system is greatly increased,which is applied widely in the anti-theft alarm system of intellectual home. The paper gives the hardware components of the system, illustrates the work way of the system, and gives

7、 the flow chart of main program and subroutine.Key words: Microcontroller; Anti-theft Alarm; Sensor目 錄1 緒論.11.1 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r.11.1.1 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)概述.11.1.2 智能家居報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).11.1.3 智能家居報(bào)警系統(tǒng)在我國(guó)的發(fā)展情況.21.2 開(kāi)發(fā)智能家居報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景.21.3 研究本課題的目的及意義.31.4 本文開(kāi)展的主要工作.42 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì).52.1 系統(tǒng)概述.52.2 系統(tǒng)硬件要求及設(shè)計(jì).52.2.1

8、 系統(tǒng)硬件的要求.52.2.2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì).52.3 系統(tǒng)軟件要求及設(shè)計(jì).62.3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng).62.3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).62.4 本章小結(jié).73 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).93.1 PROTEL概述.93.2 系統(tǒng)主控模塊設(shè)計(jì).103.2.1 AT89C52系列單片機(jī)介紹.113.2.2 主控電路的設(shè)計(jì).113.3 信號(hào)采集部分的設(shè)計(jì).133.3.1 熱釋電紅外傳感器介紹.133.4 信號(hào)處理部分的設(shè)計(jì).153.5 報(bào)警部分的設(shè)計(jì).163.5.1 蜂鳴器介紹.163.5.2 報(bào)警電路.183.6 LED數(shù)碼顯示部分設(shè)計(jì).193.7 鍵盤電路的設(shè)計(jì).213.8 本

9、章小結(jié).224 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).234.1 匯編語(yǔ)言的介紹.234.2 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì).244.3 系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì).254.3.1 報(bào)警子程序的設(shè)計(jì). .254.3.2 鍵盤子程序的設(shè)計(jì).264.3.3 時(shí)間子程序的設(shè)計(jì).274.3.4 LED顯示子程序的設(shè)計(jì)284.4 本章小結(jié) .28結(jié) 論 .31致 謝.32參 考 文 獻(xiàn).33附錄A 英文原文.34附錄B 中文翻譯.40附錄C 電路原理圖.45附錄D 部分程序清單.461 緒論隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的不斷提高，全國(guó)各地眾多的現(xiàn)代小區(qū)如雨后春筍般涌現(xiàn)，各種高檔用品（如汽車，電腦）也大量進(jìn)入人們的生活。但各種不安全因素也

10、不斷出現(xiàn)，人為惡意侵害也正在增長(zhǎng)（如入室盜竊搶劫）。這些都對(duì)人們的正常生活造成了不良影響，同時(shí)也帶來(lái)了各種安全隱患。所以需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種智能的家居防盜報(bào)警系統(tǒng)來(lái)最大限度的減小因此而產(chǎn)生的損失。1.1 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r1.1.1 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)概述住宅智能化系統(tǒng)的概念是從上世紀(jì)70年代末起源于美國(guó)，隨后，歐洲、日本等國(guó)家住宅智能化也得到了飛速發(fā)展。在我國(guó)，智能家居這一概念推廣較晚，約在90年代末住宅智能化系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)內(nèi)，但其發(fā)展的速度非常快，全國(guó)已建立了一些具有一定智能化功能的住宅小區(qū)和家庭智能化住宅。智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技

11、術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)讓家居生活更加舒適、安全。智能家居防盜報(bào)警不僅具有傳統(tǒng)的功能，提供舒適安全的生活空間，其提供的安全性更讓人們的生活具有效率；將原本被動(dòng)的、靜止的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，幫助家庭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有無(wú)可疑人物，優(yōu)化人們的生活方式，甚至節(jié)約人力、財(cái)力和資金。智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的基本目標(biāo)是：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家中是否有盜情，若有盜情出現(xiàn)時(shí)，可以利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電話報(bào)警或者就在本地蜂鳴器語(yǔ)音報(bào)警。1.1.2 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)中國(guó)的智能家居報(bào)警行業(yè)興起于九十年代的末期。隨著人民的生活水平越來(lái)越高，以及一浪高過(guò)一浪的房地產(chǎn)熱潮，中國(guó)的智能家居報(bào)警行業(yè)取得了更加迅猛的發(fā)展并日益滲透到平

12、常百姓的生活當(dāng)中。現(xiàn)在人們的生活追求個(gè)性化、自動(dòng)化，追求快節(jié)奏，追求充滿樂(lè)趣的生活方式，家居要求的檔次越來(lái)越高，生活家居要求一種人性化、智能化。智能電子技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的智能家居電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技己經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，智能化家居報(bào)警系統(tǒng)也正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的。智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的日漸興起給人們的家居生活帶來(lái)了全新的安全感受，利用智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)已成為一種趨勢(shì)。1.1.3 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)在我國(guó)的發(fā)展情況在

13、我國(guó)，2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目實(shí)施方案中，將建設(shè)智能化小康示范小區(qū)列入國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展方向。這必然促使智能化從智能大廈建設(shè)向智能化住宅小區(qū)，乃至向家居智能化方向發(fā)展，而智能家居防盜系統(tǒng)是智能家居必不可少的組成部分。建設(shè)部要求“到2010年，大中城市中60%的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化”。到2010年，我國(guó)超過(guò)70%的家庭將有互聯(lián)網(wǎng)入網(wǎng)設(shè)備，50%以上家庭會(huì)有多臺(tái)上網(wǎng)設(shè)備。1999年，我國(guó)經(jīng)貿(mào)委牽頭，成立了家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)。該委員會(huì)制訂了關(guān)于將家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的體系研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面的國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新專項(xiàng)計(jì)劃。進(jìn)入二十一世紀(jì)后，中國(guó)加快了網(wǎng)絡(luò)家庭發(fā)展的步伐，許多廠商紛紛推出了數(shù)字家庭的樣板間

14、設(shè)想。自從2000年LG電子推出了世界上第一臺(tái)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)相連的“互聯(lián)網(wǎng)冰箱”后，國(guó)內(nèi)電子廠家紛紛跟進(jìn)，在此情形下家居的安全因素已成為某些行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。1.2 開(kāi)發(fā)智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景 現(xiàn)階段開(kāi)發(fā)智能家居報(bào)警系統(tǒng)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。一方面由于眾多的盜竊事件層出不窮，這就需要有一套良好的家庭報(bào)警系統(tǒng)來(lái)保護(hù)人們的物質(zhì)財(cái)產(chǎn)。另一方面，現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的報(bào)警系統(tǒng)，功能單一，報(bào)警方式簡(jiǎn)單，不能滿足人們的要求 ，所以也呼吁更好的報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)。一般的防盜系統(tǒng)以其獨(dú)特的特點(diǎn)使得不適合家用，其特殊性為：針對(duì)特殊的部門進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，絕大部分的防盜系統(tǒng)都是針對(duì)銀行或政府等部門進(jìn)行設(shè)計(jì)，此類防盜

15、系統(tǒng)大多只有一道性能很好、不易破壞的防盜門。然而，家用防盜系統(tǒng)除了必須具備的防盜門功能以外，還必須同時(shí)具備防止竊賊破窗而入的功能。為了保證銀行存有的大量現(xiàn)金及政府部門存有很多機(jī)密文件，防盜系統(tǒng)必須具有很高的安全性，此安全性大大超過(guò)了普通家庭防盜的需要，系統(tǒng)的價(jià)格及維護(hù)成本也不易被老百姓所接受。此類防盜系統(tǒng)大多需要同時(shí)建立一個(gè)能夠獨(dú)立供電的體積龐大的備用電源系統(tǒng)，以防止主用電源被破壞時(shí)防盜系統(tǒng)癱瘓。這無(wú)法在家用防盜系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。竊賊行竊時(shí)，只有選擇“破門”或“破窗”這兩種方法之一，其特點(diǎn)如下：破門：竊賊破門的方法一般只有兩個(gè)，其一：隨身攜帶大量鑰匙或其他開(kāi)鎖工具，用試探的方法打開(kāi)門而不破壞門鎖；其

16、二：采用暴力的方式破壞門，此時(shí)一般采用的方法就是撬門，門變形以后門鎖自然打開(kāi)。破窗：此類方法較多發(fā)生在夜間或者主人外出的時(shí)間里。因此，只要能檢測(cè)非正常開(kāi)門或者非正常開(kāi)窗，就能檢測(cè)出是否有竊賊入室?；谝陨显?，本文介紹一種適合家庭使用、安全性高且成本較低的防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。人類在追求高度物質(zhì)文明的同時(shí)，更加追求環(huán)境綠色化、生活信息化，安全、舒適、方便、現(xiàn)代的家居環(huán)境已成為21世紀(jì)居家生活的象征。進(jìn)入21世紀(jì)，日新月異的現(xiàn)代科技的力量，打破了傳統(tǒng)的時(shí)空界限，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和層出不窮的信息技術(shù)，改變了人類的生產(chǎn)、生活方式，科技正以超乎想象的速度深刻地影響著人類的思維必將受到信息技術(shù)的沖擊和影響，傳統(tǒng)

17、住宅已不模式和生存狀態(tài)。住宅作為人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)其使用功能及其所能提供的環(huán)境的更高要求，未來(lái)住宅應(yīng)是高科技與傳統(tǒng)技術(shù)的有機(jī)融合體：不僅功能齊全、居住舒適、使用方便、而且安全節(jié)能，有益人類健康和自然生態(tài)環(huán)境。智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)是智能家居技術(shù)創(chuàng)新的必然趨勢(shì)。20世紀(jì)80年代，信息技術(shù)飛速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)(取TERNET)技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)(CIM)更是得到了驚人的發(fā)展，人類從此開(kāi)始進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。從智能家居的發(fā)展進(jìn)程看，它經(jīng)歷了單一專用系統(tǒng)、多功能系統(tǒng)、部分集成系統(tǒng)、一體化的集成管理系統(tǒng)等幾個(gè)階段，每個(gè)階段都是技術(shù)創(chuàng)新的成果。智能家居報(bào)警系統(tǒng)建設(shè)是智能家居的重

18、要組成部分，而智能家居我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的組成部分。我國(guó)人口眾多，地大而物不博，以快速竭盡自然資源和惡化生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的粗放型產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式已不符合知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求。中國(guó)21世紀(jì)議程提出了我國(guó)人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的總方向。在保持住宅產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)的前提下，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用和環(huán)境質(zhì)量的不斷改善，實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。智能家居首先著眼于人居環(huán)境的所有社會(huì)功能，著眼于現(xiàn)實(shí)與未來(lái)的平衡，在可持續(xù)發(fā)展方面起先導(dǎo)和示范作用；節(jié)約能源，節(jié)省建材和配套器材等消耗型資源；以人為本，創(chuàng)造人與環(huán)境的和諧空間?？傊ㄔO(shè)智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)具有時(shí)代的前瞻性，順應(yīng)了當(dāng)今信息社會(huì)的潮流，對(duì)進(jìn)一步提高居民生活水平和生活

19、質(zhì)量以及家居的安全性具有非常重要的意義?？梢?jiàn)，智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)具有非常廣闊的發(fā)展前景。1.3 研究本課題的目的及意義現(xiàn)代社會(huì)，商品經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，工作節(jié)奏不斷加快。對(duì)于全身心狡入競(jìng)爭(zhēng)的人們，家務(wù)工作方面必然力不從心，家居防盜報(bào)警因此就顯得尤為重要。智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)可以提供智能警戒，使家庭主人對(duì)家居安全方面更放心。還提供舒適健康的環(huán)境，在沒(méi)有人的情況下可以實(shí)時(shí)監(jiān)視室內(nèi)是否有可疑人物出現(xiàn)，增強(qiáng)了住戶無(wú)人在家時(shí)的安全感，使人們能夠全身心地投入工作，從而提高生活質(zhì)量。一切發(fā)明和創(chuàng)造都是為了人類的生活更加方便和舒適。住宅智能化控制的開(kāi)發(fā)與建設(shè)是21世紀(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于信息技術(shù)的大力普及和應(yīng)

20、用，極大推動(dòng)住宅小區(qū)智能化建設(shè)的進(jìn)程，更為住宅小區(qū)智能化提供了可靠的技術(shù)保障，實(shí)施起來(lái)更加容易和簡(jiǎn)捷。智能家居報(bào)警系統(tǒng)系統(tǒng)具有安全、方便、高效、快捷、智能化、個(gè)性化的獨(dú)特魅力，它對(duì)于改善現(xiàn)代人類的生活質(zhì)量，創(chuàng)造舒適、安全、便利的生活空間有著非常重要的意義。國(guó)家智能家居建設(shè)綱要對(duì)于智能家居報(bào)警系統(tǒng)的要求：住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程功能要求，按不同標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)分別做到以下功能：(l)出入口管理及周界防越報(bào)替；(2)閉路電視監(jiān)控；(3)對(duì)講與防盜門控；(4)住戶報(bào)警；(5)巡更管理；1.4 本文開(kāi)展的主要工作本文共分四章，具體內(nèi)容如下：第一章為緒論。主要介紹了家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的現(xiàn)狀及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)，在

21、我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r，家居報(bào)警系統(tǒng)研究的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景，以及研究本課題的意義和目的。第二章為家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。指出智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)主要是利用人體感應(yīng)模塊進(jìn)行單片機(jī)中斷實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警的功能。其次簡(jiǎn)述了硬件方案的要求及設(shè)計(jì)和組成框圖，最后說(shuō)明了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的要求及方案的可行性。第三章為家居防盜報(bào)警系統(tǒng)硬件電路的具體設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)地介紹了AT89C51單片機(jī)和熱釋電紅外傳感器以及外圍電路設(shè)計(jì)，包括傳感器信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)、報(bào)警電路的設(shè)計(jì)、LED數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)。第四章為家居防盜報(bào)警系統(tǒng)軟件的具體設(shè)計(jì)方案。首先對(duì)匯編語(yǔ)言作了詳細(xì)的介紹，然后介紹了系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)方案及流程圖，最后介紹

22、了各個(gè)子程序的設(shè)計(jì)方案及流程圖。 最后總結(jié)了全文的工作。2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的基本目標(biāo)是，在家中安裝檢測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否有可疑人物，若有則利用單片機(jī)中斷驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方案是參照國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)我國(guó)住宅的實(shí)際情況及使用者的需要來(lái)確定的。2.1 系統(tǒng)概述人體感應(yīng)模塊主要采用熱釋電傳感器PIR-D203S，當(dāng)有任何人非法侵入傳感器警戒范圍內(nèi)，傳感器檢測(cè)到人體移動(dòng)時(shí)輸出信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)處理電路，以使AT89C52產(chǎn)生中斷，然后輸出高電平使蜂鳴器鳴笛報(bào)警，同時(shí)顯示電路記錄非法侵入的時(shí)間。2.2 系統(tǒng)硬件要求及設(shè)計(jì)2.2.1 系統(tǒng)硬件的要求

23、1.小區(qū)物業(yè)管理智能化系統(tǒng)的硬件有信息網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、公用設(shè)表和電子器材等。系統(tǒng)硬件應(yīng)具有先進(jìn)性，避免短期內(nèi)因技術(shù)陳舊造成能不高和過(guò)早淘汰。2.在充分考慮先進(jìn)性的同時(shí)，硬件系統(tǒng)應(yīng)立足于用戶對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)優(yōu)先選擇先進(jìn)、適用、技術(shù)成熟，最大限度地發(fā)揮投資效益。3.無(wú)論是系統(tǒng)設(shè)備還是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，都應(yīng)具有良好的開(kāi)放性。的是實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源和信息資源的共享。因此，單片機(jī)本身應(yīng)具有提供標(biāo)準(zhǔn)接口，用戶可根據(jù)需求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行拓展或升級(jí)。4.單片機(jī)選擇和相關(guān)產(chǎn)品的選擇要以先進(jìn)性和適用性為基礎(chǔ)，兼容性.系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選擇根據(jù)己有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)兼容性差造成系統(tǒng)難以升級(jí)或拓展。5.隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，

24、住宅小區(qū)物業(yè)管理智能化系統(tǒng)的化程度會(huì)不斷擴(kuò)大和提高，用戶的需求會(huì)不斷變化。因此，系統(tǒng)的硬件應(yīng)具有可升級(jí)性1。2.2.2 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。主要包括中央控制器、人體感應(yīng)模塊、信號(hào)處理模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊、LED 顯示模塊。鍵盤開(kāi)關(guān)主要用來(lái)控制該系統(tǒng)處于何種狀態(tài)以及對(duì)時(shí)間的調(diào)整和時(shí)間的顯示。人體感應(yīng)模塊采用紅外熱釋電傳感器采集的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)處理電路，產(chǎn)生低電平使單片機(jī)產(chǎn)生中斷，然后單片機(jī)I/O口輸出高電平驅(qū)動(dòng)壓電式蜂鳴器鳴笛報(bào)警，同時(shí)記錄報(bào)警的時(shí)間。89C52CPU人體感應(yīng)模塊信號(hào)處理鍵盤控制顯示電路報(bào)警電路.圖2.1 系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)框圖2.3 系統(tǒng)軟件要

25、求及設(shè)計(jì)2.3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng)系統(tǒng)軟件是智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)的核心，它的功能好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)的水平，因此對(duì)該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求如下：(1)系統(tǒng)軟件應(yīng)具有很高的可靠性和安全性；(2)系統(tǒng)軟件應(yīng)具有功能上的可擴(kuò)充性。另外系統(tǒng)軟件是根據(jù)系統(tǒng)的控制功能而設(shè)計(jì)的，在本系統(tǒng)中，軟件設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)軟件結(jié)構(gòu)按功能要求模塊化，子程序化，便于調(diào)試，鏈接與修改。(2)合理分配引腳，合理使用中斷。(3)程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)要合理規(guī)劃，既要節(jié)約存儲(chǔ)空間，又要使程序簡(jiǎn)單。(4)編寫程序注意規(guī)范化，適當(dāng)作出注釋，以便于交流。(5)采用必要的軟件抗干擾措施，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性2。2.3.2 系統(tǒng)軟

26、設(shè)計(jì)該系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā),主要由查詢和中斷兩部分組成。開(kāi)機(jī)后，在主程序中完成對(duì)各寄存器、存儲(chǔ)單元、定時(shí)器、各中斷源、串口波特率設(shè)置及I/O口的初始化，通過(guò)判斷各端口的狀態(tài)產(chǎn)生不同的標(biāo)志，分別調(diào)用不同的處理子程序，實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)，其中包括三個(gè)主要子程序:(1)報(bào)警子程序。判斷是否報(bào)警，采用蜂鳴器進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。 (2)延時(shí)子程序。傳感器檢測(cè)有信號(hào)輸出時(shí)，系統(tǒng)需要進(jìn)行判斷是不是有可疑人物出現(xiàn)，即通過(guò)延時(shí)檢測(cè)，如果傳感器繼續(xù)輸出信號(hào)，則進(jìn)行報(bào)警3。(3)顯示時(shí)間子程序。若有可疑人物出現(xiàn)，單片機(jī)報(bào)警并記錄其時(shí)間。主程序流程圖如圖2.2所示。布防開(kāi)？開(kāi)始有中斷？延時(shí)P3.2=0？蜂鳴器報(bào)警記錄報(bào)警時(shí)間

27、結(jié)束系統(tǒng)初始化 否是是否否是 圖2.2 主程序流程圖2.4 本章小結(jié)本章首先說(shuō)明了系統(tǒng)的總體方案，指出智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)主要是利用人體感應(yīng)模塊通過(guò)單片機(jī)中斷實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警的功能。其次簡(jiǎn)述了硬件方案的要求及設(shè)計(jì)和組成框圖。本章的最后說(shuō)明了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的要求和方案的可行性以及程序設(shè)計(jì)流程圖。3 智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)由紅外熱釋電傳感器、蜂鳴器和主控單片機(jī)組成，鍵盤開(kāi)關(guān)主要用來(lái)控制該系統(tǒng)處于何種狀態(tài)以及對(duì)時(shí)間的調(diào)整和時(shí)間的顯示。紅外熱釋電傳感器采集的信號(hào)經(jīng)處理電路，產(chǎn)生低電平使單片機(jī)產(chǎn)生中斷，單片機(jī)I/O口輸出高電平驅(qū)動(dòng)壓電式蜂鳴器鳴笛報(bào)警，同時(shí)記錄報(bào)警的時(shí)間。該設(shè)計(jì)的硬件

28、電路主要采用Protel 99SE軟件來(lái)繪制的。3.1 PROTEL概述電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA指的是將電路設(shè)計(jì)中各種工作交由計(jì)算機(jī)來(lái)協(xié)助完成。如電路圖的繪制，印刷電路板文件的制作執(zhí)行電路仿真等設(shè)計(jì)工作。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的使用是電路走線愈加精密和復(fù)雜。電子線路CAD軟件產(chǎn)生了，PROTEL是突出的代表，它操作簡(jiǎn)單、易學(xué)易用、功能強(qiáng)大。Protel99SE是應(yīng)用于Windows9X/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能，是一個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可

29、編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。一、Protel 99 SE的系統(tǒng)組成按照系統(tǒng)功能來(lái)劃分，Protel99SE主要包含以下倆大部分和6個(gè)功能模塊。1.電路工程設(shè)計(jì)部分(1)電路原理設(shè)計(jì)部分（Advanced Schematic 99）：電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器（簡(jiǎn)稱SCH編輯器）、電路圖零件庫(kù)編輯器（簡(jiǎn)稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫(kù)；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種報(bào)表。(2)印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷

30、電路板編輯器（簡(jiǎn)稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡(jiǎn)稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。(3)自動(dòng)布線系統(tǒng)（Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀的無(wú)柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。2.電路仿真與PLD部分(1)電路模擬仿真系統(tǒng)（Advanced SIM 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。(2)可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced PLD 9

31、9）：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器（Waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號(hào)的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡(jiǎn)邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。(3)高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)（Advanced Integrity 99）：信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來(lái)分析PCB設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、阻抗和信號(hào)諧波要求等。二、Protel99SE 的功能特性:1.開(kāi)放式集成化的設(shè)計(jì)管理體系；2.超強(qiáng)功能的、修改與編輯功能；3.強(qiáng)大的設(shè)計(jì)自動(dòng)化功能4。3.2 系統(tǒng)主控模塊設(shè)計(jì)防盜報(bào)警系統(tǒng)主要用于當(dāng)

32、發(fā)現(xiàn)有人非法侵入(如盜竊、搶劫)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使住戶的家庭免受侵害。1.防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)備組成：防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)備包括、人體移動(dòng)探測(cè)器（人體感應(yīng)模塊）、布防開(kāi)關(guān)、單片機(jī)控制器、報(bào)警蜂鳴器及顯示電路等。防盜報(bào)警系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)劃分:防盜報(bào)警的防護(hù)區(qū)域?yàn)樽≌瑑?nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)是指在住宅室內(nèi)人們活動(dòng)的區(qū)域，如住宅重要的房間、主要的通道等。2.防盜報(bào)警系統(tǒng)工作狀態(tài)的設(shè)定：防盜報(bào)警系統(tǒng)的工作狀態(tài)有兩種，即布防狀態(tài)、撤防狀態(tài)可以跟據(jù)需要對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定。1)布防狀態(tài):適用于家中無(wú)人時(shí)，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(紅外探測(cè)器、紅外/微波雙鑒器)設(shè)防。當(dāng)有任何非法侵人時(shí)，可被各種

33、探測(cè)器發(fā)現(xiàn)，通過(guò)單片機(jī)中斷控制進(jìn)行控制報(bào)警揚(yáng)聲器(警鈴)，以警示小區(qū)物業(yè)保安部門。2)撤防狀態(tài):撤防狀態(tài)適用于家中有人活動(dòng)時(shí)。住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(紅外探測(cè)器、紅外/微波雙鑒器)撤防，這樣可以保證家人在家的正?；顒?dòng)而不會(huì)觸動(dòng)報(bào)警。3.2.1 AT89C52系列單片機(jī)介紹AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52

34、單片機(jī)可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。AT89C52單片機(jī)各引腳圖如圖一所示：圖3.1 AT89C52單片機(jī)引腳圖單片機(jī)是典型的嵌入式系統(tǒng)，從體系結(jié)構(gòu)到指令結(jié)構(gòu)系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，能最好的滿足面對(duì)控制對(duì)象，應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入，現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行以及非凡的控制品質(zhì)要求。因

35、此，單片機(jī)是發(fā)展最快，品種最多，數(shù)量最大的嵌入式系統(tǒng)5,6。3.2.2 主控電路的設(shè)計(jì)選用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，如圖3.2所示。P3.2(INT0)連接防盜探測(cè)器即紅外傳感器，用來(lái)檢測(cè)盜情，如果盜情發(fā)生，觸發(fā)外部中斷INT0。P1.0連接蜂鳴器報(bào)警電路，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警。P2.3連接控制開(kāi)關(guān)，通過(guò)實(shí)時(shí)查詢P2.3的狀態(tài)來(lái)決定單片機(jī)工作在何種狀態(tài)，如果P2.3輸入高電平，則整個(gè)防盜報(bào)警系統(tǒng)處于布防狀態(tài)，一旦有中斷響應(yīng)就使P1.0輸出高電平啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，否則處于撤防狀態(tài)。P1.0連接蜂鳴器報(bào)警電路。P2.3、P2.2、P2.1、P2.0設(shè)置四個(gè)輸入開(kāi)關(guān)，P2.3是用來(lái)設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)工作在何

36、種狀態(tài)，當(dāng)P2.3輸入高電平時(shí)（開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）系統(tǒng)處于布防狀態(tài)即一旦有外部中斷申請(qǐng)單片機(jī)就啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；當(dāng)P2.3是低電平時(shí)，單片機(jī)工作在測(cè)防狀態(tài)。P2.2是用于控制顯示時(shí)鐘（時(shí)、分）還是顯示報(bào)警時(shí)間的，當(dāng)P2.2輸入是低電平時(shí)（即開(kāi)關(guān)閉合）就顯示蜂鳴器報(bào)警時(shí)間，否則就顯示時(shí)鐘。P2.1,P2.0使用來(lái)進(jìn)行對(duì)時(shí)間的調(diào)整，一旦系統(tǒng)復(fù)位，時(shí)間是從00時(shí)00分開(kāi)始計(jì)時(shí)，需要對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，P2.1是用來(lái)調(diào)分，P2.0是用來(lái)調(diào)時(shí)的。CPU向字段輸出口（P0口）送出字形碼時(shí)，即P0口的D1-D8用于控制段碼輸出，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)顯示器亮，則取決于電源端，而這一端是由AT89C52

37、的P2.7-P2.4口控制位碼輸出，即控制數(shù)碼管的公共極 （電源端）。因此就可以通過(guò)AT89C52的P2口控制顯示哪一位數(shù)碼管。 AT89C52采用上電自動(dòng)復(fù)位電路，在加電瞬間電容通過(guò)充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。在通電的瞬間，電容C1通過(guò)電阻R9充電，RST端出現(xiàn)正脈沖，用以復(fù)位。只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。X2(18腳)接外部12MHz晶體和微調(diào)電容的一端。在AT89C52片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是12MHz晶體的固有頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路，則該引腳懸空。要檢查AT89C52的振蕩電路是否正常工作，可用示

38、波器查看X2端是否有脈沖信號(hào)輸出。X1(19腳) 接外部12MHz晶體和微調(diào)電容的另一端，在片內(nèi)，它是振蕩電源電路反相放大器的輸入端，在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。圖3.2 單片機(jī)主控電路3.3 信號(hào)采集部分的設(shè)計(jì)3.3.1 熱釋電紅外傳感器介紹熱釋電紅外傳感器為90年代出現(xiàn)的一種新型傳感器件。它專門用來(lái)檢測(cè)人體輻射的紅外能,用它可以做成主動(dòng)式(檢測(cè)靜止或移動(dòng)極緩慢的人體)和被動(dòng)式(檢測(cè)運(yùn)動(dòng)人體)人體檢測(cè)器。熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘

39、鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。使用時(shí)D端接電源正極，G端接電源負(fù)極，S端為信號(hào)輸出。 熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為21mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻射，熱釋

40、電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9-10m，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2-20m范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7-10m，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為0.2-20m。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外

41、，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門外。熱釋電效應(yīng)同壓電效應(yīng)類似，是指由于溫度的變化而使晶體表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，在元件兩個(gè)表面做成電極，在傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有T的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱的電壓v。由于它的輸出阻抗極高，在傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會(huì)被空氣中的離子所結(jié)合而消失，即當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，T=O，則傳感器無(wú)輸出。人體都有恒定的體溫，一般在37度，人體溫度對(duì)外輻射的紅外線波長(zhǎng)為9-10m，而高溫物體輻射的波長(zhǎng)為3-5m，一般的熱釋電紅外傳感器裝有濾光片，使它對(duì)9-10m的波

42、長(zhǎng)最敏感，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10m左右的紅外線而進(jìn)行工作的。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有T輸出;若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出。所以這種傳感器通過(guò)檢測(cè)人體或動(dòng)物的活動(dòng)來(lái)進(jìn)行傳感。熱釋電紅外傳感器安裝時(shí)需要注意一些問(wèn)題：第一：檢測(cè)范圍應(yīng)盡量準(zhǔn)確，確保只有停留在你家門口的人才被紅外探測(cè)到，可以利用紅外的探測(cè)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)，必要時(shí)可以用不透光的紙片在紅外內(nèi)部遮擋掉部分菲涅爾鏡片的區(qū)域。第二安裝高度最好大于2米，安裝的比較高可以防止被入侵者輕易破壞，而且對(duì)于地面活動(dòng)的小動(dòng)物不太敏感，可以減少誤報(bào)。最后無(wú)線紅外安裝時(shí)應(yīng)該向下俯視30度，

43、并且用固定牢固，防止破壞。注意：不要將探測(cè)器直對(duì)窗口安裝，車燈或過(guò)往行人可能引起誤報(bào)警，也不要將探測(cè)器安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方，應(yīng)定期檢查探測(cè)器的性能并注意更換機(jī)內(nèi)電池。用戶應(yīng)經(jīng)常檢查報(bào)警器是否工作正常，并及時(shí)清除機(jī)殼表面的污跡雜質(zhì)，以保證監(jiān)測(cè)效果。 本文用的熱釋電紅外傳感器是PIR-D203S。它的工作波長(zhǎng)是7-14m，平均透過(guò)率大于75%，輸出信號(hào)2.2V左右，噪聲(Vp-p) 200mV，工作電壓2.0-10V，工作電流8.5-24A。一般來(lái)說(shuō)傳感器不加菲涅爾透鏡，其檢測(cè)距離2m左右，而加上光學(xué)透鏡后，其檢測(cè)距離可大于7m，視角也可加大到 145145度。在使用PIR-D203S時(shí)，要注

44、意管腳的彎曲或焊接部位應(yīng)離開(kāi)管腳基部4mm以上9,10,11。 3.4 信號(hào)處理部分的設(shè)計(jì)傳感器信號(hào)處理部分如圖3.3所示：傳感器接收到的信號(hào)經(jīng)晶體管VT1組成的共集級(jí)放大器進(jìn)行電流放大，得到的電流經(jīng)C5進(jìn)行隔直，讓交流信號(hào)通過(guò)，再經(jīng)二極管VD1（IN4148）整流，從而驅(qū)動(dòng)晶體管VT2。IN4148具有低的反向漏電流，高穩(wěn)定性的特性，主要應(yīng)用于高頻小功率電路12。R5和C6組成RC晶振電路，當(dāng)VT2導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)P3.2輸入低電平產(chǎn)生中斷，延時(shí)一段時(shí)間后再查詢P3.2是否仍為低電平，如果保持不變則蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)記錄報(bào)警時(shí)間。用VD2保護(hù)后續(xù)電路，當(dāng)電壓過(guò)大時(shí)，VD2被反向擊穿。在幾Hz附近，

45、放大器的增益需要70dB左右，單級(jí)放大器增益不夠時(shí)，可采用多級(jí)放大器以確保必要的增益。人體移動(dòng)產(chǎn)生的輸入信號(hào)非常弱時(shí)，一般要先用光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行放大。PIR-D203S熱釋電傳感器輸出交流電壓2 .2V左右，在常溫下其工作電壓在2到10V，不加菲涅爾透鏡PIR-D203S的探測(cè)距離應(yīng)該有兩米左右。圖3.3 傳感器信號(hào)處理電路晶體管VT1的型號(hào)為2SC1815，它是小功率NPN高頻管。當(dāng)Ic=100mA，Ib=10mA時(shí)，集電極與發(fā)射極最大靜態(tài)電壓是1.0V，而基極和集電極的最大靜態(tài)電壓是0.25V，晶體管2SC1815可以使用其它硅NPN小功率三極管替換，其引腳如圖3.4所示：圖3.4 2SC18

46、15引腳圖3.5 報(bào)警部分的設(shè)計(jì)報(bào)警部分主要采用壓電式蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，當(dāng)單片機(jī)有中斷產(chǎn)生時(shí)，單片機(jī)經(jīng)延時(shí)使P1.0 口輸出高電平啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。3.5.1 蜂鳴器介紹蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型，本文采用壓電式蜂鳴器。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.5-15V直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.5-2.5KHz的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極

47、，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。蜂鳴器的作用就是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器分為有源和無(wú)源，蜂鳴器外部結(jié)構(gòu)圖如圖3.5所示，其中a)為有源， b)為無(wú)源，這里的“源”不是指電源，而是指震蕩源。也就是說(shuō)，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要一通電就會(huì)鳴叫。而無(wú)源內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流信號(hào)無(wú)法令其鳴叫。有源蜂鳴器往往比無(wú)源的貴，就是因?yàn)槔锩娑鄠€(gè)震蕩電路。有源蜂鳴器是只要通上直流電就會(huì)響的，但是它只能是以一種頻率發(fā)出聲音(即單音)；而無(wú)源蜂鳴器是需要

48、加上一定頻率的電流才會(huì)發(fā)出聲音，且通過(guò)改變頻率可以讓它發(fā)出不同的聲音(即音樂(lè))。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。從圖a)、b)外觀上看，兩種蜂鳴器好像一樣，但仔細(xì)看，兩者的高度略有區(qū)別，有源蜂鳴器a)，高度為9mm，而無(wú)源蜂鳴器b)的高度為8mm。如將兩種蜂鳴器的引腳郡朝上放置時(shí)，可以看出有綠色電路板的一種是無(wú)源蜂鳴器，沒(méi)有電路板而用黑膠封閉的一種是有源蜂鳴器。迸一步判斷有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器，還可以用萬(wàn)用表電阻檔Rxl檔測(cè)試:用黑表筆接蜂鳴

49、器 +引腳，紅表筆在另一引腳上來(lái)回碰觸，如果觸發(fā)出咔、咔聲的且電阻只有8(或16)的是無(wú)源蜂鳴器；如果能發(fā)出持續(xù)聲音的，且電阻在幾百歐以上的，是有源蜂鳴器。本文所使用的是有源蜂鳴器。其工作指標(biāo)如下：型號(hào)：P-C34 ；額定電壓 6V；工作電壓（VDC）3-8；額定電流（mA）15；諧振頻率（KHz）:3.40.5；工作溫度（）:-20-60；存放溫度() :-30-70；音調(diào)連續(xù)。 圖3.5 蜂鳴器外部結(jié)構(gòu)圖3.5.2 報(bào)警電路報(bào)警電路如圖3.6所示。系統(tǒng)工作時(shí)單片機(jī)在不斷地查詢，當(dāng)傳感器檢測(cè)有偷盜情況發(fā)生時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)的接口（P3.2口）拉至低電平引起中斷，單片機(jī)就立即使P1.0 口輸出高電

50、平啟動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警。與此同時(shí)，又通過(guò)單片機(jī)的P0和P2口的LED顯示電路記錄時(shí)間，達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警并記錄時(shí)間的目的。 圖3.6 蜂鳴器報(bào)警電路驅(qū)動(dòng)器的輸入端接單片機(jī)AT89C52的P1.0。壓電式蜂鳴器約需要10mA的驅(qū)動(dòng)電流，因此，可以用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)；也可以用一個(gè)2SC1815晶體三極管驅(qū)動(dòng)。該設(shè)計(jì)采用一個(gè)2SC1815晶體三極管驅(qū)動(dòng)當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)后向P3.3口發(fā)出低電平信號(hào)促使單片機(jī)產(chǎn)生中斷，使P1.0輸出高電平。當(dāng)P1.0輸出高電平1時(shí)，晶體管2SC1815導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓，啟動(dòng)報(bào)警電路，蜂鳴器報(bào)警。蜂鳴器在報(bào)警

51、的同時(shí)單片機(jī)記錄報(bào)警的時(shí)間并通過(guò)P0,P2口驅(qū)動(dòng)LED顯示報(bào)警的時(shí)間5，6。當(dāng)P1.0輸出低電平0時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止報(bào)警。例如:紅外線傳感器感應(yīng)到有人進(jìn)入感應(yīng)區(qū)時(shí)，則向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)低電平，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)后立即產(chǎn)生中斷向P1.0口發(fā)送一個(gè)高電平信號(hào)，2SC1815被導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，LED顯示報(bào)警時(shí)間。3.6 LED數(shù)碼顯示部分的設(shè)計(jì) 顯示部分采用LED七段顯示器（俗稱數(shù)碼管），數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字0 9以及小數(shù)點(diǎn)“.”。 其硬件系統(tǒng)如圖3.7所示： P0AT89C52單片機(jī)控制器P2列驅(qū)動(dòng)四位LED顯示器 圖3.7 LE

52、D硬件系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)采用4只共陽(yáng)極LED數(shù)碼管，可以顯示蜂鳴器報(bào)警時(shí)間的時(shí)、分，還可以顯示正常的時(shí)鐘。其電路如圖3.7所示。AT89C52的P0口用于控制段碼輸出，即控制輸出要顯示的時(shí)間；P2口控制位碼輸出，即控制數(shù)碼管的公共極 （電源端）。為了實(shí)現(xiàn)LED顯示器的數(shù)字顯示，可以采用靜態(tài)顯示法和動(dòng)態(tài)顯示法。由于靜態(tài)顯示法需要數(shù)據(jù)鎖存器等硬件，接口復(fù)雜一些考慮時(shí)鐘顯示只有四位，且系統(tǒng)沒(méi)有其它復(fù)雜的處理任務(wù)，所以決定采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)LED的顯示控制即動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式，所謂動(dòng)態(tài)掃描就是指采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的電源端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感6。采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單，降低成本，將所有的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，但其亮度不如靜態(tài)顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時(shí)間。對(duì)數(shù)碼管顯示亮度偏低的情況，可采用提高掃描速度（如由20 ms改為10 ms）,或適當(dāng)延長(zhǎng)單只數(shù)碼管導(dǎo)通的時(shí)間（如