红外光控防盗报警器的设计毕业论文

天 津 大 学 网 络 教 育 学 院本科毕业设计（论文）题目：红外光控防盗报警器的设计完成期限：2017 年 1 月 5 日 至 2017 年 5 月 15 日学习中心：选择一项。专业名称：选择一项。 学生姓名： 学生学号：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正在不断的发展。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，便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED 控制电路等部分组成。处理器采用 51 系列单片机 AT89S52，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；红外传感器；数据采集；报警电路；目 录第一章 绪论 .11.1 研究背景 .11.2 研究意义 .2第二章 系统方案设计 .42.1 总体设计思路 .42.2 元器件选择 .52.2.1 显示模块选择 .52.2.2 主控芯片的选择 .62.2.3 电源模块的选择 .6第三章 系统硬件及软件设计 .83.1 系统硬件设计 .83.1.1 系统主控模块 .83.1.2 热释电红外传感器简单介绍 .93.1.3 热释电红外传感器原理 .103.1.4 放大电路的设计 .113.1.5 时钟电路的设计 .113.1.6 复位电路的设计 .123.1.7 发光二极管报警电路的设计 .123.1.8 声音报警电路的设计 .133.1.9 电源电路模块 .143.1.10 液晶显示模块 .153.1.11 4*4 矩阵键盘输入 .163.2 系统软件设计 .193.2.1 主程序工作流程图 .193.2.2 中断服务程序工作流程图 .203.2.3 主程序 .203.2.4 软件仿真 .21第四章 防盗报警器的误报及解决方法 .224.1 系统设计不当引起的误报警及解决方法 .224.2 施工不当引起的误报警及解决方法 .224.3 用户使用不当引起的误报警及解决方法 .224.4 环境噪扰引起的误报警及解决方法 .22总 结 .24参考文献 .25致 谢 .26天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）1第一章 绪论1.1 研究背景随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足防盗的需要而设计的红外光控防盗系统。我国现阶段城市化进程的发展飞速，人们对安防的性能要求也越来越高，现在的各行各业需要兼防盗、防火等功能的安防系统。就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，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。在我国，鉴于红外光控防盗系统性能有待提高，当前人们更趋向于使用传统的机械式（防盗门、防盗网、防盗窗）安防系统，因其价格较低、安装方便，一次性安装便可一劳永逸。现在的新技术和报警系统层出不穷，报警器也从原来的简单化、局部化向智能化、集成化、人性化发展，用户只需给报警器通电并按下启动按钮，报警器便担当起保安的作用，开始安保工作，一旦检测到异常能及时报警。各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进行快速有效的通讯 1。设计基于红外光控防盗系统防盗报警系统能避免上述这种尴尬的情况，因它借助目前国内发展最稳健、通讯质量最高的报警信息的传输媒介，让报警系统更易于隐藏、报警反应更及时、用户使用更方便。它以发送红外光控作为报警方式，把监控地点的情况直接反映到用户，进而可方便、快速地做出处理，很好地保证人身和财产的安全。它采用被动式红外传感器进行检测，其功耗低隐秘性好，一旦人体入侵其探测区域内便能报警。避免防盗网、防盗窗的各种弊端，给人们在发生紧急事故时的逃生提供方便。红外线报警器分主动式和被动式两种。主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。被动天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）2式报警器少了一项功能，就是发射红外线。物理学上告诉我们，当物体的温度高于 0K 的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。 红外线报警器对温度敏感,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发反警。基于此，本文其中以 AT89S52 单片机为系统的控制核心，结合热红外传感器模块、GSM 短信模块、键盘模块、1602 液晶显示模块进行安全的实时监控，最大化地实现面向用户、报警及时、准确报警功能。系统通过红外热释电式传感器对人体进行检测，启动布防后一旦检测到人体入侵，经单片机处理后 GSM 模块便发送短信给用户表示有不明身份的人物闯入家中，通知用户迅速做出处理。系统可根据实际需要添加更多实时监控功能，如对燃气的泄漏、发生火灾等突发事件的监控。该系统具有操作简单，使用方便，用户无需掌握专业知识，报警准确及时，功耗低，成本低廉等优点，具有广泛的应用前景。1.2 研究意义在这个信息爆炸的时代，消费类电子产品高速发展，其价格也越来越便宜。手机也从旧时王谢堂前燕飞入寻常百姓家，手机在给予人们通讯方便的同时，人们开始关注利用红外报警系统的方便开发出更多智能防盗设备，红外报警系统防盗便是其中一种。红外报警系统及防盗报警器的开发，它打破了以往普通防盗系统的设置，使得红外报警系统变的更切实可靠、应用更广泛。它是普通防盗报警器走向智能的一次革命性转换。美国泰科公司旗下的 DSC 公司是世界领先的电子供应商。成立于 1979 年，安防系统发展历史悠久。DSC 已经为全世界超过一百个国家提供产品和服务。DSC 生产超过 50 个型号的火警和安防探测设备，每个型号都代表着最高水平质量、性能和长期的可靠性。其中 BRAVO 红外线探测器；FORCE 双探测器；ACUITY 玻璃破碎探测器和 MERIDIAN 烟感探测器以获得 23 项专利认可为基础，同时还具备尖端的技术和优雅的外型。ENVOY 安防系统结合了当今最先进的家庭信息中心的无线安防技术。该系统支持大多数的主流性能。BRAVO 把防误报和探测入侵者放在同等重要的地位。BRAVO 拥有智能微处理器、强光滤波器、独有的多级信号处理和定位瞬间静电消除器，可杜绝一切误报来源造成的误报，如强光、电涌、静电、无线电干扰、车头灯、荧光、昆虫和灰尘。由于 BRAVO 无与伦比的精确度、防误报功能和可靠性，它已经成为世界上最广泛使用的移动探测器。它在各种环境和气候条件下证明了自己的实力家居、办公室建筑、商业用途、机关和工业综合建筑。针对于红外报警系统，它是各种技术的“集中营” ，具有多样性功能才可以完成复杂任务，比如它需要能够感知环境参数，根据这个参数能够进行决策，能够在复杂环境下自由的移动。要完成这些功能需要我们把微控技术，通信技术，传感器技术，自动控制技术，模式识别技术等集合在一起，从而共同完成天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）3预先设定的任务。因它采用红外光控报警，当前针对于红光防控报警系统的设计和发展，并不是很多，本文通过文献研究的方法，针对防控报警系统进行研究，发现针对于防盗报警系统的研究主要现状为：自从人类有了汽车，人们就希望自己的车辆具有智能切换灯光，避免人为的劳动和判断，国外在这一方面领先国内，他们真正开始做这方面的工作要从上个世纪 50 年代开始。研究过程大致可以分为 2 个阶段。第一阶段 上世纪五十年代制作出可以称为雏形的智能红外报警系统。由美国 Barrett Electronics 公司引领的研究浪潮，在 1954 年他们利用现有的科技优势研究开发了世界上第一台自主引导车系统 AGVS（Automated Guided Vehicle System） 。由于传感器的限制，切换的精度实时性不是太高。第二阶段，意大利等国开始红外报警的研究，研究出了 MOB-LAB，这是一种被称为“移动实验室”系统，在此基础上增加了图像处理的车载系统，使得汽车有能力实时的检测到轨道信息能力进而实现图像识别，自己判断周围环境实现自主切换。这种方式成本过于高昂。天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）4第二章 系统方案设计2.1 总体设计思路系统主要由单片机模块、传感器模块、键盘输入模块、液晶显示模块、热释电红外线传感器模块组成。单片机选用的是 Atmel 公司研发的 AT89S52 单片机，采用晶振为 11.0592MHz 为单片机提供主脉冲，在与 GSM 模块进行串行口通讯时能产生相对误差为 0 的波特率，使单片机能准确发送数据到热释电红外线传感器模块 2。AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有灵巧的 8 位 CPU 和 8K 在系统可编程 Flash 存储器,可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持2 种软件可选择节电模式，非常适合用于热释电红外线传感器防盗这种工作特性的电器作为其主控器件，能很好地达到省电节能的效果。本系统采用了热释电红外线传感器，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和用户操作。为了探测移动人体，通常使用双元件型热释电红外线传感器，在这种传感器内部，两个灵敏元件反相连接，当人体静止时两元件极化程度相同，互相抵消。但人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为 0，从而达到了探测移动人体的目的。天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）5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 2-2 总体设计框图所示：图 2-2 总体设计框图处理器采用 51 系列单片机 AT89S52。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 AT89S52 单片机。在单片机内，软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。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 10s 一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警 10s 钟后有定时器实现自动消除报警。2.2 元器件选择2.2.1 显示模块选择因为测量温度后需要显示出来，让我知道测量环境参数是成功的，其实主要的备选方案无非是两种 LCD 显示技术和数码显示技术。AT89C52复位电路信号检测电路 报警执行电路LED 发光显示放大驱动驱动天津大学网络教育学院本科毕业设计（论文）6方案一：选用 LCD1602 作为显示模块。LCD1602 可以显示 32 个字符，分两行显示，显示数字，显示能力强，占用单片机硬件资源开销和数码管相同，缺点就是相对于数码管来说比较昂贵，优点显示能力好。方案二：选用数码管作为显示模块。数码管有静态显示和动态显示两种方式，动态显示方式比较实用，而且数码管显示简单，容易操作，成本低，容易获得，硬件开销不大。但是无法完成显示汉字任务。实际上就本次任务来说，选用昂贵的 LCD1602。2.2.2 主控芯片的选择作为智能远近灯管切换的核心，控制器的选择很重要，即要可以完成我们设定的任务，又不能太过复杂，换句话说就是不要大材小用。方案一：采用 DSP 或者 FPGA，ARM 作为核心控制芯片。DSP，FPGA 或者 ARM属于一类功能非常强的微型控制器，具有内部资源丰富，运算速度快等优点，适合更加复杂任务背景的控制任务，同时对于它的掌握也是比较难的，按照我们设计的任务需求，它有点“大材小用”。所以我们从任务需求方