基于单片机的热释红外报警系统VIP

毕 业 设 计 论 文 题 目： 基于单片机的热释红外报警系统 学 院： 电气与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要摘要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，入室抢劫案件时有发生，尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，因此人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的热释红外防盗系统。此次设计通过查阅资料、文献检索、资料整理，最终采用 Altium Designer软件进行电路原理图设计，Keil 进行软件编程，采用 Proteus 软件进行仿真。设计的系统采用了热释电红外传感器，主要包括硬件和软件设计两个部分。硬件主要包括单片机系统，热释电红外传感器探头、放大比较电路、鸣叫报警电路等部分。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。软件部分主要包括热释电传感器输出信号的采样模块、数据分析算法模块、信息识别模块。关键词：单片机，红外传感器，报警电路河南城建学院本科毕业设计（论文） AbstractAbstractWith the continuous development of social progress and science and technology, economy, peoples living standard has been greatly improved, robbery cases have occurred, especially in the highly developed modern technology today, the crime is more intelligent, more subtle, so people put forward higher request to the safety of the environment the. This design is to meet the need of Hyundai Residence security and the design of the pyroelectric infrared alarm system.This design through access to information, document retrieval, data processing, finally using Altium Designer software of the circuit principle diagram design, Keil software programming, using Proteus simulation software.Design of the system using pyroelectric infrared sensor, mainly includes two parts of hardware and software design. The hardware mainly includes the single chip system, pyroelectric infrared sensor, an amplifying comparison circuit, buzzer alarm circuit and other parts. The processor uses 51 series single chip AT89S52. The whole system is under the control of the system software work. The software includes sampling module, data analysis module, information recognition module pyroelectric sensor output signal.Keywords: single chip, infrared sensor, an alarm circuit河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录目录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 前言 .11.1.1 防盗报警系统的构成 .11.1.2 防盗报警器的分类 .21.1.3 防盗报警系统在国内外的发展 .21.1.4 防盗报警器的发展前景与趋势 .41.2 设计任务与要求 .41.2.1 设计任务 .41.2.2 设计要求 .52 热释电红外传感器概述 .62.1 热释电红外线传感器简介 .62.2 PIR 的原理特性 .62.3PIR 结构特性及安装 .73 AT89S52 单片机概述 .93.1AT89S52 单片机的结构 .93.1.1 管脚说明 .113.1.2 主要特性 .133.1.3 振荡器特性及存储器结构 .143.2 AT89S52 单片机的工作周期 .143.3 AT89S52 单片机的工作过程和工作方式 .153.4 AT89S52 的指令系统 .184 方案设计 .194.1 系统概述 .194.2 总体设计 .194.3 系统硬件选择 .204.4 具体电路模块设计 .204.4.1 放大电路的设计 .204.4.2 时钟电路的设计 .214.4.3 复位电路的设计 .214.4.4 发光二极管报警电路的设计 .224.4.5 声音报警电路的设计 .22河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录I5 软件编程及仿真 .235.1 软件简介 .235.1.1Proteus 软件简介及使用 .235.1.2 Keil 软件简介 .255.2 软件程序的实现 .26结论 .29参考文献 .30致谢 .31附录 A 基于单片机的热释电红外报警系统原理图 .32附录 B 基于单片机的热释电红外报警系统 PCB 图 .33附录 C 热释电红外报警系统仿真图 .34附录 D 设计编程程序 .35河南城建学院本科毕业设计（论文） 1 绪论01 绪论1.1 前言随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，人们越来越渴望有一个安全生活的空间，但是犯罪分子的作案手段越来越高明，他们甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那种依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式越来越不能满足人们日常防范的要求。这时，传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，及时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家所重视，现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性较差、功能单一或造价高而难于普及。而随着电子通讯技术的飞速发展，单片微机以其具有体积小、价格低、集成度高、性价比高等突出优点已在工业控制、智能仪表、数控机床、数据采集以及各种家用电器等方面得到了广泛应用。因此利用单片机和一些简单的外围器件来开发一种适合于家庭的低价位、运行可靠的智能型安全防范报警系统安全防范系统，对室内出现入室盗窃等自动发出报警信息并通知户主进行及时处理已经势在必行。红外线作为一种不可见光，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。红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括被动式热释电型红外报警器,也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器，触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警器,红外报警器, 红外线声光报警器等。1.1.1 防盗报警系统的构成防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生河南城建学院本科毕业设计（论文） 1 绪论1突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。防盗报警系统由探测器、传感器、控制器、报警器、显示器几部分构成，如图 1.1 所示。控制器实现对热释电红外探测器和振动位移传感器的循环扫描，并控制报警信号处理电路作出相应状态处理，如果有报警信号的话，延时 12 秒对该端口进行一次扫描确保真的有险情时立即发出报警信号，控制报警电路报警，同时通过数码显示单元显示具体的事发位置。控制器 报警器显示器探测器传感器图 1.1 防盗报警系统构成图1.1.2 防盗报警器的分类（1）报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、被动式红外/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波报警探测器、激光报警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动检测报警器、声音探测器等许多种类。（2）报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。（3）报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。（4）防盗探测器是否采用电源分类可分为无源和有源两种。（5）从防盗探测器与报警主机（后端处理器）的连接方式可分有线与无线。除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况不同，合理选择不同防范类型的报警探测器，才能满足不同的安全防范要求。报警探测器作为传感探测装置，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常情况。在各种各样的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的场所很多。这些场所根据实际情况也有各种各样的安全防范目的和要求。因此，就需要各种各样的报警探测器，以满足不同的安全防范要求。河南城建学院本科毕业设计（论文） 1 绪论21.1.3 防盗报警系统在国内外的发展从上世纪初，报警系统就已经在北美稍具雏形。在北美，报警呼救箱放置在街头巷尾，在呼救时发出声响提示，以寻求附近警察的帮助；同时，这种呼救箱直接连接到附近的警局，使得稍远一些的警察也能够收到呼救信息。随后，由于通信技术的发展，提供远程通信服务的电报公司加入到这个行业中，从而使得报警信息可以通达到更远的地方；不过，这种电报方式毕竟难以普及，所以稍后出现的电话理所当然地成为报警通讯的主要手段。而此后自动拨号系统的出现以及电话普及到千家万户，更使得通过电话线报警的方式得到了前所未有的发展。从以上过程来看，报警行业的发展是以工业技术发展为基础的，只有具备良好的通信手段，才能够把各地的报警信息汇聚到相应的权威部门，然后由权威部门负责分配有限的警力来帮助到所有的社会个体。国外智能监控防盗技术发展已处于一个较高水平阶段，从具有代表性的北美发展过程，可以清楚的看出世界智能监控防盗技术的发展概况。其具有以下特点，值得我们借鉴。目前，对北美的安防产业来说，最成功的经营模式就是联网报警服务模式，联网报警将整个北美的安防产业从横向到纵向进行整合串并，形成了一个集中许多高科技手段和产业化管理水准的一体化综合性产业。比如世界排名第一，北美最大的安防跨国公司一美国棋诺亚公司，它在世纪年代开始搞简单的防盗报警，其当时的业务范围和技术水平跟中国现在很多安防企业是相当的。到 70 年代，它对其产业的整体发展方向做了很大的调整，变为联网报警服务商，建立了首家网管中心，尤其是在年代引用了大量的网管技术、系统集成技术和电子技术，现己成为十分先进的联网报警服务平台，它在美国、加拿大、英国、香港、台湾等多个国家和地区都有分公司，北美的客户数己超过 600 万，2003 年防盗报警收入总产值达 105 亿美元。1979 年公安部在石家庄市召开了“全国刑事技术预防专业工作会议” ，会议提出要大力开展安全技术防范工作，技防作为公安业务的组成部分就这样正式提出来。其实我国的技防工作早在 60 年代就开始了，那时候由于形势所迫，博物馆，银行都自发采用各式各样的防范手段，这是我国技术防范工作的初级阶段。当时主要采用的手段是声控报警。罪犯撬玻璃的声音，砸展柜的声音传到了值班室。值班人员判断出罪犯在行窃，及时报告了领导和 有关部门，组织保卫人员和警力将罪犯包围后将其擒获。82 年公安部和公安部第一研究所，根据当时的防盗报警技术的发展为故宫很多展厅安装了主动红外、被动红外、微波、超声波、声控等防盗探测器，形成了河南城建学院本科毕业设计（论文） 1 绪论3多种探测手段的防盗报警系统，防盗报警技术提高到一个新水平。84 年以后安防事业在中国进入了普及与提高阶段，而且发展迅速。相继各个博物馆、银行、商场、超市、居民小区都陆续建立了安全防范系统。进入 90 年代，人们注意到周界防范的重要性，要利用周边的围墙，铁栅栏等屏障建立周界防范，如果没有条件形成大周界也要建立建筑物的墙体、窗户、门外和建筑物之外。在防护区和禁区内采用 3 种以上不同探测原理的探测器构筑多道防线，与此同时防遮挡功能的探测器也问世了，促进了入侵探测器技术的发展。目前，全国的安全技术基本上和国际接上了轨。在现代计算机技术、自动控制技术和现代通信技术的支持下，安防系统也是一个很完善的计算机控制系统，防盗报警系统，电视监控系统，声音系统，门禁系统和巡更系统统一由一台计算机进行管理，标志我国的安防事业进入一个新阶段。1.1.4 防盗报警器的发展前景与趋势随着社会的发展，农村城镇化和人员流动性增大，社会治安状况更趋复杂，因此作为社会的基本单元“安全防范问题就显得尤为重要” 。传统的机械式（防盗网、防盗窗）家居防卫在实际使用中暴露出一些明显的问题，如：影响楼房美观，市容整洁；影响火灾救援通道；给犯罪分子提供了便利的翻越条件；时间久了会有高空坠物的危险等。所以作为新一代的智能安全防盗报警器系统就应运而生，并日益受到广泛的重视和运用。另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准，按照其要求智能小区中必须具有安全防范、信息管理、物业管理和信息网络等系统。因此，小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中。数字化、无线化、集成化是防盗报警系统进一步发展的要求，所以我们不难发现防盗报警的技术发展趋势： （1）更稳定可靠：如探测器可抗 RFI/EMI（电磁干扰/射频干扰） 、防雷电等，以适应恶劣气候；（2）更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；（3）更精美、小巧的外观：以符合品味日益提高的室内装潢需求；（4）更智能化的设计：方便地设/撤防，人性化的操作界面； （5）更强大的联网功能；（6）更方便的扩展性。河南城建学院本科毕业设计（论文） 1 绪论41.2 设计任务与要求1.2.