毕业设计（论文）-基于单片机的小型家庭防盗系统.doc

目录 摘要.1 关键词.1 abstract.1 key words:.1 引言.2 1 工作原理 .2 1.1 防盗系统的应用材料 .2 1.1.1 本设计的基本工作原理 .2 1.1.2 防盗系统工作原理 .2 2 硬件介绍 .4 2.1 单片机 .4 2.1.1 单片机概述 .4 2.1.2 单片机基础 .4 2.1.3 单片机与单片机系统 .4 2.1.4 单片机应用领域 .4 2.1.5 单片机管脚说明 .5 2.2 传感器 .8 2.3 继电器 10 2.3.1 继电器应用环境条件 11 2.3.2 温度对继电器的影响 11 2.3.3 低气压对继电器的影响 11 2.3.4 机械应力对继电器的影响 11 2.3.5 绝缘耐压 11 2.4 硬件设计框图 11 2.5 电路框图 12 3 软件设计 13 3.1 系统软件设计 13 3.2 系统程序 13 4 设计感想 15 4.1 本设计在实际安装中的所遇到的问题 15 4.2 由传感器得到的感想 15 4.3 单片机和压力传感器 15 总结17 致谢18 参考文献19 附录 1 20 附录 2 21 1 基于单片机的小型家庭防盗系统基于单片机的小型家庭防盗系统 电子工程专业 指导老师 摘要摘要:本设计针对近期出现的蜘蛛贼（从楼顶坠下进入窗户入室行窃） ，和开锁贼而设计。这对近期 出现的这两种入室盗窃方法。本设计将智能化、自动化、人性化用在了防盗控制系统中。本系统主 要由单片机来控制，监控部分由摄像头、压力传感器、按钮开关、自动发送信息装置构成。此防盗 系统俱备了功能多、性能价格比高、功耗低、系统设计简单、使用方便直观、速度快、监控准确、 自动化程度高等特点。 本系统以单片机为主控芯片，外围辅以压力传感电路、自动摄像录制电路、自动发送信息电路。从 而实现了自动监控、报警的要求。此设计所完成的自动监控、报警系统可以说很大程度上满足了防 盗的要求。 关键词关键词:at89s52; 压力传感器;摄像头;自动发送器 based on scm small family security systems electronic engineering zhao hejin tutor chen wanping zhao zhenduo abstract：this design is according to the recent from the roof of the spider thief (fell into the window housebreaking), and design and lock thieves. the presence of these two recent burglary method. this design will be intelligent and automation, humanized in the security control system. this system mainly consists of a singleship controlling, control by camera, pressure sensor, button, switch, automatically send information devices. this alarm system for the function, high ratio of performance, low power consumption, system design is simple, easy-to-use intuitive, fast, accurate and automation control. this system to control chip microcontroller as pressure sensor, the periphery with automatic video recording circuit circuit, and automatically send information circuit. to realize the automatic monitoring and alarming. the design of automatic monitoring and warning system to be largely satisfied the requirement of security. key words: at89s52;pressure ;sensor ;camera ;automatically ;transmitter 2 引言 “防盗”是自古以来人们自我保护的一种社会现象。可以说自从出现了私有制，就 出现了防盗的概念。所谓防盗就是保护自身的财产与人身不受侵犯。随着社会的发展 与进步盗窃的方法日益更新，尤其近年来盗窃者的手段越来越趋于科技化。入室盗窃 案例不断增长，特别是被网上称为“蜘蛛贼”和“开锁贼”的两种盗窃方法很是使警 方与老百姓头痛。 “开锁贼”只是利用开锁技术将房门打开后进行行窃。这种盗窃方法 警方倒是还可以进行侦破，因为开锁匠们大多在公安系统都有备案的。可是这所谓的 “蜘蛛贼”可就不好解决了。因为它是利用高空作业的方式进行入室盗窃的，使警方 一点线索都找不到无从下手。窃贼通过自己不畏高、有高空作业的经验等条件从楼顶 用绳子坠至窗口然后入室盗窃。本设计的灵感正是得益于这两种使人们头痛的行窃方 式。以音频预警为前兆、以电子监控为看门工具、已信息报警系统为最后防线、以备 用电源反断电等手段这样可以更有效的防御以上两种盗窃方式。 1 工作原理 1.1 防盗系统的应用材料 本设计应用单片机为控制芯片，应用压力传感器为输入装置，以音频报警与信息 报警双重报警的方式来防盗。 用到的相关器件为：继电器 4 个、三极管 4 个二极管 5 个、7805，1 个、自锁开关 2 个、点发动开关 4 个、晶振 1 个、20f 1 个、10f 电解电容 1 个、相关电阻 11 个、 单片机 at89s52 一个。外接输入为压力传感器。 1.1.1 本设计的基本工作原理 防盗系统分为两种：第一种是实时监控，当主人启动后直至关闭都会自动运行。第 二种是外界启动式的就是说当窃贼入室碰到启动键后系统开始运行。本设计属于第二 种。 （1）外力启动运行它是本系统的关键所在，包括开关、继电器、单片机的信号交换、 音频自动报警系统、为下一步发送报警信息做准备的工作系统。 （2）再次启动报警系统这是系统的最后防线，由自动报警系统、信息发送系统、继 电器、自动录制系统、摄像头组成。 （3）门铃系统，该系统由开关键、扩音器、单片机传送系统构成。 1.1.2 防盗系统工作原理 随着科技的进步，防盗器的种类也明目繁琐起来。本防盗器是以多用途为特点，安 全性高为基准设计的。防盗开关以压力传感器为开关。将开关放置在进门第一大步的 地板下和窗台的瓷砖下，还有贵重物品的存放室。或者自认为当窃贼入室后的必经之 路上，如果家中有人是可以将防盗器当做门铃来使用。可使主开关处于断开状态，使 单片机处于一号程序运行状态。当有人按动门铃时摄像头自动开启，可以使房主与客 人直接对话。当房主外出时，按下主开关使单片机二号程序运行，当窃贼从门或者窗 子进入室内碰到 a 或 b 时单片机启动报警系统，以扬声器第一次报警。如果盗贼还敢 继续行窃当碰到 c 或 d 开关时信息系统将给房主发送信息告知其有人入室盗窃。如果 盗贼没有碰到 a 或 b 直接开启了 c 或 d 那么两种报警系统同时开启。 3 单 片 机 at8 9s5 2 压力传感器 b 压力传感器 压力传感器 a 压力传感器 d 音频输 出设备 信息发 送设备 户主 或警 方 1.1-1 设计思路框图 近几年来电子设备的更新速度，不只是一个飞字能说明的了的了。对于家庭的应用 的电子设备更是名目繁琐、更新快、实用性强。但是一套设备只能起到一种作用，使 得安装线路繁多、按键繁琐、成本高、设备安装难度大等一些问题也随着多起来。目 前人们所使用的多是以视频输入为主的光感防盗系统，但是这防盗器存在一定的不确 定性。例如当空中有塑料袋或飞行玩具等接近时，防盗器就会自动启动。误导户主。 还有一种人们常用的防盗器是以压力传感器为输入的，但是这种防盗器也是有一定的 偶然因素存在。例如主人如果养有宠物的话宠物也会有一定的几率启动压力传感器的。 综上所述本课题是本着取长补短的原则，加以弥补防盗系统对近年来两种入室盗 窃手段的空缺，来制作完善防盗体系的。本着以两种报警方式来预防盗窃者、以双向 监控来确保室内安全、以信息发送方式来提醒户主的思路来制作本课题。 4 2 硬件介绍 2.1 单片机 2.1.1 单片机概述 单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理器 cpu(central processing unit)。随机存储器 ram（random access memory） 。只读存 储器 ro（read only memory） 。 中断系统、定时器计数器以及 io（input/output）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。虽然单片机只是 一个芯片，但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性。为此，称它为单片 微型计算机 scmc（single chip micro computer） ，简称单片机。单片机主要应用于控 制领域，用以实现各种测试和控制功能，为了强调起控制属性，也可以把单片机称为 微控制器 mcu（micro controller unit） 。在国际上， “微控制器”的叫法似乎更通用 一些，而在我国则比较习惯于“单片机”这一名称。单片机在应用时，通常是处于控 制系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行使用，为了强调其嵌入的特 点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器 emcu（embedded micro controller unit） 。 在单片机的电路和结构中，有许多嵌入式应用的特点。 2.1.2 单片机基础 1. 通用单片机和专用单片机 根据控制应用的需要，可以将单片机分成为通用型和专用型两种类型。通用型单 片机是一种基本芯片，他的内部资源比较丰富，性能全面且适用性强，能覆盖多种应 用需要。用户可以根据需要设计成各种不同应用的控制系统，即通用单片机有一个在 设计的过程，通过用户进一步设计，才能组建成一个以通用单片机芯片为核心再配以 其它外围电路的应用控制系统。然而在单片机的控制应用中，有许多时候是专门针对 某个特定产品的，例如电度表和 ic 卡读写器上的单片机等。这种应用的最大特点是 针对性强而且数量巨大，为此厂家常与芯片制造商合作，设计和生产专用的单片机芯 片。由于专用单片机芯片是针对一种产品或一种控制应用而专门设计的，设计时已经 对系统结构的最简化，软硬件资源利用的最优化。 2.1.3 单片机与单片机系统 单片机通常是指芯片本身，它是有芯片制造商生产的，在它上面集成的是一些做 为基本组成部分的运算器电路，控制器电路，存储器，中断系统，定时器/计数器以及 输入/输出口电路等。但一个单片机芯片并不能把计算机的全部电路都集成到其中，例 如组成谐振电路和复位电路的石英晶体，电阻，电容等，这些元件在单片机系统中只 能以散件的形式出现。此外，在实际的控制应用中，常常需要扩展外围电路和外围芯 片。从中可以看到单片机和单片机系统的差别，即：单片机只是一块芯片，而单片机 系统则是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算 机系统。通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的，是一个 围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。在单片机系统中，单片机处于核心地位， 是构成单片机系统的硬件和软件基础。 2.1.4 单片机应用领域 现在单片机的应用已经很广泛，下面我们就一些典型方面进行介绍。 1. 工业自动化方面 自动化能使工业系统处于最佳状态，提高经济效益，改善产品质量和减轻劳动强度。 因此，自动化技术广泛应用于机械、电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工 业领域中，而在工业自动化技术中，无论是过程控制技术，数据采集和测控技术，还 是生产线上的机器人技术，都需要要有单片机的参与。在工业自动化的领域中，机电 5 一体化技术将发挥愈来愈重要的作用，在这种集机械、微电子和计算机技术于一体的 综合技术中，单片机将发挥越来越大的作用。 2. 仪器仪表方面 现在仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高，对此最好使用单片机来实现，而 单片机的使用又将加速仪器仪表向数字化，智能化，多功能化和柔性化方向发展。 此外，单片机的使用还有助于提高仪器仪表的精度和准确度，简化结构、减小体 积及重量而易于携带和使用，并具有降低成本，增强抗干扰的能力，便于增加显示、 报警和自诊断等功能。 3. 家用电器方面 当前，家用电器产品的一个重要发展趋势是不断提高其智能化程度，而家电智能 化的进一步提高就需要有单片机的参与，所以生产厂家常标榜“电脑控制”以提高其 产品的档次，例如洗衣机，电冰箱，空调机，微波炉，电视机和音像视频设备等，这 里说的电脑实际上就是单片机。智能化家用电器将给我们带来更大的舒适和方便，进 一步改善我们的生活质量，把我们的生活变的更加丰富多彩。 4. 信息和通信产品方面 信息和通信产品的自动化和智能化程度很高，这当然离不开单片机的参与，例如计 算机的外部设备和自动化办公设备中，都有单片机在其中发挥着作用。 5. 军事装备方面 科技强军、国防现代化离不开计算机，在现代化的飞机、军舰、坦克、大炮、导弹 火箭和雷达等各种军用装备上，都有单片机深入其中。 2.1.5 单片机管脚说明 按照本设计功能的要求，系统由 7 个部分组成：控制器部分、输入部分、信息报 警部分、数据发送部分、声音报警部分、和电路电源部分，系统设计总体方案框图如 图 2.4-1 所示。 监控部分是利用压力传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信 号） ，而后发送到控制器部分储存并驱动音频输出设备发出声音报警，如果音频报警之 后又得到 c 或 d 的信号，控制器将发出二次信号驱动信息发送装置，发送信息给户主 或者警方。如若不需要监控与报警时音频输出设备将作为门铃使用。 6 2.1-2 单片机管脚说明 vcc：供电电压。 gnd：接地。 p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门流。当p1口的管脚 第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为 数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时， p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。 p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出 4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低 电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第 八位地址接收。 p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个 ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此 作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口 当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八 位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读 写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址 信号和控制信号。 p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。 当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下 拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。 7 p3口也可作为at89s52的一些特殊功能口，如下表所示： 2.1 p3.0 引脚功能表 p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。 ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位 字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周 期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用 于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如 想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无 效。 /psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周 期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。 /ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不 管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持 高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源 （vpp）。 xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出。 at89s52单片机的最小系统由时钟电路、复位电路、电源电路及单片机构成。单片 机的时钟信号用来提供单片机片内各种操作的时间基准，复位操作则使单片机的片内 电路初始化，使单片机从一种确定的初态开始运行。 单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在 引脚 xtal1 和 xtal2 外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方 式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器 并产生振荡时钟脉冲。 当 mcs-5l 系列单片机的复位引脚 rst(全称 reset)出现 2 个机器周期以上的高电 平时，单片机就执行复位操作。如果 rst 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。 根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位和上电或开关复位。上电 复位要求接通电源后，自动实现复位操作。 上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位，并且在单片机运行期间，用 开关操作也能使单片机复位。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括 使程序计数器 pc0000h，这表明程序从 0000h 地址单元开始执行。 p3口引脚第二功能 p3.0 rxd（串行口输入） p3.1 txd（串行口输出） p3.2 int0（外部中断0输入） p3.3 int1（外部中断1输入） p3.4 t0（定时器0外部脉冲输入） p3.5 t1（定时器1外部脉冲输入） p3.6 wr（外部数据存储器写脉冲输出） p3.7 rd（外部数据存储器读脉冲输出） 8 系统复位是任何微机系统执行的第一步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。 52 单片机的复位是由 reset 引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过 24 个振荡周期后， 52 单片机即进入芯片内部复位状态，而且一直在此状态下等待，直到 reset 引脚转为 低电平后，才检查 ea 引脚是高电平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码， 若为低电平便会执行外部程序。 2.2 传感器 在设计中,传感器是一个十分重要的元件,因此对传感器的选择也显的特别的重要, 不仅要注意其重力感应能力,还有考虑到与其相配置的各种电路的设计的难易度和设计 性价比等等. 传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用 传感器首先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确使用传感器至关重要，它 关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全 性。因此传感器外围电路的抗干扰能力是数据采集部分电路设计的关键环节。 传感器检测电路的功能是把电阻变化转变为电压输出，由于惠斯登电桥具有很多 优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决传感 器的补偿问题等，又因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的 影响容易相互抵消，所以在本设计中选用最终方案我们选择的是上海开沐自动化有限 公司生产的 ns-th1 系列称重传感器，额定载荷 20kg，该称重传感器均采用全桥式等 臂电桥。 传感器重力感应能力的选择可依据人体的大致体重、选用传感器的个数、传感器 安装的总重量、可能产生的最大偏载及动物重力等因素综合评价来确定。一般来说， 传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。但在实际使 用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在传感装置自重、动物踩上产生 的压力、及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证 传感器的安全和寿命。传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤重力传感器的各 个因素后，经过大量的实验而确定的。其公式如下： ck0k1k2(wmaxw)/n （2.1） 准确度等级 accuracy class c3 0.02 0.03 额定载荷 rated load kg 1、2.5、5、7.5、10、15 灵敏度 sensitivity mv/v 1.80.08 非线性 nonlinearity 0.02 滞后 hysteresis 0.02 重复性 repeatability %f.s. 0.02 蠕变 creep 蠕变恢复 creep recovery %f.s./30min 0.02 零点输出 zero balance %f.s. 1 零点温度系数 zero temperature coefficient 额定输出温度系数 rated output temperature coefficient %f.s./10 0.02 输入电阻 input resistance 415445 输出电阻 output resistance 349355 绝缘电阻 insulation resistance m 5000 供桥电压 supply voltage v 12（dc/ac） 温度补偿范围 temperature compensation range -10+50 允许温度范围 safe temperature range -20+60 允许过负荷 safe overload %f.s. 120 极限过负荷 ultimate overload %f.s. 200 四角误差 four corner error %f.s. 0.03 9 表一 压力传感器主要技术指标 综合考虑,本设计采用 sp20c-g501 电阻应变式传感器 ,其最大量程为100 kg.称重传感器由组合式 s 型梁结构及金属箔式应变计构成，具有过载保护装置。由于 惠斯登电桥具诸如抑制温度变化的影响，抑制干扰，补偿方便等优点，所以该传感器 测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点，广泛用于各种结构的动、静态测量及各 种电子秤的一次仪表。 c单个传感器的额定量程；w秤体自重；wmax被称物体净重的最大值；n 传感器所采用支撑点的数量；k0保险系数，一般取值在 1.21.3 之间；k1冲击 系数；k2重力传感器的重心偏移系数。本设计要求称重范围 30100kg，重量误差不 大于 5kg。 其测量原理：用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。当弹性体受力变形时，应 变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流 的变化。由于内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电 压可由下式给出： ein r4 r4 r3 r3 r2 r2 r1 r1 )42( 42 e rr rr out 2.3 继电器 继电器是一个总称还分为接触器、中间继电器和继电器组合就得到一个新东西， 比如用钟表和继电器组合得到时间继电器。 继电器是一种用途广泛的产品，广泛应用于家电产品，如空调器、彩电、冰箱， 被认为是一种最不可靠的电子元件，在整机可靠性设计中，把继电器、电位器、可调 电感器及可变电容器列为建议不用或少用的元件。但是，由于继电器在控制电路中有 独特的电气、物理特性，其断态的高绝缘电阻和通态的低导通电阻，使得其它任何电 子元器件无法与其相比，加上继电器标准化程度高、通用性好、可简化电路等优点， 所以继电器仍得以广泛应用。随着科技的飞速发展，继电器在程控通信设备中的使用 连接电缆 connect cable mm 3.8300 接线方式 method of connecting wire 输入 input（+）: red 输入 input（-）:white 输出 output（+）:green 输出 output（-）:blue 屏蔽 shield : yellow 2.2-3 压力传感器原理图 10 量还在进一步增加，所以，如何保证继电器的可靠性，满足整机系统的可靠性，成为 人们关注的焦点。 面对纷繁复杂的继电器产品，如何合理选择、正确使用，是系统开发、设计人员 密切关注并且必须优先解决的实际问题。要做到合理选择，正确使用，就必须充分研 究分析系统的实际使用条件与实际技术参数要求，按照“价值工程原则”，恰如其分 地提出所选用继电器产品必须达到的技术性能要求。在整机的可靠性设计中，要求合 理选用元器件。元器件的选择和控制是需要多学科知识才能完成的一项任务，一般应 由元件工程师、可靠性设计师、总体及电路设计师、失效分析人员共同完成。首先要 根据整机系统的重要程度、可靠性要求、所使用的环境条件及成本等项要求综合考虑 和选择。具体说来，大致可按下列要素逐条分析研究，确认所要求的等级以及量值范 围。选择时必须重视以下几个方面的要求。 2.3.1 继电器应用环境条件 气候应力作用要素，主要指温度、湿度、大气压力(海拔高度)、沿海大气(盐雾 腐蚀)、砂尘污染、化学气体和电磁干扰等要素。考虑到系统在全国各地各行业及自然 环境的普遍适用性，兼顾必须长年累月可靠运行的特殊性，系统关键部位必须选用具 有高绝缘、强抗电性能的全密封型(金属罩密封或塑封型，金属罩密封产品优于塑封产 品)继电器产品。因为只有全密封继电器才具有优良的长期耐受恶劣环境性能、良好的 电接触稳定、可靠性和稳定的切换负载能力(不受外部气候环境影响)。 2.3.2 温度对继电器的影响 继电器是怕热元件，高温可加速继电器内部塑料及绝缘材料的老化、触点氧化腐 蚀、熄弧困难、电参数变坏，使可靠性降低，所以，要求设计时使继电器不要靠近发 热元件，并有良好的通风散热条件。 继电器虽然是怕热元件，但对过低温度(如军用航空条件55)也不能忽视。低 温可使触点冷粘作用加剧，触点表面起露，衔铁表面产生冰膜，使触点不能正常转换， 尤其是小功率继电器更为严重。试验证明，对于有些按部标生产的国产小功率继电器， 虽然使用条件规定低温为55，但实际上在此条件下继电器根本无法进行正常转换， 建议在选择时要留有充分的余量，对于重要的军用电子整机，建议选用国军标产品。 2.3.3 低气压对继电器的影响 在低气压条件下，继电器散热条件变坏，线圈温度升高，使继电器给定的吸合、 释放参数发生变化，影响继电器的正常工作；低气压还可使继电器绝缘电阻降低、触 点熄弧困难，容易使触点烧熔，影响继电器的可靠性。对于使用环境较恶劣的条件， 建议采用整机密封的办法。 2.3.4 机械应力对继电器的影响 主要指振动、冲击、碰撞等应力作用要素。对控制系统主要考虑的是抗地震应力 作用、抗机械应力作用能力，宜选用采用平衡衔铁机构的小型中间继电器。电磁继电 器的簧片均为悬梁结构，固有频率低，振动和冲击可引起谐振，导致继电器触点压力 下降，容易产生瞬间断开或触点出现抖动，严重时可造成结构损坏，可动的衔铁部分 可产生误动作，影响继电器的可靠性。建议在设计中尽量采取防振措施以防产生谐振。 2.3.5 绝缘耐压 非密封或密封继电器的引出端外露绝缘子长期受尘埃、水气污染，导致其绝缘强 度下降，在切换感性负载时的过电压作用下，引起绝缘击穿失效。 11 2.4 硬件设计框图 门铃切 换装置 压力传 感器 ab 压力传 感器 cd 复位电 路 单 片 机 音频报警 装置 信息报 警装置 2.4-4 硬件电路设计框图 12 2.5 电路框图 开始 有人a 或 b 音频报警 内摄像头 c 或 d 摄像头 2 信息发送 按键 e 门铃 按键 f y n yyyy y 摄像头 1 y 13 2.5-5 系统工作框图 3 软件设计 3.1 系统软件设计 程序设计是一件复杂的工作，为了把复杂的工作条理化，就要有相应的步骤和方 法。其步骤可概括为以下三点： （1）分析系统控制要求，确定算法：对复杂的问题进行具体的分析，找出合理的 计算方法及适当的数据结构，从而确定编写程序的步骤。这是能否编制出高质量程序 的关键。 （2）根据算法画流程图：画程序框图可以把算法和解题步骤逐步具体化，以减少 出错的可能性。 （3）编写程序：根据程序框图所表示的算法和步骤，选用适当的指令排列起来， 构成一个有机的整体，即程序。 程序数据的一种理想方法是结构化程序设计方法。结构化程序设计是对利用到的 控制结构类程序做适当的限制，特别是限制转向语句(或指令)的使用，从而控制了程 序的复杂性，力求程序的上、下文顺序与执行流程保持一致性，使程序易读易理解， 减少逻辑错误和易于修改、调试。根据系统的控制任务，本系统的软件设计主要由主 程序、初始化程序、显示子程序、数据采集子程序和延时程序等组成。 3.2 系统程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void ms(uint xms) uint i,j; for(i=xms;i0;i-) for(j=110;j0;j-); sbit d1=p10; sbit d2=p11; sbit d3=p12; sbit d4=p13; sbit s1=p20; sbit s2=p21; sbit s3=p22; sbit s4=p23; sbit s5=p24; sbit s6=p25; 14 sbit s7=p26; void main() d1=0; d2=0; d3=0; d4=0; s1=1; s2=1; s3=1; s4=1; s5=1; s6=1; s7=1; while(!s7) if(s6=0) ms(30); if(s6=0) d1=1; s1=0; ms(1000); s1=1; d1=0; while(s7) if(s5=0|s4=0) ms(30); if(s5=0|s4=0) d3=1; d4=1; s1=0; 15 if(s2=0|s3=0) ms(30); if(s2=0|s3=0) d1=1; d2=1; s1=0; 4 设计感想 4.1 本设计在实际安装中的所遇到的问题 本设计是以压力传感器为输入，而不是以视频或热传感为输入。所以压力传感器 的安装位置是尤其重要的，必须安装在窃贼入室的必经之路上，使窃贼入室就肯定能 碰到压力传感器，以便使系统能启动。再者要考虑到门铃按键的安装位置和音频输出 的安装位置，这也是迷惑窃贼的一点使其以为本设计只是一个门铃而非一防盗系统。 通过多次的详细的实验证明将压力传感器的上附一块地板或者窗台装饰板，将附有传 感器的装饰材料装在窗台上或窗台下的第一块地板上或者从门入室的第一块地板上。 以上是第一道防线的即 a、b 的安装位置，同理 c、d 键是安装在贵重物品的存放 处附近这样可以更有效的利用压力传感器更有效的防盗。 备用电源的存在也是不可缺少的，本设计是对当代的盗窃案件的分析而产生的一 种新型防盗装置。可是现代的盗贼也是有一些科技手段的。通过对当代案件的分析得 出窃贼往往是入室之前先断电。所以备用电源的应用也是相当重要。 4.2 由传感器得到的感想 随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化， 传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性 价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中 对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器好比人体“五官”的工程模拟物， 它是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某 种可用信号输出的器件或装置本次设计中的压力传感器就是在以上仪器的基础上设计 而成的。因此，只有充分了解有关智能仪器、单片机、传感器以及各部分之间的关系 才能达到要求。 首先是传感器的精密度。课设时由于传感器发出的信号不是很稳 定，所以称重时误差很大。如果使用精密度较高的传感器，效果会好的多。 4.3 单片机和压力传感器 本设计由于要求必须使用单片机作为系统的主控制器,而且以单片机为主控制器的 设计，可以容易地将控制系统与传感技术结合在一起，组成新型的只需要改变传感器 就可以更新换代的“智能化监控报警系统” 。这种新型的智能的报警过程自动化、测量 结果的数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展。再则由于系统没有其 它高标准的要求，又考虑到本设计中程序部分比较大，根据总体方案设计的分析，设 计这样一个简单的系统，可以选用带 eprom 的单片机，由于应用程序不大，应用程序 16 直接存储在片内，不用在外部扩展存储器，这样电路也可简化。intel 公司的 8051 和 8751 都可使用，在这里选用 atmenl 生产的 at89sxx 系列单片机。at89sxx 系列与 mcs- 51 相比有两大优势：第一，片内存储器采用闪速存储器，使程序写入更加方便；第二， 提供了更小尺寸的芯片，使整个硬件电路体积更小。此外价格低廉、性能比较稳定的 mcpu，具有 8k8rom、2568ram、2 个 16 位定时计数器、4 个 8 位 i/o 接口。这些配 置能够很好地实现本仪器的测量和控制要求最后我们最终选择了 at89s52 这个比较常 用的单片机来实现系统的功能要求。at89s52 内部带有 8kb 的程序存储器，基本上已经 能够满足我们的需要。即由非电量（质量或重量）转换成电量的转换元件，它是把支 承力变换成电的或其它形式的适合于计量求值的信号所用的一种辅助手段。 按照压力传感器的结构型式不同，可以分直接位移传感器（电容式、电感式、电 位计式、振弦式、空腔谐振器式等）和应变传感器（电阻应变式、声表面谐振式）或 是利用磁弹性、压电和压阻等物理效应的传感器。 对压力传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单值对应，并有良好的线 性关系；有较高的灵敏度；能在较差的工作条件下工作；有较好的频响特性；稳定可 靠。 综上所述,本课题的主要设计思路是：利用压力传感器采集因压力变化产生的电压 信号，输送到单片机内，单片机根据输入信号的次序、给出相应的信号，发送到音频 输出视频驱动装置或者信息发送装置上。此外当家中有人无需报警系统工作时可将其 转换为门铃来用。 17 总结 随着集成电路和计算机技术的迅速发展，使电子仪器的整体水平发生巨大变化， 传统的仪器逐步的被智能仪器所取代。智能仪器的核心部件是单片机，因其极高的性 价比得到广泛的应用与发展，从而加快了智能仪器的发展。而传感器作为测控系统中 对象信息的入口，越来越受到人们的关注。传感器好比人体“五官”的工程模拟物， 它是一种能将特定的被测量信息（物理量、化学量、生物量等）按一定规律转换成某 种可用信号输出的器件或装置本次设计中的压力传感器是在以上仪器的基础上设计而 成的。因此，只有充分了解有关智能仪器、单片机、传感器以及各部分之间的关系才 能达到要求。 首先是传感器的精密度，它将直接影响压力传感器的准确度。如果使用精密度较 高的传感器，效果会好的多。其次是数据采集处理阶段，此阶段是对传感器发出的信 号进行量化、采集，主要分为信号放大、采集，然后进行 a/d 转换。该阶段需注意的 地方是对传感器输出的信号进行放大时，应选取合适的运算放大电路。最好是预先计 算好应放大的倍数，以便选取。还有就是进行数据处理时，选取适当的数据转换系数， 使输出满足