家用防盗报警器设计

辽 宁 工 业 大 学单片机原理及接口技术 课程设计（论文）题目： 家用防盗报警器设计 院（系）： 电气工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： （签字）起止时间： 本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：电气教研室 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论文）题目家用防盗报警器设计课程设计（论文）任务该报警器可对仓库、商店、住宅门窗自动监测，当门窗被开、玻璃被砸碎时，报警器发出警报声，并显示位置。报警器可检测8点（门磁和振动监测），并有消音按键。设计任务：1. CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路）2. 门磁和振动传感器选择及接口电路设计3. 报警电路及消音电路设计4.程序流程图设计及程序清单编写技术参数：1报警器可检测8点，自动检测门窗撬开以及玻璃破碎等情况2工作电源220V设计要求：1、分析系统功能，选择合适的单片机及传感器，门窗状态检测电路设计等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在4000字以上。进度计划第1天 查阅收集资料第2天 总体设计方案的确定第4天 CPU最小系统设计第5天 门磁和振动传感器选择及接口电路设计第6天报警电路及消音电路设计第7天 程序流程图设计第8天 软件编写与调试第9天 设计说明书完成第10天 答辩指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要随着社会的不断发展，收入差距的不断加大，入室抢劫、偷盗也时有发生，面对如此治安问题，越来越多的家庭采用了家庭智能防盗报警系统。该系统需要检测门窗开启以及玻璃完整度并实现报警和显示报警位置。本文以单片机89C51为基础，设计了传感器接口电路、报警电路、消音电路，充分发挥了单片机体积小、可靠性高、经济性强等优点。本文设计了一种单片机进行远程控制的家庭防盗报警器。该系统能利用现有的电话网络随时实现异地监控家中的情况，并且家中发生危险情况时能及时将信息传递给主人，具有方便、安全的优点。由于该系统主要用于多点集中检测报警，故应能对受检测点进行巡回检测，为防止误报警，当检测到某点有盗情时，该系统应延时3秒钟后再检测一次，若确有盗情方可报警，并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门磁式振动传感器、红外线传感器，系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路。关键词：89C51单片机；防盗报警系统；门磁振荡电路；红外感应目 录第1章 绪论11.1防盗报警系统概况11.1.1题目的意义11.1.2系统功能介绍11.2本文研究内容1第2章CPU最小系统设计22.1总体设计方案22.2 CPU的选择32.3数据存储器扩展42.4复位电路设计52.5晶振电路设计62.6CPU最小系统图6第3章 输入输出接口设计83.1门磁振荡传感器的选择83.2消音电路83.3防盗报警输出接口电路设计93.4 显示电路9第4章 防盗报警系统软件设计114.1软件实现功能综述114.2流程图设计114.2.1主程序流程图设计114.2.2显示及报警流程图设计12第5章 课程设计总结13参考文献1414第1章 绪论1.1防盗报警系统概况1.1.1题目的意义现代居住环境中，邻里之间的来往越来越少，家庭生活隐秘性、封闭性越来越强，家庭只能防盗系统便成了现代化进程中不可或缺的重要组成部分。一般的防盗系统以其独特的特点使得不适合家用。家用防盗系统除了具备报警的功能，要检测破窗及破窗而入的功能。本文就是从单片机的功能强, 体积小, 可靠性高, 面向控制和价格低廉等一系列优点入手, 应用AT89C51设计了防盗报警系统1.1.2系统功能介绍由于该系统主要用于家庭防盗报警, 并且对报警点进行反复核查, 为防止误报警, 当检测到某点有盗情时, 该系统应延时3秒钟后再检测一次, 若确有盗情方可报警, 并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门磁式、振动式的功能开关量传感器, 系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路。1.2本文研究内容本文设计了一种单片机进行远程控制的家庭防盗报警器,该系统能利用现有的公共电话网络随时实现异地监控家中的情况,并且家中发生危险情况时能及时将信息传递给主人,具有方便、安全的优点。该报警器可对仓库、商店、住宅门窗自动监测，当门窗被开、玻璃被砸碎时，报警器发出警报声，并显示位置。报警器可检测8点（门磁和振动监测），并有消音按键。硬件电路设计有CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路）门磁和振动传感器选择及接口电路设计和报警电路及消音电路设计。软件设计有编程程序流程图。第2章CPU最小系统设计2.1总体设计方案为完成上述系统功能，选择和设计传感器和单片机控制电路组成防盗报警系统。此防盗报警系统可以用于宾馆、仓库、居民楼等场所，该系统可对监测点进行自动检测，一旦出现门窗破损、红外感应外体入侵等情况能立即报警，并指示被盗的地点编号。该防盗报警系统具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。门磁振荡检测声音电路CPULED显示图2.1 系统组成框图各部分电路功能及作用如下：门磁与振荡电路是家用防盗报警器必备的检测电路，具有检测灵敏，体积小，安装方便等优点，所以作为本次设计的首选检测电路。显示电路采用2个7位LED显示，可供显示32个检测点，从而明确显示事故发生位置，便于及时实施防盗工作。声音电路的设计采用蜂鸣电路，警报声音大，可提醒户主，警报还可对犯罪分子产生威慑作用。电源部分的设计是方便用户使用直接接220V交流电源即可使用。消音部分可采用按键式复位电路，避免检测电路误报时蜂鸣电路一直发声，造成影响。主机选用AT89C51单片机，P3口接入32组门磁与振荡检测电路并联电路组经过放大器与门电路接入。P1口连输出经芯片MC14543接2位LED数码显示器。报警蜂鸣电路接于P3.7口。晶振电路接于XTAL1 XTAL2口 ，复位电路接于RESET口 电源电路与VCC、GND连接。2.2 CPU的选择1、单片机选择AT89C51，其引脚图如图2.2所示。89C51是一个低电压、高性能的8位单片机，片内有4KB可反复擦写的只读程序存储器和128B的随机存期数据存储器。共有40个引脚，32个外部双向输入输出端口，同事含有两个外部中断口，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口。它既可以按照常规方式进行编程，也可以在线编程。图2.2 89C51单片机引脚图2、引脚结构VSS ：接地端。VCC：电源端。正常操作及对FLASH ROM编程和验证时接+5V电源。P0口：是双向8位三态 I/O口。在访问外部存储器时，可分时用作低8位地址线和8位数据线；在FLASH ROM编程时，它输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令。P0口能驱动8个LSTTL门电路。P1口： 是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。在对FLASH ROM编程和程序验证时，它接受低8位地址。能驱动4 个LSTTL 门电路。P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口。在访问外部存储器时，它送出高8位地址。在对FLASH ROM编程和程序验证时，它接收高8位地址和其他控制信号。能驱动4 个LSTTL 门电路。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，能驱动4 个LSTTL 门电路。RST： 复位信号输入端，高电平有效。当振荡器工作时，出现两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。ALE/PROG：地址锁存允许信号。PSEN:外部程序存储器选通信号。/E/A：访问内、外部程序存储器控制信号。接高电平时，CPU访问并执行内部程序存储器的指令，但当程序计数器值超过0FFFH时，将自动转去执行外部程序存储器中的程序。接低电平时，CPU只访问并执行外部程序存储器中的指令。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。2.3数据存储器扩展89C51片内有128B的RAM存储器，在实际应用中仅靠这128B的数据存储器是远远不够的。这种情况下可利用89C51单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据存储器。89C51单片机最大可扩展64KB RAM。本文中采用6264进行数据存储器扩展。6264是8K*8位静态随机存储器，采用CMOS工艺制造，单一+5V电源供电，额定功耗200mW，典型存取时间200ns，为28线双列直插式封装。6264与89C51的硬件连接图2.3所示。6264的片选线CE1接89C51的P2.7，第二片选线CE2接高电平，保持一直有效状态，6264是8KB容量的RAM，故使用了13根地址线。图2.3 89C51单片机系统扩展图2.4复位电路设计单片机储器单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST 引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST 引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。可见复位的时间和充电的时间有关，充电时间越长复位时间越长，增大电容或增大电阻都可以增加复位时间。为了保证系统可靠复位，在设计复位电路时，一般使RESET 引脚保持10ms 以上的高电平，单片机就能实现复位。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用手动复位方式。图2.4 复位电路图2.5晶振电路设计89C51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。晶振电路如图所示。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时原件，内部振荡器就产生自激振荡。定时原件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在533pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调作用。图2.5 晶振电路图2.6 CPU最小系统图图2.6CPU最小系统XTAL1 和XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。如采用外部时钟源驱动器，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。在闲置模式下，CPU 停止工作。但RAM定时器计数器串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。第3章 输入输出接口设计3.1门磁振荡传感器的选择门磁震荡传感器采用震动、触动、移动的全方位探测原理，一旦有警情发生，自动传送信号给主机，再次检查确认后立即报警，提供24小时全方位全天候的防护，防止包里侵入破坏门窗等。无线门磁传感器一般安装在门内侧上方，较小的部分为永磁体，用来产生恒定磁场。较大部分为主磁体，内有常开干簧管，当永磁体离开干簧管一定距离，门磁传感器产生信号。本文采用了思科瑞公司的D023型无线门磁震荡传感器。发射功率：30毫瓦工作电流：10毫安工作电压：12V 专用电。图3.1 门磁震荡器3.2消音电路当有警情发生时，报警器工作，产生蜂鸣，提醒户主。消音电路采用了电磁继电器，当555振荡器工作，电磁继电器自动启动，蜂鸣器工作。当手动开关断开，报警停止。3.3防盗报警输出接口电路设计显示电路采用MC14543芯片进行译码输出，2位可显示32个数字代表的32个监测位置。报警采用蜂鸣电路，可叫醒户主，采取防盗措施。利用555振荡器产生振荡，可使蜂鸣器发出声响，当打开开关时，报警停止。声音输出电路电路图3.2如下所示： 图3.2输出声音电路3.4 显示电路显示电路的主要作用是当发生入室偷盗时，会显示报警部位，给户主和警方以提示。当观察点1出现警情时，LED显示器会显示1，如果不同位置出现警情，LED便会轮流显示。动态扫面方式将所有LED并联在一起，由一个8位I/O口控制。动态LED显示的有点是功耗低，占用CPU及I/O线少，外接简单等。显示电路如图3.3。图3.3显示电路第4章 防盗报警系统软件设计4.1软件实现功能综述根据总体设计方案，防盗报警系统包括主程序、读数子程序、显示报警子程序主程序主要用来进行初始化，设置口地址和控制字，并对检测结果进行核对和控制读数子程序用来读取门磁振动检测电路的输入数据进行分析显示。显示报警子程序，利用芯片进行译码显示，转为BCD码后输出。4.2流程图设计4.2.1主程序流程图设计图4.1系统程序流程图主程序主要用来进行初始化，设置口地址及其控制字，并对检测结果进行核对，控制，其流程图如图4.1。4.2.2显示及报警流程图设计显示和报警子程序主要用于对所查找的报警点进行显示报警，其流程程序图如图4.2所示。图4.2显示及报警流程图第5章 课程设计总结本文设计了一种单片机进行远程控制的家庭防盗报警器。该系统能利用现有的公共电话网络随时实现异地监控家中的情况，并且家中发生危险情况时能及时将信息传递给主人，具有方便、安全的优点。由于该系统主要用于多点集中检测报警，故应能对受检测点进行巡回检测，为防止误报警，当检测到某点有盗情时，该系统应延时3秒钟后再检测一次，若确有盗情方可报警，并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器选用门磁振动传感器以及红外线传感器，系统终端部分选用音响报警电路及数码显示电路。主机选用AT89C5