智能无线安防报警系统

目录1 绪论12 系统方案与论证22.1 方案论述22.2 方案比较23系统硬件设计33.1AT89C52 单片机简介33.2晶振电路43.3复位电路43.4报警及显示电路53.5 热释电红外传感器电路54系统软件设计64.1主程序设计64.2定时中断程序设计64.3 Proteus仿真电路图75 体会7参考文献9附录110附录2121 绪论 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现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。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：（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，很容易失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时若遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。还有，就闭路监控电路防盗系统而言：它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。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。 2 系统方案与论证 为了能够设计出一种制作简单、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、安全可靠红外线报警系统，本设计给出了二种方案。2.1 方案论述方案一：本红外防盗系统以AT89C51单片机为核心，外接热释电红传感器，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数。该设计包含如下结构：热释电红外传探头电路、报警电路、单片机、复位电路、LED显示控制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2.1总体设计框图所示：图2.1 系统框图方案二：该系统以单片机AT89C52系列为核心，采用红外线发射管和红外线接收管为发射和接收装置，由反相器芯片反相间接控制CPU工作。在CPU程序运行以后控制输出口电平使得蜂鸣器器与发光二极管组成的声光报警电路同时进行声光报警。系统原理框图如图2.2所示：图2.2 系统框图2.2 方案比较方案一使用的控制器为AT89C51单片机，方案二使用的控制器为AT89C52单片机，没有数据存储功能。与方案二的单片机相比较，AT89C51单片机功耗低，性能高而且成本不高，并且完全能够满足本方案的需求。综上所述，根据对二种方案的比较以及对设计的红外报警系统成本低廉，精确度较高，抗干扰能力强，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定的要求，选择方案一来设计本红外报警系统。3系统硬件设计3.1 AT89C52 单片机简介本设计的控制器模块选用AT89C52，AT89C52 是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM）256B片内RAM的低电压，高性能CMOS8 位微处理器。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的AT89C52 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C52单片机管脚如图3所示。图3.1 AT89C51电片机管脚图各管脚功能：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 门电流。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。P3 口也可作为AT89C51 的一些特殊功能口。P3.0：RXD（串行输入口）；P3.1：TXD（串行输出口）；P3.2：/INT0（外部中断0）；P3.3：/INT1（外部中断1）；P3.4：T0（记时器0 外部输入）；P3.5：T1（记时器1外部输入）；P3.6：/WR（外部数据存储器写选通）；P3.7：/RD（外部数据存储器读选通）。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。3.2晶振电路在防盗报警系统的时钟电路设计中XTAL1 和XTAL2 两部分分别代表了反向放大器的输入端口和输出端口。这个反向放大器能够配置成片内振荡器。即可能够采用石晶振荡，也可以通过陶瓷振荡。如果需要在系统中使用外部时钟源的驱动器件， 应该将XTAL2 的连接断开。由于单个机器的周期总共包含有六个状态周期，而每一个状态周期又能够划分为2 个振荡周期。因此，在一个完整的机器周期之中总共包含了12 个振荡周期，如果采用的是石晶振荡器，其振荡的频率是12MHZ 的话，那么单独一个振荡周期时间就是1/12us，那么一个完整的机器周期就是1us。图3.2 晶振电路3.3复位电路在报警系统的复位问题上，提供了两种方式。一种是上电自动复位，另外一种就是在系统外部通过按键进行手动复位。单片机运行过程中，在时钟电路进就能够完成复位工作。比如所采用的晶振频率是12MHz 的时候，那么复位信号所应该持续的时间不能够低于2us。在本文防盗报警系统的设计中，采用的是人为的在外部通过手动按键的方式进行系。图3.3 复位电路图3.4报警及显示电路针对声光报警实现，设计了一种实用化基于单片机AT89C51报警执行电路。此电路接受单片机传送来的电平信号，驱动声光报警从而达到报警效果。驱动电路通过P3.1口将高电平信号送至放大电路然后传给声音报警设备LS1（蜂鸣器），从而达到声音报警的效果。同时，当接检测到报警信号时，电路通过单片机向P3.0口发出低电平信号，D1D4的四个红色LED发光二级管被点亮，同时蜂鸣器发出声音，从而达到报警的效果。电路图如3.4所示：图3.4 报警及显示电路图3.5 热释电红外传感器电路在本设计中热释电红外传感器的电路是通过双探测员的模式来进行检测工作的。在VCC 的电源端通过分别通过C5 和R11 来保证警系统的电压处于稳定的状态，在传感器电路的输出部分也使用了稳压元件来稳固电路的信号。一旦系统探测到了人体所散发出的红外线警报， 所形成的点和信号通过FET 进行放大， 再通过C5 和R11 的稳压， 能够将输出信号转变成高电位， 最后通过NPN 的转变， 就会在OUT 处输入低电平。图3.5 热释电红外传感器电路4系统软件设计4.1主程序设计按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图4.1所示：图4.1 主程序工作流程图4.2定时中断程序设计手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图5.2所示：图4.2 中断服务程序工作流程图4.3 Proteus仿真电路图图4.3 Proteus仿真电路图工作原理：在电路正常工作时，P1.2口输出低电平信号，D5绿色发光二极管被点亮，表示电路工作正常。当有人闯入热释红外传感电路所探测的范围内时，红外探头将探测到信号，经过10s钟的延时，如果红外探头再次检测到信号。检测信号将经过放大电路转变成低电平信号送入单片机，此时P1.0接收到一个低电平信号，经过单片机内部电路的分析， P3.0口输出低电平信号，D1D4的四个红色LED灯将被点亮，同时，P3.1口输出高电平，经过电阻R11送到NPN三级管的基级，Q1导通，引起蜂鸣报警器发出声音报警，同时七段数码管也被点亮而显示数字，表明该地区发生了偷盗行为。当主人看到警情时，按一下开关S1，这时电路将停止报警，时隔一段时间，如果红外电路再次检测到信号时，报警电路进入再次的报警状态。5 体会课设的一周时间很快过去了，回顾这一周的经历，感到既忙忙碌碌而又碌碌无为。单片机课设任务布置之前，我没感觉到一点压力，因为平时我对电片机这门课非常感兴趣，在做单片机实验时我都会很快的完成，所以之前我觉得自己完成这们课程设计是件很简单的事情。但是当我拿到课设题目时才知道，原来这不是平时做实验时做几个跑马灯、LED屏显示几个数字那么简单，虽然他是单片机课设，但是他也用到了其他科目的好多知识，所以从我拿到题目的那一刻起，就转入了忙碌的备战状态，首先我对自己的题目做了适当的分析，然后我就转入图书馆，在图书馆借了一些与课设有关的书籍，同时在网上图书馆也下载了好多相关的资料，但是这么多的资料在短短的一周时间里要全部看完并且看懂显然是不可能的，所以我就对与题目有关的部分进行了重点的阅读，但是，理想很美好，现实很残酷。再看了三天资料后，我便开始在Proteus仿真软件上面画图，进行软件仿真。画图还算顺利，除了在找几个不长用的元件上面浪费了一点时间之外，其他的都进行的很顺利。但是在写程序时却遇到了极大的困难，因为我编程本来就是我的弱项，并且面对这么复杂的电路图，我真的是束手无策，面对这种情况，我只好又在书上面找一些相关的例子来进行学习，同时，我也和其他的同学进行了交流，但是我几乎熬完了所有的时间，最后还是没有完全写出来，只是实现了一部分功能，这时我才知道理论指导实践这句话的重要性，对于没有理论基础的实践成功的几率是屈指可数的，这也提醒我，在以后的学习中，不但要学好课本上面的知识，同时还要注意理论与实践的结合。总体来说，我对自己这一周的表现还算满意，因为这一周我过的很充实，我进了自己最大的努力。参考文献1徐爱钧，徐阳. 单片机原理与应用，机械工业出版社，20132郭天祥.51单片机C语言教程，电子工业出版社，2009：2182353求是科技8051系列单片机C语言程序设计完全手册，人民邮电出版社，2006：1221344张毅刚，彭喜元等新编MCS-51单片机应用设计，哈尔滨工业大学出版社，2003：75835于永，戴佳等51单片机C语言常用模块与综合系统设计实例精讲，电子工业出版社，2008：1781826张毅刚等单片机原理及接口技术，人民邮电出版社，2011：6568附录1主程序清单如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV IE,#81H ;CPU开放中断，INT0允许中断 SETB IT0 ;外部中断为边沿触发方式 MOV SP,#30H ;指针入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1 MOV P2,#00H ;P2口清零 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;监测输入信号，是否有输入信号 LA: ACALL DELAY ;延时消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次监测输入信号，若有输入信号转入报警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0B