基于单片机的家庭安防监控系统设计

PAGEPAGEIV基于单片机的家庭安防监控系统设计摘要智能防盗系统集成了信息技术、网络技术、传感器技术、无线技术和模糊控制技术、现代信息网络和无线宽带网络平台、家用电器控制、家庭等技术。社区管理与服务作为一套由产品组成的智能系统，是一项技术性强、前瞻性强的新产品。随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警系统这时为人们解决了大部分问题。本文采用AT89C52单片机设计了一种红外热释电报警器。它通过传感器检测家庭安全隐患，并将检测结果发送到单片机，利用HC-SR501传感器通过单片机控制报警灯的启动和高音报警。报警主要由最小系统、从系统模块、报警模块和钥匙控制电路组成。当按下反按钮后，10秒后进入监控状态。当有人靠近时，感测到热红外信号并将其送回单片机。单片机立即报警。该报警器操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低。关键词：单片机；热释电红外传感器；防盗报警DesignofHomeSecurityMonitoringSystemBasedonSingleChipMicrocomputerAbstractIntelligentanti-theftsystemintegratesinformationtechnology,networktechnology,sensortechnology,wirelesstechnologyandfuzzycontroltechnology,moderninformationnetworkandwirelessbroadbandnetworkplatform,householdappliancescontrol,homeandothertechnologies.Oldenvironmentcontrol,homeusemonitoringandmonitoring,familysafety,homecommunication,homeentertainment,etc.Asanintelligentsystemcomposedofproducts,communitymanagementandserviceisanewproductwithstrongtechnologyandforesight.Withtheimprovementofscienceandtechnology,therapiddevelopmentofelectronicappliances,people'slivingstandardshavebeengreatlyimproved.Avarietyofhigh-endhouseholdappliancesandvaluablesareownedbymanyfamilies.However,therearemoreandmoreillegalelements.Thisisbecausethecriminalshaveseentheresultofmostpeople'slackofanti-theftawareness.Therefore,moreandmorehouseholdsareworriedaboutpropertysecurity.Thealarmsystemthensolvedmostoftheproblemsforpeople.Inthispaper,aninfraredpyroelectricalarmisdesignedbyusingAT89C52single-chipcomputer.Itdetectsthehiddendangeroffamilysecuritythroughsensors,sendsthetestresultstothesingle-chipcomputer,andusesHC-SR501sensortocontrolthestartofalarmlampandhigh-pitchalarmthroughsingle-chipcomputer.Thealarmmainlyconsistsofminimumsystem,slavesystemmodule,alarmmoduleandkeycontrolcircuit.Whentheanti-buttonispressed,itentersthemonitoringstateafter10seconds.Whensomeoneapproaches,thepyroinfraredsignalissensedandsentbacktothesinglechipcomputer.Thesinglechipcomputerimmediatelygivesanalarm.Thealarmissimpletooperate,easytounderstand,flexible,convenienttoinstall,highintelligenceandlowfalsealarmrate.Keywords:singlechipmicrocomputer;pyroelectricinfraredsensor;wirelessburglaralarm

目录摘要 IAbstract I1绪论 11.1研究背景 11.2研究意义 21.3研究现状 31.3.1国外研究现状 31.3.2国内研究现状 32总体设计思路 82.1方案选择论证 82.2设计思路 83硬件电路设计 103.1单片机最小系统 103.1.1AT89C52单片机 103.1.2电源电路的设计 143.1.3晶振电路的设计 143.1.4复位电路的设计 153.2从机系统模块设计 173.2.1红外热释电传感器 173.2.2放大电路的设计 223.3报警模块的设计 223.3.1发光二级管报警电路设计 223.3.2声音报警电路的设计 233.4按键控制电路 234系统软件设计 254.1主程序设计 254.2报警判断程序 275系统仿真 296总结与展望 31参考文献 32致谢 34附录 35附录1原理图 35附录2实物图 36附录3PCB图 37附录4程序 38PAGE171绪论1.1研究背景随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警系统这时为人们解决了大部分问题。但是市场上的报警系统大部分是适用于一些大公司的重要机构。其价格昂贵，使普通家庭难以承受。如果设计一种价格低廉，性能可靠、智能化的报警系统，必将在私人财产的防盗领域起到巨大作用。由于红外线是不可见光，隐蔽性能良好，因此在防盗、警戒等安保装置中被广泛应用。而本设计的电路包括硬件和软件两个部分。主要工作由热释电红外感应器完成信息采集、处理、数据传送经过单片机功能设定到达报警模块这一过程。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。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，软件是主要是工作的程序通过编写程序来控制输入的信号。从安全角度来看，智能小区安全系统可以绘制报警点的安全级别部署，并使用逻辑防止误报警；远程控制或键盘可用于系统、部署、退出、报警，系统自动确认报警信息。通过安装门磁铁和窗磁铁，防止报警管理中心控制室在该地区安装在家中，快速获得非法侵入的报警信号和房屋的安全。同时，在室内报警事件报警联动控制中，系统发出报警信息，同时自动打开房间的灯，启动报警等应急功能。当前，人民生活水平不断提高，安全工作在我们的日常生活中越来越重要。一套好的安全设备可以保护国家和个人财产免遭损失。1.2研究意义随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，人们的家居生活条件不断得到改善。由于当今社会城市化进程不断加快，城市人口膨胀，外来人口的增加，城市里建成了大量现代化小区。另外，加上煤气和家用电器设备使用中的不安全因素等，对居民的生命和财产安全构成了很大的潜在威胁。目前，传统的报警系统往往将采集到的场景图像传送到监控中心，工作人员可以根据这些图像判断是否存在非法入侵者。这种严重依赖人民防空的系统不利于降低成本，给企业带来巨大的财务负担。物联网、云处理等一系列高新技术也在迅速发展。人类致力于实现所有对象在因特网上的信息交换。这就要求新一代产品顺应科技发展的潮流，使信息资源能够在线共享。作为人民财产的监护人，报警器应该让报警信息实现远程、多重查询。这不仅有助于保护报警信息免受意外损失，而且便于工作人员在许多地方查看报警信息。迄今为止，市场上成熟的防盗报警产品是被动式、主动式、多技术复合型的。但是，前两种报警方式存在致命的缺点：虚警率高，而多技术复合报警方式虚警率低，这也是今后发展的主要方向。即便如此，我还是设计了被动报警器，因为很难突破目前成熟的产品水平，设计出一流的产品。我个人认为，设计无线报警的意义在于设计过程。在设计的过程中，我们将整合过去几年在学校所学到的东西，同时让我们自己明白我们的学习道路还很遥远。本课题旨在开发出能够准确检测是否有陌生人闯入居室、是否有发生火灾的入门级家居安防报警系统。该课题的研究，符合社会的需求，与同类的智能家居系统相比具有使用简单方便、价格低廉、安装简单等优点，具有广阔的市场前景，同时有利于更好的改善人们生活水平，保障家居人身和财产安全，是一项非常具有研究和开发意义的题目。本报警器适用于仓库、住宅小区等防盗报警。无人值守时，自动完成防盗报警任务。在某些情况下，自动报警的设计解决了无人值守的仓库、住宅楼等场所的保护问题，从而保护了制造商的资产和个人财产免受损失。该报警器可用于医院住院病人的有线呼叫，并可设置不间断电源。当电网被切断时，直流稳压电源可以安装在同一地点，以监控许多地方的安全状况。一旦发生盗窃，用指示灯显示相应的位置，并通过扬声器发出警报声。1.3研究现状1.3.1国外研究现状国外红外报警器大多采用先进技术，其功能也非常先进。包括被动式热释电红外报警、红外监控无线报警、超声波防盗报警、红外防盗报警、高灵敏度红外报警、触摸防盗报警等。目前，世界上使用最广泛的方式是主动红外反火总线报警主机，它具有技术成熟、可靠性高、易于扩展、操作简单、经济性好等优点。近年来，随着科学技术的深入发展，电子电器的迅速发展，人们的生活水平得到了很大的提高。许多家庭拥有各种高端家用电器和贵重物品。然而，非法成分越来越多。这是为了让大多数人没有足够的盗窃意识。盗窃现象并不少见。因此，越来越多的家庭担心财产安全。目前，警报正在为人们解决许多问题，但市场上的大多数警报都用于一些大型公司和金融机构，这些公司和金融机构的成本很高，人们通常无法接受。如果我们设计和生产一种廉价、灵敏、可靠的防盗报警器，它将在防盗和财产安全方面发挥更有效的作用。红外线是不可见的，具有很强的隐蔽性和保密性，在防盗、报警等安全设备中得到了广泛的应用。红外报警器大多采用国外先进技术，其功能也非常先进。它包括被动热释电红外报警器，这是本文的产品。还有红外监控无线报警、超声波防盗报警、红外防盗报警、高灵敏度红外报警、触摸延时防盗报警、触摸防盗报警、红外报警、红外声音第一报警等。此外，在电子防盗和人体检测领域，红外探测器价格低廉，技术性能稳定，深受用户和专业人士的欢迎。1.3.2国内研究现状国内的报警器基本都是以超声波、红外发射/接收以及微波等技术为基础。从单一封闭式、被动型安全防范模式向多元化、综合化、电控化以及红外报警处理方向发展。防盗报警产品的发展趋势，产品技术将在数字化、无限化、集成化核心前提下力求突破。在应用市场上，它将以更精细的方向和增长最快的住宅区应用为例。一些厂家表示，为居住区设计的定向窗帘和防宠物探测器成本低，安装简单，适合家庭使用的无线联网报警系统，以及居住区智能预防和报警的集成系统。所有产品都将是亮点。我国的安全防范行业是以现代科学技术为基础的多学科、多技术相互交叉的应用，并具有安全防范典型技术特征的新兴行业。经过二十多年的发展，行业产业规模快速提升。为规范管理并促进行业的发展，公安部门相继建立了专门的管理部门和标准、检测、产品认证等机构；并相继颁布实施了近100多个法规和标准，形成了完整的行业管理体系和标准体系，成为社会安全领域的重要组成部分。近年来，证券业发展迅速，年增长率在15%左右。直到2004年，工业总产值才超过500亿。每年建成和改造各类风险等级安全系统20多万个。建成各类风险等级安全保障体系100余万个，其中金融营业场所5万多个，居民小区1万多个，报警运营服务企业2000余家，用户100余万户。安保体系建设已从国家初期的重点部门扩大到公共场所、大型建筑、金融、交通、社区等各个领域。建立了各类风险等级的安全防范体系，每年防范和化解各类案件1万多起，直接经济损失4亿多人次。它对保障社会公共安全和人民生命财产安全发挥着巨大作用。高明亮（2018）研究并设计了一种智能化学生公寓监控系统,该系统集防盗、防火、节能以及日常显示于一体。系统采用红外探测器作为防盗报警信号和节电控制信号的输入探测器。烟雾传感器检测火灾发生。最后，通过远程通信将防盗、防火、节能等报警和控制信息传送到控制中心。同时，控制中心还可以对终端检测设备进行控制。经过反复试验，系统具有很好的实用性。贾波（2018）随着社会经济水平、计算机技术的不断发展,人们对居住环境、科技生活体验的要求越来越高,尤其是小区的安全问题,成为社会群众普遍关注的问题。在此基础上，对智能小区的报警系统进行了探索，从家庭安全报警、外围防范报警、闭路电视监控、停车场监控、停车场监控、停车场监控、停车场监控、停车场监控等六个方面阐述了智能小区安全系统的总体组成。然后重点分析了智能小区报警系统的管理、小区内呼叫、电子巡更监控管理。该系统的设计方法可以提高智能小区安全系统的设计水平。张瑞,周芸（2018）就是在这样一个技术背景下,提出了一种基于WiFi的智能报警监控系统的解决方案。为了解决传统多功能家庭安全报警系统操作困难、实时性差的问题，采用安卓手机作为遥控器，在局域网下设置多功能家庭安全报警系统硬件参数。收集和显示数据。系统由数据采集模块、无线网络模块、多功能家庭安全报警系统模块、报警模块、显示模块和远程终端控制模块组成，构成多功能家庭安全报警系统控制系统。该系统能有效地检测室内环境质量，用户可根据实际环境质量状况及时采取措施改善空气质量。章玉霞,刘梦君（2018）主要基于MSP430单片机和GPRS无线通信模块为智慧教室的安防设计的远程监测系统,文章介绍了从底层数据采集到单片机接收和处理的过程，然后通过AT命令控制GPRS通信模块将数据发送到指定的终端。实现了智能教室的实时、可靠的安全数据监控和记录。详细介绍了GTM900C单片机控制模块的数据传输过程，并进行了测试。分析了传输过程中的错误和丢包情况，完成了一个稳定可靠的智能教室安全监控系统体系结构。魏祎,邓鹏（2018）针对家庭住宅中危害的险情和人们对安全保障的迫切需要,设计了以STC89C52单片机为核心的高性价比、易于安装的家庭安防报警系统,实现了红外布防与撤防的设置、烟雾检测、红外防盗以及温湿度的检测和报警的功能。该安防报警系统采用GSM通信方式,当检测家庭环境中存在危险因素,可以通过传感器反馈到主控单元进行相应的处理,可以保证居住环境的安全性。张文轩（2017）针对现有智能家居安防系统的防盗报警、火灾、气体报警等子系统功能单一,误报率较高,缺乏与使用者的交互等不足,对智能家居安防系统做出了创新设计。以CC2530芯片作为环境监测和入侵检测子系统的核心,以SPCE061A单片机为语音识别子系统核心,配合WT7010芯片和ZigBee通信模块实现家庭安防系统的构建。本系统的优势在于既很好地实现了家庭的安全防护,又保证了用户拥有更加智能便捷的生活。车玮（2017）通过对家庭安全和舒适的全面的考虑下,不同类型的传感器用于监控家庭的各个方面，当出现异常情况时，使用单片机来控制警报。借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，家庭成员可以得到最直观的中文短信或电话形式，报警位置的情况直接反映在您的手机屏幕上，实现家庭化。智能监控。本部分主要介绍了GSM模块与单片机之间的连接控制。另一部分是家庭安全报警系统。当这两部分连接起来时，就可以实现一个大系统。刘元刚,熊刚（2017）为了解决传统的家庭防盗系统可靠性低、实时性差等问题,以STC89C52单片机、GSM短消息模块等为基础,设计了基于STC89C52单片机和GSM短消息模块的家庭安全报警系统。该系统将传感器检测、智能控制和移动通信技术相结合，构成了两层网络通信的安全防御。系统。当传感器检测到家庭环境异常时，通过声光报警、短信报警、拨号电话等方式通知户主或社区安全人员，实现防盗报警的目的。试验结果表明，该系统具有较强的家庭适应性，自动化程度高，工作可靠，能满足家庭防火防盗的需要，具有较高的应用价值。李进山（2017）利用ZigBee技术实现了智能家居系统内部控制节点的组网,在此基础上，设计了智能家居安全系统。红外热电传感器用于检测入侵，烟雾和气体传感器用于检测室内环境，如烟雾、一氧化碳等参数，ZigBee无线网络用于将传感器信号汇总到主控制器中。主控制器根据控制策略判断是否启动电话报警和打开和关闭窗口。实现家庭防盗、防火等安全功能。陈诚斌,苏凯雄（2017）致力于解决家庭安防、智能家居控制、远程视频监控、自动清洁控制问题。该机器人集自动巡航、自动清洗、远程陌生人报警、烟雾报警、火焰报警、远程视频监控、远程平台控制、远程机器人遥控、家电遥控学习、家电遥控等功能于一体。利用C/S仿真P2P技术，构建服务器和客户端与套接字通信。通过在家庭中建立各种形式的通信网络，可以实现对家庭网络上所有设施的控制和维护。其次，通过无线网络通信形成与外界的通信通道，实现与外界的信息通信，满足远程控制的需要。随着城乡居民生活水平的提高和住房条件的改善，人们对住房保障设施的需求越来越迫切。虽然国内外生产的用于住宅安全防范的报警装置种类繁多，但由于价格昂贵或质量低劣，大多数都是不可接受的，但真正符合我国国情和城市轨道交通需要的安全报警装置却很少。和农村居民。为此，在深入研究国内外各类报警装置的基础上，针对我国城乡居民点的实际情况，本着高能低价的设计思想，将相对简单廉价的传感信号的检测部分（前端控制器）和整个系统中相对复杂、价格较高的控制管理部分（中央控制器）分开，两者之间利用方便可靠的电话线路进行通讯,由一个中央控制器控制管理多个前端控制器，同时在中央控制器所在的小区，利用较大功率的无线报警探头,直接将信号传到中央控制器。中央控制器放在小区的管理值班部门,这样就能控制小区的安全，有更快速的反应，实际效果很好。

2总体设计思路2.1方案选择论证防盗报警系统的设计可以通过以下两种方案来实现：方案一：采用定点电话网络防盗报警系统，实现家庭防盗报警。该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成。一旦报警发生，报警信息即可由用户通过邮电通信网络即时远程传输到固定电话机，同时向接收报警中心报告。通过电子地图、数据库、计算机语音提示和现场监控，中央联网计算机可以显示其管辖下的派出所（巡逻队）的单位、地址、地点、发生时间和经验分布，并迅速动员警察部队进行快速处理。方案二：通过传感器检测家庭安全隐患，将检测结果发送给单片机，通过单片机控制报警灯和高音报警器的启动。相比之下，方案2可以满足我们的实时性和快速性要求，并且更简单和更有效。2.2设计思路根根据我国住宅建设的实际情况及相关方面的协调发展，结合国内外相关技术的发展，确定了满足住宅需求的住宅安全报警系统设计方案。对新时期居民的基本要求，真正实现了化学报警的要求。本安防报警系统利用单片机监控的传感器信号进行防盗判断并作出相应的响应，从而实现及时的响应措施，随时防止事故的发生。设计分为信号监测部分和信号处理部分两部分。信号监控部分是红外发生器和防盗器。本文介绍了报警器的主要功能特点和工作过程。具体结构框图（如图2-1所示）。图2-1防盗报警器总体结构图

3硬件电路设计3.1单片机最小系统系统的核心部分是单片机。本设计是通过常用的AT89C52单片机作为核心模块来实现报警控制。通过插脚控制声音报警电路和二极管发光电路。因此，有必要对AT89C52的管脚和功能以及部分晶体振荡器电路和多路复用电路的设计有一个详细的了解。3.1.1AT89C52单片机AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-52指令系统。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，但不可以在线编程（S系列的才支持在线编程）。主要功能特性：32个双向I/O口·256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz2个串行中断·可编程UART串行通道2个外部中断源·共8个中断源2个读写中断口线·3级加密位兼容MCS52指令系统·8k可反复擦写（>1000次）FlashROM低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能这里的控制器包括现场控制器和主控制器，它们的流程图见软件设计部分。I/O端口的编程实际上就是根据应用电路的具体功能和要求对I/O寄存器进行编程。具体步骤如下：（1）根据实际电路的要求，选择要使用那些I/O端口，用EQU伪指令定义其相应的寄存器；（2）初始化端口的数据输出寄存器，应避免端口作为输出时的开始阶段出现不确定状态，影响外围电路正常工作；（3）用作输入的I/O管脚，如需上拉，再通过输入上拉使能寄存器为其内部配置上拉电阻；（4）最后对I/O端口进行输出（写数据输出寄存器）和输入（读端口）编程，完成对外围电路的相应功能。图3-1AT89C52引脚图⑴电源引脚用于接入单片机的电源。VCC：40脚，连接（5V±10%）的电源。GND：20脚，接地。⑵输入/输出端口51系列单片机的可编程输入输出端口由4组8位组成，分别为P0、P1、P2、P3端口。每个端口有8个位（8个单片机的插脚），共32个。每一根引脚都可以编程。P0口：从单片机的第32引脚到单片机的第39引脚，8位双向输入和输出口线，名称为P0.0到P0.7P1口：从单片机的第1引脚到单片机的第8引脚，8位双向输入和输出口线，名称为P1.0到P1.7P2口：从单片机的第21引脚到单片机的第28引脚，8位双向输入和输出口线，名称为P2.0到P2.7P3口：从单片机的第10引脚到单片机的第17引脚，8位准双向输入和输出口线，名称为P3.0到P3.7当I/O端口用作输入端口时，有两种工作方式，即所谓的读端口和读针。在读取端口时，它实际上不是从外部读取数据，而是将端口锁存器的内容读取到内部总线中，并在执行某些操作或转换后将数据写回端口锁存器。只有当端口被读取时，外部数据才能被读取到内部总线中。上图中的两个三角形表示输入缓冲CPU将根据不同的指令发出读端口或读针信号来执行不同的操作。这是由硬件自动完成的，不用担心，然后读取引脚操作。否则，它可能会出错。为什么看上图，如果端口1锁存器的原始状态没有放在端口上，它可能是0q^1加上场效应晶体管门1的信号，场效应晶体管将接通到地上。低阻抗，即使管脚上的输入信号是1，由于端口的低阻抗，信号也会降低，因此读取后，附加的1信号可能不是1。如果先执行SET-1操作，则FET的截止脚信号可直接加到三态缓冲器中，以获得正确的读数。由于在输入操作中必须增加一个准备动作，这种I/O端口称为准双向端口。STC89C52的p0/p1/p2/p3端口用作输入时为准双向端口。接下来，我们来看看另一个问题。从图中可以看出，这四个端口之间还有另一个区别。除了p1端口外，p0p2p3端口还有其他功能。RST：重置输入。当振荡器复位时，应保持第一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。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。其中P3端口引脚的功能如表3-1所示：表3-1P3端口的引脚端口位第二功能信号名称P3.0RXD串行口的接受P3.1TXD串行口的输出P3.2INT0外部中断0P3.3INT1外部中断1P3.4T0计数器/定时器0P3.5T1计数器/定时器1P3.6WR写入外部控制寄存器控制P3.7RD读取外部控制寄存器控制⑶复位引脚复位是复位输入信号。对于AT89C52，当复位插脚连接的高电平超过约2us（即超过两个机器周期）时，可能会发生复位。复位引脚为第9脚。。⑷频率引脚用于提供单片机的工作时钟信号。XTAL1（19引脚）：具有输入到振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端的功能。XTAL2（20引脚）：具有振荡器的反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器的功能。外部振荡器被使用时，XTAL2不会被使用，这时XTALI接收振荡器信号。⑸储存器引脚引脚就是31脚，即存取外部储存器使能引脚。当=1时，系统内部存储器将会被使用；当=0时，系统使用外部存储器。⑹地址锁存使能ALE（30脚）：功能是在存取外部存储器时，送出一个将原本在P0的地址（A0~A7）信号锁存到外部锁存器IC，让PO空出来，以传输数据。程序存储使能（29脚）：读取外部存储器是它的功能。一般这个引脚连接到单片机的外部存储器（ROM）的引脚,当单片机要读取外部储存器的数据时，这时引脚会输出一个低电平信号。3.1.2电源电路的设计图3-2电源电路原理图电源是MCU和其他系统的一个模块。它为STC89C52提供5V电压。电源模块主要由电源基座DC、发光二极管、拨号开关KG和电阻器组成。设计了直流电源，使整个系统易于接入电力。其中，LED被用来提示人们知道电源已经接通。为了防止LED因过电流而烧坏，在电路中安装电阻器以保护电源模块并起到分压作用。一般情况下，LED的工作电压为1.7V左右，电源提供的电压为5V左右，单片机端口的最低按电流为8～12mA。如果没有保护电阻，恒流源可以用来供电，但恒流源比较复杂，所以使用更方便和简单。恒压源加保护电阻。恒压源方便，容易获得。根据公式计算分压器的电阻值。根据R=(U-Uled)/I，可以计算出保护电阻的电阻值范围为150Ω～660Ω，但由于LED的电压小于1.7V，为了保证安全，保护电阻的电阻值应为1000_。电路原理图如图3-2所示。3.1.3晶振电路的设计AT89C52的时钟引脚有两个，分别为XTAL1（Pin19）以及XTAL2（Pin18），XTAL1为振荡电路的输入端，XTAL2为片内振荡电路的输出端。8051时钟有两种方式：一种是片内时钟振荡方式，其中石英晶体和振荡电容需要连接在两个引脚外。振荡电容值一般为10pF~30pF，另一个为外部时钟模式，XTAL1接地，外部时钟由XTAL2引脚输入。在设计中使用片外石英晶体振荡的方式来对单片机提供时钟信号，图3-3晶振电路原理图此晶振电路设计中使用了30PF的电容和12MHZ的晶振来组成。电路原理图如图3-3所示，其中晶振的一端连接到反向放大器的输入XTAL1上，另一端连接到反向放大器的输出XTAL2上。引脚分别是18脚和19脚，两条引脚不分正负。晶振为AT89C52提供稳定的时钟脉冲信号，使单片机进行工作。3.1.4复位电路的设计由于在设计中只使用到了RST引脚，因此只对RST引脚进行说明，而对于另外的3个引脚则不进行详细的说明。当RST管脚复位在两个或两个以上机器周期内有效时，程序计数器在单片机复位后返回零，并且单片机的程序指针指向第一条程序，等待执行。在设计中使用上拉电平的方式来对单片机进行复位。通过某种方式,使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。复位方式是单片机的初始化操作。单片机除了正常的初始化外，当程序运行出错或由于操作错误而使系统处于死循环时，也需要按复位键重启机器。MCS-51单片机复位后,程序计数器PC和特殊功能寄存器复位的状态如表3-2所示。复位不影响片内RAM存放的内容,而ALE、在复位期间将输出高电平。表3-2PC与SFR复位状态表寄存器复位状态寄存器复位状态pc0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0~P3FFHSCON00HIP×000000BSBUF××HIE0×000000BPCON(0×××0000B)TMOD00H（1）（PC）=0000H表示复位后程序的入口地址为0000H，即单片机复位后从0000H单元开始执行程序；（2）（PSW）=00H，其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，表示复位后单片机选择工作寄存器0组；（3）（SP）=07H表示复位后堆栈在片内RAM的08H单元处建立；（4）P0口～P3口锁存器为全1状态，说明复位后这些并行接口可以直接作输入口，无须向端口写1。定时器/计数器、串行口、中断系统等特殊功能寄存器复位后的状态对各功能部件工作状态的影响。单片机在时钟电路工作以后,在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。图3-4复位电路原理图在设计复位电路系统时使用了分别使用了10K和1K的两个电阻器、一个10uf的电容器和一个按键。（1）在复位方法有上电复位电路和手动复位电路两种。本防盗报警器系统两种方法均有采用。（2）复位作用：系统正常工作前的初始化准备；程序运行错误时，重启系统；操作有误时，重启系统。（3）复位条件：当第9引脚连接高电平持续两个机器周期以上的时间会产生复位动作。3.2从机系统模块设计本设计的电路模块包括红外传感器电路、信号放大电路和无线收发电路等模块。下面具体介绍各个模块。3.2.1红外热释电传感器在自然界中，任何高于绝对温度（273度）的物体都会产生红外光谱。物体在不同温度下释放的红外能量波长不同，因此红外波长与温度有关。被动红外探测器有两个关键部件。一种是热释电红外传感器（PIR），它能将8~12um之间的红外信号转换成电信号，并能抑制自然界中的白光信号。因此，在被动红外探测器的警戒区，当人体没有移动时，红外探测器可以将红外信号转换成电信号。热释电红外传感器只感测背景温度。当人体进入警戒区时，通过菲涅耳透镜，热电红外传感器感应到人体温度与背景温度之间的差分信号。因此，红外探测器红外探测的基本概念是感测运动物体和背景物体的温度。差异。另一种装置是菲涅耳透镜，它有两种形式：折射和反射。菲涅耳透镜有两种功能：一种是聚焦，即在红外成像仪上折射（反射）热释电红外信号，另一种是将警戒区划分为若干亮区和暗区，使进入警戒区的运动物体能在红外成像仪上产生热释电红外信号。温度变化的形式，使PIR可以产生。改变电信号。人体的体温是恒定的，一般为37度，因此它会发出特定波长约为10微米的红外线。被动红外探测器的工作原理是探测人体发出的大约10微米的红外线。人体发出的约10微米的红外辐射通过薄膜滤光片增强并聚集在红外传感器上。红外感应源通常采用热电元件，当红外辐射温度变化时，会失去电荷平衡，向外释放电荷。后续电路经检测处理后可产生报警信号。（1）这种探头是以探测人体辐射为目标的。所以热释电元件对波长为10微米左右的红外辐射必须非常敏感。（2）为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用。（3）被动式红外探头由两个串联或并联的热电电池组成。另外，两个电极的方向相反。背景辐射对两种热电元件的影响几乎相同，这抵消了彼此的热电效应，因此探测器没有信号输出。（4）一旦有人进入检测区域，人体的红外辐射通过镜子的一部分聚焦，并由热电元件接收。但两种热电元件接收到的热量不同，热电能不同，不能抵消，通过信号处理发出报警。（5）菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。被动式热释电红外探头的优缺点：优点是本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。缺点是：（1）容易受各种热源、光源干扰（2）被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收。（3）易受射频辐射的干扰。（4）环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降，有时造成短时失灵。红外线热释电传感器的安装要求：（1）红外线热释电传感器应离地面2～2.2米。（2）红外线热释电传感器远离空调,冰箱，火炉等空气温度变化敏感的地方。（3）红外线热释电传感器和被探测的人体之间不得间隔家具、大型盆景、玻璃、窗帘等其他物体。（4）红外线热释电传感器不能直对门窗及有阳光直射的地方，否则窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。（5）安装探测器的天花板或墙要坚固，不能有晃动或震动。红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外热电传感器对径向运动最不敏感，但对横向（即垂直于半径的方向）最敏感。在现场选择合适的安装位置，避免红外探头误报警，获得最佳的检测灵敏度是非常重要的。SR501是一种基于红外技术的自动控制模块。采用德国进口lhi778探头设计。它具有高灵敏度、高可靠性和超低压工作方式。广泛应用于各种自动感应设备中，特别是干电池供电的自动控制产品中。（1）红外热释电传感器的介绍被动式红外热释电传感器是由传感探测元、场效应匹配器和干涉滤波器三个部分组成。其主要组成材料是由一种高热电系数，如钽酸锂和硫酸三甘钛等制成。一般2*1mm是它的大小规格。为了克服温升引起的误差，将两个探测器串联反极性，以便在热电红外传感器的探测器中安装一个或两个此类规格的探测器。探测元件会把接收到或者探测到的红外辐射转变为微弱的电压信号。要使信号能够发大，这时探头内的场效应管起到放大作用，把接收到的电压信号向外输出。具体设计如图3-5所示。图3-5双探测元热释电红外传感器被动红外热释电传感器的实物图如图3-6所示。图3-6红外热释电传感器实物图（2）菲涅尔透镜的介绍菲涅尔透镜(Fresnellens)，又名螺纹透镜，其中大部分是聚烯烃材料通过注射压力制成的薄片，有些是玻璃制成的。透镜的表面一边是光滑的，另一边是由小到大的同心圆。它的纹理是根据光的干涉和相对灵敏度和接收角的要求而设计的。通过将数个独立的截面安装在一个框架上从而制作出更轻更薄的透镜，这一想法常被认为是由布封伯爵提出的。孔多塞(1743-1794)提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。而法国物理学家兼工程师菲涅尔亦对这种透镜在灯塔上的应用寄予厚望。根据史密森学会的描述，1823年，第一枚菲涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔（PharedeCordouan）上；透过它发射的光线可以在20英里（32千米）以外看到。苏格兰物理学家大卫·布儒斯特爵士被看作是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。菲涅耳透镜的整体设计和制造是基于特殊光学原理的。其特点是在探测器前方产生一个“高灵敏区”和“盲区”的交替变化区，从而提高了热释电红外探测和接收的灵敏度。当有人通过透镜时，被动红外热释电传感器检测人体发射的红外辐射。此时，红外辐射不断地从一个区域进入另一个区域，即“盲区”和“高敏感区”。红外信号被接收，最后以不稳定脉冲的形式输入，有时。增强，有时减弱，从而增强其能量范围。菲涅耳透镜的物理图像如图3-7所示。图3-7菲涅尔透镜的实物图（3）热释电传感器工作原理HC-SR501热释电传感器与菲涅尔透镜配合使用能增加它的灵敏度和传感器的探测半径。探测半径变化了6m，从原来小于2m提高到大于8m范围。本设计的红外传感器采用双探测元的结构。其工作原理流程图如图3-8所示。图3-8热释电红外传感器工作的原理流程图热释电红外电路由探头、低频放大器和阈值电路组成。C1和R2用于稳定输入端的工作电压。为了稳定点信号，在输出端增加电压调节器。当人体移动到红外传感器附近时，它将检测人体移动信号，并将其采集。当电荷信号被FET放大时，输出电压必须先稳定C2和R1才能输出。最后，通过NPN对稳压后的高压进行一次变换，得到最终结果。OUT的输出信号是低电平信号。3.2.2放大电路的设计因为热释电红外传感器采集到的信号很小，仅1mV左右，NRF24L01无线模块不能把此时的信号传输出去，而且采集的信号频率也只有0.1~10HZ。如果想把接收到的信号通过无线模块发射出去，就必须经过高增益、低噪声和低频放大器放大。通常情况下，要求放大器的增益为60~70dB,同时带宽要达到0.3~7HZ。如图3-9所示为一个简单的放大电路，Vi和Vo分别是输入电压信号和输出放大的电压信号。图3-9放大电路图3.3报警模块的设计3.3.1发光二级管报警电路设计本电路的设计是为了控制电路中保护和应急的不同工作方式。按下保护键，30秒后进入监控状态。当有人靠近时，热红外信号被感应并送回单片机。单片机立即报警。当遇到特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。如图3-10所示。图3-10发光二级管报警电路图3.3.2声音报警电路的设计在单片机的I/O中，输出高电平和低电平。在P20、P21和P22中，LED灯分别连接，而在P23中，蜂鸣器与蜂鸣器连接，而在蜂鸣器中，8550三极管起开关作用。当三极管达到饱和时，它将驱动蜂鸣器工作。图3-11声音报警电路图3.4按键控制电路本电路的设计就是为了控制电路中布防和紧急状态下不同的工作形式，当按下布防按键后，30秒后进入监控状态，当有人靠近时，热释红外感应到信号，传回给单片机，单片机马上进行报警。当遇到特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。如图3-12所示。图3-12按键部分

4系统软件设计4.1主程序设计系统的设计需要对微控制器进行初始化，并在报警和其它外部设备开始运行前将其关闭。主程序使用查询模式，其流程图如图4-1所示。图4-1主程序设计流程图主程序：voidmain(void){ Delay_1ms(100); NRF24L01_Init(); Delay_1ms(100); Delay_1ms(100); Delay_1ms(100); while(1) { NRF24L01_Mode_RX(); NRF24L01_RxPacket(RxData); if(RxData==1) { led=0; buzzer=0; } else { led=1; buzzer=1; } Delay_1ms(50); }}

4.2报警判断程序产生脉冲信号，表明有人闯入监控区域。经单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路启动报警并继续报警，程序开始循环。图4-2报警判断流程图/******************红外报警处理**********************/ voidhongwai_dis(){ if(flag_alarm==1) //报警 { red=~red; //红灯报警 beep=~beep; //蜂鸣器报警 } if(flag_bufang_en==1)//准备开始布防 { green=~green; //绿灯闪 } if(flag_bufang==1)//确认布防 { green=0;//如果延时布防成功绿灯长亮 if(hw==1) //红外有输出 { flag_alarm=1; } }}

5系统仿真本设计通过利用Protel仿真，将所编写的程序进行编译（由于在Protel软件中没有专门用作红外线发射与接收的器件，所以在仿真电路图中以开关代替红外器件，其原理和效果是一致的）。本设计所实现的功能：打开开关S1，图中绿灯变亮，1分钟后系统进入布防状态，如图5-1所示。图5-1布防状态当有人闯入时，热释电红外传感器会检测到这个动作。设置在监测点的红外探头将人体辐射的红外光谱转换成电信号。放大器电路将其传输到AT89S52单片机。经单片机处理计算后，驱动报警电路发出报警信号，绿灯闪烁进入报警。状态，如图5-2所示。图5-2报警状态打开开关S2，红灯闪烁，进入紧急报警状态，如图5-3所示。图5-3紧急报警状态

6总结与展望本文完成了软硬件的主要功能模块的设计，为进一步的设计开发和功能扩展打下了良好的基础。整个系统主要由单片机芯片、热释电传感器、声光报警和按键组成。性能好，工作稳定，非常适合防盗报警领域！由于时间关系和层次有限，在设计上存在一些缺陷和不足，需要在今后的设计过程中加以改进。当然，防盗报警监控系统的开发也是一个实用的课题。为了使其产品化，它能经得起实际应用的严格测试，而且还要进行大量的深入细致的工作。而随着科学技术水平的不断提高，对住宅小区的管理体制必然会有越来越高的要求。为了提高灵敏度，降低误报率，可采用摄像机作为检测头，对采集到的信号进行处理和判断，再决定是否报警。如果系统收到报警信号，保安人员可以检查报警记录，以确定是否有人真正路过。随着人们对生活质量要求的不断提高，住宅小区物业管理系统的功能将日益完善。在新产品管理体系中，越来越多的人将体验到现代生活的气息。

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致谢本论文是在导师的谆谆教诲和指导下完成的，从选题、构思到定稿无不渗透着导师的心血和汗水；导师渊博的知识和严谨的学风使我受益终身，在此表示深深的敬意和感谢。这次写论文的经历也会使我终身受益，我感受到，做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程。没有认真学习和钻研，自己就不可能有研究的能力，就不可能有自己的研究，就不会有所收获和突破。希望这个经历，在今后的学习和生活中能够继续激励我前进。另外，还要特别感谢我的家人，他们时刻关心我，给我提供了学习的机会，时时刻刻为我鼓劲、为我加油，进而促使我不断成长和进步。同时，也要感谢寝室的室友以及所有关心我的朋友，感谢他们陪伴我走过了很多美好的时光，在我遇到困难时他们关心我、帮助我。在完成毕业论文的过程中，很多朋友都给了我无私的帮助和支持，在此表示由衷的谢意！最后，因本人水平有限，论文肯定还有不少不足之处，恳请各位老师批评指正，我希望可以有机会继续去完善，我将不断努力继续充实自己。

附录附录1原理图

附录2实物图（1）实物图（2）实报警图（3）布防图（4）待机图

附录3PCB图

附录4程序#include<reg52.h> //调用单片机头文件#defineucharunsignedchar//无符号字符型宏定义 变量范围0~255#defineuintunsignedint //无符号整型宏定义 变量范围0~65535#definekey_ioP1ucharkey_can;//红外热释电平时为0有输出为1sbitbeep=P2^3; //蜂鸣器定义sbitred=P2^2; //红色发光二极管定义sbitgreen=P2^1; //绿色发光二极管定义sbityellow=P2^0; //黄色发