智能小区防盗报警系统设计

智能社区防盗报警系统设计目录摘

要 1引言 2正文 3一.系统构成及原理 3二.单片机控制红外线防盗报警系统总图框 3三.红外防盗报警系统的电路设计 41.微解决器及其任务 42.被动式热释电红外电路的设计 53.积极热释红外电路的设计 74.报警电路的设计 95.数据通信的设计 10四.部分程序代码 12五.结束语 16六.至谢 16七.参考文献 16摘

要本课件基于单片机控制红外线防盗报警系统的设计。红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分，本系统采用了热释电红外传感器，防盗性能比较稳定，抗干扰能力强，不易被盗贼发现，同时它的信号通过单片机系统解决后方便和ＰＣ机通信，便于多用户统一管理。该系统重要用于家庭防盗现场系统，整楼控制，通讯系统及社区总控报警通讯系统组成，本设计涉及硬件和软件设计两个部分，硬件部分涉及单片机控制电路、热释红外电路、报警电路、数据通信等部分组成。系统程序可以划分为以下几个模块：被动式红外感应电路的辨认程序、红外编码程序、红接受程序、报警程序、串行通信程序等几个部分。解决器采用51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。关键词红外光；热释电；声光报警；监控系统AbstractThiscoursewarebasedMCUinfraredburglaralarmsystem.Advancedinfraredtechnologyhasbecomeanimportantpartofscienceandtechnology,thesystemusesapyroelectricinfraredsensor,anti-theftperformanceisrelativelystable,anti-interferenceability,thievescannoteasilybefound,whileitssignaliseasilytreatedwithSCMSystemandPC-communication,tofacilitatetheunifiedmanagementofmultipleusers.Thesystemismainlyusedfordomesticsecurityon-sitesystem,theentirefloor,control,communicationssystemsandcellcompositionofthetotalcontrolofalarmcommunicationsystem,thedesignincludestwoparts,hardwareandsoftwaredesign,hardwarepartconsistsofMCUcontrolcircuitofpyroelectricinfraredcircuit,alarmcircuitanddatacommunicationscomponents.Systemprogramcanbedividedintothefollowingmodules:passiveinfraredsensorcircuitidentificationprocedures,infraredcodingprocedures,redreceivingprocedures,alarmprogram,serialcommunicationprogram,andseveralotherparts.Processorwith51seriesAT89C51,thewholesystemisunderthecontrolofthesystemsoftwaretowork.

KeywordsInfraredbrightnessSupervisorycontrolsystem引言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规定。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社区电子防盗系统。正文一.系统构成及原理防盗报警系统分别由探测器、区域控制器和报警控制中心三部分构成。其原理如以下系统图：二.单片机控制红外线防盗报警系统总图框系统以微解决器进行智能控制，随时检查是否有红外物体在所属区域活动，一但发现，立即进行声光报警，并将这一结果告知主监控系统，同时我们的红外感模块还能判别白天或黑夜进行工作。本系统框图如图1。三.红外防盗报警系统的电路设计下面我们就结合系统，进行各单元电路的设计：1.微解决器及其任务该系统我们选用51系列单机，AT89C51作为主CPU进行各项工作的解决。重要性能：和MCS—51产品兼容。2KB可重编程Flash存储器。耐久性：1000次写/擦除。2.7~6V的操作范围。全静态操作：0Hz~24MHz.2极加密程序存储器。128×8位内部RAM。15条可编程I/O引线。2个16位定期器/计数器。6个中断源。可编程串行UART通道。直接LED驱动输出。片内模拟比较器。低功耗空载和掉电方式。AT89C51有2KFLASH；128字节RAM；15条I/O引线；2个16位定期器/计数器；一个5向量2级中断结构；一个全双工串行口；一个精密模拟比较器以及片内震荡器和时钟电路。此外，AT89C51是用可降到0频率的静态逻辑操作设计的，并支持两种可选的软件节能工作方式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM、定期器/计数器、串行口和中断系统继续工作。掉点方式保持RAM内容，但振荡器停止工作，并严禁所有其他部件的工作直到下一个硬件复位。本设计红外的检测，CPU采用中断的方式进工作。当检测到所属区域发生变化时，中断口有信号变化，从面达成监测目的。用单片机的P3.2、P3.3两个端口。声光报警用P1.0口。串口通信用P3.0、P3.1和总控系统通信。系统硬件如图2。图2微解决器硬件图2.被动式热释电红外电路的设计此电路由热释电传感器(带菲涅尔透镜)，带通放大器，比较电路，光控电路和输出电路组成，组成框图如图3。图3被动式电路框图菲涅尔透镜的作用是将人体辐射的红外线聚焦、集中，以提高探测灵敏度。热释电传感器的功能是将人体辐射出为的特定波长的红外线检测到，并产生微的电信号。假如没有透镜，探测距离只有1~3米，使用菲涅尔透镜后一般能达成10米以上，因此菲涅尔透镜的作用相称重要。带通放大器，由于热释电传感器输出的电脉冲信号幅度很小，其频率约在0.3~10Hz左右，是属于超低频信号，因而，需要高增益低噪声、低频带通放大，进行高增益放大解决，才干送到下一级电路。放大增益约为70~75dB。比较器，为了有效克制噪声干扰，是提高模块的工作可靠性，减少误动作的概率，感应模块内设立了电压比较器。电压比较器一般采用双限窗口比较器，它有一个门限电，此值越大，抗干扰能力强，但灵敏度降度随之下降，此值小，易受干扰而产生误动作。当放大器的输出信号到比较器，其幅值达成比较器的门限值时，比较器输出脉冲信号。光控电路，该电路重要是运用光敏电阻对光敏感的特性，对输入到比较器的信号进控制，可灵活的让其工作在白天或者晚上，这样就很好的起到了光控的目的。输出电路，通过上述电路的解决后，在输了端就会满足，当有红外生物通过所属区域时，输出端就是表现为高电平；反之，就输出低电平，运用这一点，就可以很好的和微解决器接口。下图4为本设计的电路图:图4热释红外电感应原理图如图所示，左端D为热释电红外传感器，3脚为电源连接端，2脚为接地端，1脚为输出端。经1脚输出后，一方面需要一匹配电阻，约为47KΩ。再通过C147UF的电容耦合到放大器U1反相输入端，U1、U2组成带通滤波器和增益放大器，带通滤波器的下限截止频率由R4、C1决定，上限截止频率由R3、C5决定，放大的U1的增益由R5，R4决定（R5/R4），U2的增益由R9、R8决定（R9/R8），放大器的电压增益可以用放大倍数取对数得到（20LgAv），两级放大电路的总增益为70dB。电阻R3、R4、R6、R7组成偏置电路，将两能运放偏置电压设在1/2VCC上。R10、R11、R12、R13、W、D1、D2、U3、U4组成双限比较电路，比较的基准电压由R10、R11、R12、R13决定。U3的反相输入端设立为大于1/2VCC，耍U4的同相输入端设立小于1/2VCC，U2静态时输出为1/2VCC。此时，当红外传感器没有感到红外线时，放大器U2输出为1/2VCC，可推断，U3同相端小于反相端，输出低电平，同理可得U4输出也为低电平；当有红外线时，U2将会输出一个相对于1/2VCC的脉冲信号。当U2为正脉冲时，可分析，U3将会输出高电平，U4将会输出低电平；当U2输出为负脉冲时，U3将会输出低电平，而U4将会输出高电平，也就是说只有感应到红外线输出端都会有正脉冲输出，图中，D1、D2重要起隔立作用，防止当一个出现高电平时，被另一个短路掉。图C7、C8为电源退耦电容。电阻R23为光敏电阻，阻值是随着光的增强而减小的，此电路中，当晚上光线比较暗，阻值较大，U3、U4的门限值较高，检测到的红外线不容易得到输出，白天，光线较强，门限值减小，按正常设定报警，进而达成光控的目的。最后输出和单片机相接，实现智能控制。3.积极热释红外电路的设计积极式红外电路包含两个部分：一部分为红外发射电路；另一部分为红外接受电路。电路由红外发射部发出一束红外光，由红外接受电路检测出发出的红外光，正常情况对发对收不会发出报警，当有移动物体遮挡住红外光线时，接受电路不能接受到红外光，电路发出声光报警。从而达成防盗目的。发射电路，我们采用采普通红外发射管，试应用场合的不同，还可以采用大功率的红外发射管，以提高检测距离，由单片机C51来进行编码，硬件电路如图5。图中由P1.0口输出外电路接三极管配合红外发射管，进行红外线的发射。图5积极式红外发射电路红外发射也采用编码方式发射，以脉宽调制的串码作为红外信号传输。通常以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms，周期为1.125ms的组合表达二进“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms，周期为2.25ms的组合表达二进制“1”，其“0”、图6红外编码格式就这样发单独发射，采用调制的方式。将上图的编码格式调制在高频载波上面，这样不仅仅节省频带资源，同时利于远距离传送，提高抗干扰能力。我们的接受采用HS0038，它规定我们把发射码调制在38KHz的载波上面发射，所以我们在软件编程时要作一个38KHz的方波信号，同时要设计0.565ms、0.56ms、1.68ms的时间控制电路。接受电路用HS0038作接受。由于此电路内部已集成了滤波、AGC、解调电路，其输出就能判别逻辑“0”、“1图7HS0038内部结构图在本设计中，硬件采用图8所示：图8红外接受部分硬件图如图所示，红外接受头，接受到红外光，然后在内部滤波解调还原出编码信号，在本设计中，我们规定发射电路始终发射一逻辑“1”，那么经解调后，在1脚输出端输出脉宽为“1”的信号，一旦当检测不到“4.报警电路的设计当红外探测设备检测到有异常情况发生时，立即发出一段报警信息从单片机P1.0输出，让扬声器发出报警声，同时发光管发光，如图9所示：图9报警电路如图所示，单片机的P1.0口输出后加到三极管Q2的基极，Q2集电极接一继电器，发射极接地。当基极为高电平时，经倒相后集电极输出为低电平，继电器K线圈中有电流流过产生磁场，使开关K吸合，电源一方面通过R20加到蜂鸣器或扬声器相端，使之发声；另一方面通过R22加到发光二极管两端，使之发光。当单片机端口输出高电平时，三极管Q2截止，集电极输出高电平，继电器不被吸合，因此，蜂鸣器，发光管自然也不会发声，发光。电路中，二极管D2重要起一个隔立作用，使电流不要倒流。在程序中，我们只要让P1.0口输出不同频率的信号，在蜂鸣器中就会发不同的声音，发光管也不断的闪烁，进而达成声光报警的目的。5.数据通信的设计数据通信重要是运用单片机已有的串行口进行，本设计中重要是向主监控传信号，所以采用RS-232转RS-485形成一小型局域网，这样既简朴，又经济的网络，达成整个系统智能化。我们用C51单片机内部提的串行通信模块进行数据传输。该串口可以工作于同步和异步通信方式，当工作于异步时，它具有全双工的操作功能，也就是说，它可以同时进行数据的发送与接受，串行口内的接受器采用的是双缓冲结构，可以在接受到的第一个字节从接受寄存读走之前就开始接受第二个字节，串口的发送和接受操作都是通过特殊功能寄存器中的数据缓冲寄存器SBUF进行的，但在SBUF的内部，接受寄存器和发送寄存器在物理结构上是完全独立的。假如将数据写入SBUF，数据会被送入发送寄存器准备发送。假如执行SBUF指令，测读出的数据一定来自接受缓冲器，因此，CPU对SBUF的读写，事实上是分别访问2个不同是寄存器。它有四种不同的工作方式，我们在应用时，针对不同的需求，选择不同的方式。RS-232原是基于公用电话网的一种串行通信标准，推的最大电缆长度为15米，即传输距离一般不超过15M，也就是上面我们提到的RS-485这个概念，比如说，我们要在一个社区内建立多个防盗监控设备，规定各个端口都要入网，那么我们就不用简朴的用RS-323这个标准了，由于距离太近了，用RS-485则可解决。它的逻辑电平以公地为对称，其逻辑“0”电平规定在+3~+25V之间，逻辑“1”电平则在-3~-25V之间，因而它不仅要使用下负极性的双电源，并且传统的TTL等数字电路的逻辑电平不兼容，两者之间必须使用电平转换。这个电平转换可采用MAXIM公司的Max232、Max220、Max图10Max232结构图本设计的串行通信硬件电路如图11图11串行通信硬件电路如图所示，单片机的串口P3.0、P3.1分别为RXD、TXD，串行数据接受端，串行数据发送端。这两个端口不能直接和其它微处接口，必需通过中间的电平变换电路才行，也就是上述所示的Max23作为接口芯片，再通过9针的连接口传输，达成双向通信的目的。四.部分程序代码整个系统的程序也提成四个部分，被动式红外感应电路的辨认程序、红外编码程序、红接受程序、报警程序、串行通信程序等几个部分，如下为程序框图12和程序代码。图12a主程序框图b热释电红外报警程序框图C红外光发码程序d红外线解码程序框图如下为解码程序：说明：如下为红外线解码程序，解码重要是判断“0”“1”，我们在发码电路中，让其始终发“1”，这样在解码电路采用中断方式，用INT1下降沿中断，只要发生了中断，说明0.56ms的低电平已来到，我们在调1ms的延时，再检测是否为高电平，假如是说明已收到对方发射的红外光，假如不是，说明没收到红外光，也许发生险情，立即作出相应的解决(在程序处里时，我们连续检测三次，以确宝可靠性)。IN1EQUP3.1TMPEQU30HCOUNTEQU31HFLAGEQU32HIN：CLREAPUSHACCLCALLDEL//调1ms的延时MOVA，P3MOVR0，#02ANLA，R0CLRCSUBBA，#02MOVA，CADDA，FLAGMOVFLAG，AADDA，#1MOVCOUNT，A//判三次，都相同说明无异常情况MOVA，#03SUBBA，COUNTJNBC，YYYY：JZFLAG，XX//接受码假如为1，说明收到红外光则退出。LCALLBAOJIN//否则，收的编不为1，说明有情况发生，XX：POPACCRETDEL:MOVR7,#20//产生1ms的延时DEL1:MOVR6#,50DEL2:DJNZR6,DEL2DJNZR7,DELRET下面串口通信程序：晶体为12M，波特率为1200位/S，工作于方式1，当出现异常情况，向上级上01H。计数初值为：E8。START：MOVTMD，#20//设立定期器T1工作在方式2MOVPCON，#00/