基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)（學(xué)年論文

1、本科學(xué)年論文（設(shè)計(jì)）基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)系別專(zhuān) 業(yè)屆 別班 級(jí)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師職 稱(chēng)二O 一 五 年 五 月本科學(xué)年論文指導(dǎo)教師評(píng)閱表 題 目基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名系專(zhuān)業(yè)學(xué)號(hào)評(píng) 分 項(xiàng) 目得分工作表現(xiàn)10%學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真、遵守紀(jì)律、恪守學(xué)術(shù)規(guī)范認(rèn)真開(kāi)展實(shí)驗(yàn)、調(diào)研工作，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠虛心接受指導(dǎo)，認(rèn)真求教選題質(zhì)量15選題符合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)綜合訓(xùn)練基本要求題目難易度題目工作量理論意義或?qū)嶋H價(jià)值文獻(xiàn)綜述10%能較全面的綜述與本選題有關(guān)的主流學(xué)派，主要學(xué)術(shù)觀(guān)點(diǎn)和成果，及其主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)和存在的不足文獻(xiàn)綜述寫(xiě)作規(guī)范、邏輯合理，篇幅符合要求主要閱讀參考文獻(xiàn)不少于15篇，其

2、中外文不少于3篇摘要5%中文摘要能對(duì)全文進(jìn)行簡(jiǎn)練的概括，語(yǔ)法正確，文句流暢研究方法、研究解決的問(wèn)題，研究的結(jié)論（結(jié)果）明確英文摘能與中文摘要一致，符合英語(yǔ)規(guī)范能力水平25綜合運(yùn)用知識(shí)能力研究方案的設(shè)計(jì)能力研究方法和手段的運(yùn)用能力外文應(yīng)用能力文題相符成果質(zhì)量35%寫(xiě)作水平寫(xiě)作規(guī)范篇幅成果的理論或?qū)嶋H價(jià)值綜合運(yùn)用知識(shí)能力學(xué)年論文評(píng)閱成績(jī)（百分制）指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 是否同意答辯： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日注：優(yōu)秀(10090)、良好(9080)、中等(8070)、及格(7060)、不及格(60)。摘 要隨著生活水平的大幅度提高,人們對(duì)住宅的需求進(jìn)一步著眼于其質(zhì)量、功能、服務(wù)等多方面。該設(shè)計(jì)采用單片機(jī)A

3、T89C51為核心的紅外報(bào)警，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化控制，本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡(jiǎn)單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)處理后利于跟PC機(jī)通信，便于多用戶(hù)統(tǒng)一管理?！娟P(guān)鍵詞】防盜報(bào)警器 單片機(jī) 紅外傳感器AbstractWith the living standards of a large margin, peoples demand for residential further focus on its quality, function, service and oth

4、er aspects. The design using AT89C51 microcontroller as the core of the infrared alarm, to achieve the intelligent control system, the system uses the pyroelectric infrared sensor, the manufacture is simple, low cost, installation is more convenient, and the anti-theft performance is relatively stab

5、le, strong anti-interference ability, high sensitivity, safe and reliable. This anti-theft device is installed, not easily found by thieves. At the same time, its signal after the SCM system is conducive to communication with the PC, so that more users unified management.【Key words】The burglar alarm

6、 Single chip microcomputer Infrared sensor目 錄1.前言12.基礎(chǔ)知識(shí)介紹22.1 熱釋電紅外傳感器簡(jiǎn)單介紹22.2 PIR的原理特性22.3 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)單概述33.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)43.1聲音報(bào)警電路43.2燈光警示電路53.3狀態(tài)顯示電路64.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)74.1主程序流程圖74.2中斷函數(shù)流程圖75.結(jié)論9參考文獻(xiàn)101.前言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平日益提高，如何保障財(cái)產(chǎn)安全成為社會(huì)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，各種報(bào)警器設(shè)備涌入市場(chǎng)，但是其中有很多功能不完善、技術(shù)不成熟、達(dá)不到有效防盜功效，紅外線(xiàn)報(bào)警系統(tǒng)技術(shù)目前應(yīng)用較廣泛的一種報(bào)警技術(shù)，

7、通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行智能化控制，大大提高防盜的效率。 目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開(kāi)關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器1，但這幾種比較常見(jiàn)的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)：（一）壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器由于壓力板式安裝在墊子內(nèi)，當(dāng)主機(jī)停止工作，主人在家走動(dòng)時(shí)，都很容易失報(bào)和誤報(bào)，其可靠性低。（二）開(kāi)關(guān)式電子防盜報(bào)警器一般只有一個(gè)定點(diǎn)，有效范圍小，而且各種開(kāi)關(guān)也易壞，失報(bào)和誤報(bào)率就高，不可靠。（三）遮光式觸發(fā)防盜報(bào)警器在受到太陽(yáng)光照射就會(huì)引起誤報(bào)，同時(shí)如果由于風(fēng)吹窗簾的擺動(dòng)等遮住了光也會(huì)引起誤報(bào)，所以這種報(bào)警器的可靠性也不高。再者，就閉路監(jiān)控電路防盜系統(tǒng)而言：它的安裝線(xiàn)路復(fù)雜，而且

8、技術(shù)要求比較高，價(jià)格也比較昂貴，不利于廣泛利用。綜合以上報(bào)警器的不足，本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡(jiǎn)單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)處理后利于跟PC機(jī)通信，便于多用戶(hù)統(tǒng)一管理。2.基礎(chǔ)知識(shí)介紹2.1 熱釋電紅外傳感器簡(jiǎn)單介紹熱釋電紅外線(xiàn)(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件2。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線(xiàn)而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線(xiàn)能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓

9、信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。如圖1示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。圖1 熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖2.2 PIR的原理特性熱釋電紅外線(xiàn)傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測(cè)元件，在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線(xiàn)中心波長(zhǎng)為9-10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.2-20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7-10um，正好適合于人體紅外輻射

10、的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專(zhuān)門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線(xiàn)傳感器。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出電壓信號(hào)3。2.3 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)單概述AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案4。故此設(shè)計(jì)采用AT89C51。AT89C51的主要性能有：1)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容2) 4k字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器3)1000次擦寫(xiě)周期4)全靜態(tài)操作：0HZ24HZ5)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定6)32個(gè)可編程I/O口線(xiàn)7)兩個(gè)

11、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8)五個(gè)中斷器9)可編程串行通道10)低功耗空閑和掉電模式11)看門(mén)狗定時(shí)器AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)如圖2：圖2 AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)圖3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該熱釋電紅外傳感器要正常運(yùn)行要包括幾種主要電路：聲音報(bào)警電路，燈光警示電路和狀態(tài)顯示電路5。3.1聲音報(bào)警電路如下圖3所示：高音報(bào)警電路選用12V的高音喇叭作為報(bào)警裝置，使用SS8050大功率三極管做驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)SPK為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通。反之則截至。本系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)軟件設(shè)置使報(bào)警器真實(shí)模擬了聲音頻率均勻拉高，還原、再拉高的過(guò)程。形成頻率在9761945Hz之間平滑遞增的聲音效果。實(shí)現(xiàn)報(bào)警器聲音非常逼真6。圖3 聲音報(bào)警電

12、路圖3.2燈光警示電路如下圖4所示：這里我們選用12V的炫目燈做燈光警示電路，因炫目燈在正常工作狀態(tài)下電流比較大，所以這里我們選用使用繼電器控制其開(kāi)關(guān)的方案7。這里我們照樣使用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器工作。圖4 燈光警示電路圖并聯(lián)在線(xiàn)圈的兩端的是續(xù)流二極管，線(xiàn)圈在通過(guò)電流時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流消失時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于原件的反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)把原件如三極管，等造成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線(xiàn)兩端，當(dāng)流過(guò)線(xiàn)圈中的電流消失時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管和線(xiàn)圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。叢而保護(hù)了電路中的其它原件的安全。在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線(xiàn)圈的兩端

13、，當(dāng)電感線(xiàn)圈斷電時(shí)其兩端的電動(dòng)勢(shì)并不是立即消失，此時(shí)殘余電動(dòng)勢(shì)通過(guò)一個(gè)二極管釋放，起這種作用的二極管叫續(xù)流二極管。3.3狀態(tài)顯示電路如下圖5所示：本系統(tǒng)使用共陰極數(shù)碼管做為狀態(tài)顯示電路，在正常無(wú)人非法闖入室內(nèi)時(shí)數(shù)碼管的DP點(diǎn)閃爍，若有人闖入數(shù)碼管則顯示E來(lái)提示有人非法闖入。圖5 狀態(tài)顯示電路圖在這里，串聯(lián)的幾個(gè)470歐電阻是限流電阻。因?yàn)閿?shù)碼管是由發(fā)光二極管按照一定的順序排列制成的元件，每個(gè)發(fā)光二極管的內(nèi)阻非常小，正常工作電流大致在1025mA,如不串入限流保護(hù)電阻，直接連接很有可能瞬間燒壞數(shù)碼管。我們可以依公式來(lái)計(jì)算出限流電阻的阻值：R=U/I;其中U=5V,I=（1015）mA,可得R=3

14、30500歐。這里我們選用典型值470歐。10K電阻為上拉電阻，以保證P0口可以輸出高電平。4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序流程圖如下圖6所示:在開(kāi)機(jī)后，單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，將數(shù)碼管、高音警報(bào)器、炫目燈等外設(shè)關(guān)閉，同時(shí)將中斷總允許位、外部中斷0允許位和定時(shí)計(jì)數(shù)器T1開(kāi)啟，關(guān)閉外部中斷1允許位和定時(shí)計(jì)數(shù)器T0。其中布防/撤防按鍵用來(lái)觸發(fā)外部中斷0，熱釋電傳感器用來(lái)觸發(fā)外部中斷1，外部中斷1允許位的開(kāi)啟與關(guān)閉由外部中斷0來(lái)控制。方便對(duì)報(bào)警器進(jìn)行布防與撤防功能。定時(shí)計(jì)數(shù)器T0用來(lái)控制高音報(bào)警器的發(fā)音頻率以使其發(fā)出逼真的報(bào)警聲；定時(shí)計(jì)數(shù)器T1用作延時(shí)函數(shù)。初始化完成后，若無(wú)中斷請(qǐng)求信號(hào)，系統(tǒng)則使數(shù)碼管的

15、Dp小點(diǎn)閃爍。開(kāi)始初始化DP點(diǎn)閃爍圖6 主程序流程圖初始化完成后，若布防/撤防按鍵第一次按下，則觸發(fā)外部中斷0，將外部中斷1允許位打開(kāi)，也就是說(shuō)現(xiàn)在單片機(jī)可以接收傳感器的信號(hào)并作出相應(yīng)的動(dòng)作，若傳感器感受到在檢測(cè)范圍內(nèi)有人活動(dòng)，則將信號(hào)傳輸給單片機(jī)，觸發(fā)外部中斷1，使數(shù)碼管顯示E、同時(shí)炫目燈與高音報(bào)警器打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警功能。4.2中斷函數(shù)流程圖 下圖圖7、圖8為中斷函數(shù)流程圖：外部中斷0請(qǐng)求打開(kāi)外部中斷1允許位，并將數(shù)碼管、高音報(bào)警器、炫目燈關(guān)閉。圖7外部中斷1請(qǐng)求數(shù)碼管顯示E，炫目燈開(kāi)啟。同時(shí)開(kāi)啟定時(shí)中斷0允許位延時(shí)20S關(guān)閉各個(gè)外設(shè)定時(shí)中斷T0請(qǐng)求T0重裝初值、高音報(bào)警器取反圖85.結(jié)論

16、本設(shè)計(jì)采用KeilC51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)8，完成了程序模塊規(guī)劃及各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)與編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)處理過(guò)程的編程和調(diào)試。它具有電路簡(jiǎn)單、功能齊全、性能齊全、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。本論文完成了軟硬件主要功能模塊的設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及功能擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)。整個(gè)系統(tǒng)主要由AT89C51芯片、熱釋電傳感器、聲光報(bào)警、鍵控組成。性能好，工作穩(wěn)定，非常適合防盜報(bào)警領(lǐng)域。由于時(shí)間關(guān)系和水平有限，設(shè)計(jì)中存在著一些缺陷和不足，還有待于在今后的進(jìn)一步設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷完善。當(dāng)然防盜報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)實(shí)踐應(yīng)用性很強(qiáng)的課題，要使其產(chǎn)品化，能夠經(jīng)受住實(shí)際應(yīng)用的嚴(yán)格考驗(yàn)，還要進(jìn)行許多深入細(xì)致的工作。而且隨著科技水平的不斷提高，對(duì)智能住宅小區(qū)的智能管理系統(tǒng)必然會(huì)有不斷增長(zhǎng)的要求。為了提高靈敏度，減少誤報(bào)率，可以采用攝像頭作為探測(cè)頭，將采集到的信號(hào)進(jìn)行圖像處理及判斷后再?zèng)Q定是否報(bào)警。如果系統(tǒng)接收到報(bào)警信號(hào)后，保安人員可以通過(guò)查詢(xún)報(bào)警記錄來(lái)確定是否真有人經(jīng)過(guò)。隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，智能住宅小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)的功能也將日趨完善。在新的產(chǎn)品化的管理系統(tǒng)中