基于单片机的红外防盗报警器的设计(学年论文).doc

湖南财政经济学院学年论文本科学年论文（设计）基于单片机的红外防盗报警器的设计系别专 业届 别班 级学生姓名学 号指导教师职 称二O 一 五 年 五 月1本科学年论文指导教师评阅表 题 目基于单片机的红外防盗报警器的设计学生姓名系专业学号评 分 项 目得分工作表现10%学习态度认真、遵守纪律、恪守学术规范认真开展实验、调研工作，数据真实可靠虚心接受指导，认真求教选题质量15选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求题目难易度题目工作量理论意义或实际价值文献综述10%能较全面的综述与本选题有关的主流学派，主要学术观点和成果，及其主要学术贡献和存在的不足文献综述写作规范、逻辑合理，篇幅符合要求主要阅读参考文献不少于15篇，其中外文不少于3篇摘要5%中文摘要能对全文进行简练的概括，语法正确，文句流畅研究方法、研究解决的问题，研究的结论（结果）明确英文摘能与中文摘要一致，符合英语规范能力水平25综合运用知识能力研究方案的设计能力研究方法和手段的运用能力外文应用能力文题相符成果质量35%写作水平写作规范篇幅成果的理论或实际价值综合运用知识能力学年论文评阅成绩（百分制）指导教师评语 是否同意答辩： 指导教师签名： 年 月 日注：优秀(10090)、良好(9080)、中等(8070)、及格(7060)、不及格(60)。湖南财政经济学院学年论文摘 要随着生活水平的大幅度提高,人们对住宅的需求进一步着眼于其质量、功能、服务等多方面。该设计采用单片机AT89C51为核心的红外报警，实现了系统的智能化控制，本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、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、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。同时它的信号经过单片机系统处理后利于跟PC机通信，便于多用户统一管理。【关键词】防盗报警器 单片机 红外传感器AbstractWith the living standards of a large margin, peoples demand for residential further focus on its quality, function, service and other 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 stable, 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 Single chip microcomputer Infrared sensor目 录1.前言12.基础知识介绍22.1 热释电红外传感器简单介绍22.2 PIR的原理特性22.3 AT89C51单片机简单概述33.系统硬件设计43.1声音报警电路43.2灯光警示电路53.3状态显示电路64.系统软件设计74.1主程序流程图74.2中断函数流程图75.结论9参考文献101.前言随着社会经济的发展，人民生活水平日益提高，如何保障财产安全成为社会普遍关注的热点问题，各种报警器设备涌入市场，但是其中有很多功能不完善、技术不成熟、达不到有效防盗功效，红外线报警系统技术目前应用较广泛的一种报警技术，通过单片机进行智能化控制，大大提高防盗的效率。 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1，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，主人在家走动时，都很容易失报和误报，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，同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。再者，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。综合以上报警器的不足，本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、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、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。同时它的信号经过单片机系统处理后利于跟PC机通信，便于多用户统一管理。12.基础知识介绍2.1 热释电红外传感器简单介绍热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件2。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。如图1示为热释电红外传感器的内部电路框图。图1 热释电红外传感器的内部电路框图2.2 PIR的原理特性热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。人体辐射的红外线中心波长为9-10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2-20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7-10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而输出电压信号3。2.3 AT89C51单片机简单概述AT89C51单片机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4。故此设计采用AT89C51。AT89C51的主要性能有：1)与MCS-51单片机产品兼容2) 4k字节在系统可编程Flash存储器3)1000次擦写周期4)全静态操作：0HZ24HZ5)三级程序存储器锁定6)32个可编程I/O口线7)两个16位定时器/计数器8)五个中断器9)可编程串行通道10)低功耗空闲和掉电模式11)看门狗定时器AT89C51的引脚结构如图2：图2 AT89C51的引脚结构图3.系统硬件设计该热释电红外传感器要正常运行要包括几种主要电路：声音报警电路，灯光警示电路和状态显示电路5。3.1声音报警电路如下图3所示：高音报警电路选用12V的高音喇叭作为报警装置，使用SS8050大功率三极管做驱动电路，当SPK为高电平时，三极管导通。反之则截至。本系统中经过软件设置使报警器真实模拟了声音频率均匀拉高，还原、再拉高的过程。形成频率在9761945Hz之间平滑递增的声音效果。实现报警器声音非常逼真6。图3 声音报警电路图3.2灯光警示电路如下图4所示：这里我们选用12V的炫目灯做灯光警示电路，因炫目灯在正常工作状态下电流比较大，所以这里我们选用使用继电器控制其开关的方案7。这里我们照样使用三极管驱动继电器工作。图4 灯光警示电路图并联在线圈的两端的是续流二极管，线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。当反向电压高于原件的反向击穿电压时，会把原件如三极管，等造成损坏。续流二极管并联在线两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。丛而保护了电路中的其它原件的安全。在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不是立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流二极管。3.3状态显示电路如下图5所示：本系统使用共阴极数码管做为状态显示电路，在正常无人非法闯入室内时数码管的DP点闪烁，若有人闯入数码管则显示E来提示有人非法闯入。图5 状态显示电路图在这里，串联的几个470欧电阻是限流电阻。因为数码管是由发光二极管按照一定的顺序排列制成的元件，每个发光二极管的内阻非常小，正常工作电流大致在1025mA,如不串入限流保护电阻，直接连接很有可能瞬间烧坏数码管。我们可以依公式来计算出限流电阻的阻值：R=U/I;其中U=5V,I=（1015）mA,可得R=330500欧。这里我们选用典型值470欧。10K电阻为上拉电阻，以保证P0口可以输出高电平。64.系统软件设计4.1主程序流程图如下图6所示:在开机后，单片机首先进行初始化，将数码管、高音警报器、炫目灯等外设关闭，同时将中断总允许位、外部中断0允许位和定时计数器T1开启，关闭外部中断1允许位和定时计数器T0。其中布防/撤防按键用来触发外部中断0，热释电传感器用来触发外部中断1，外部中断1允许位的开启与关闭由外部中断0来控制。方便对报警器进行布防与撤防功能。定时计数器T0用来控制高音报警器的发音频率以使其发出逼真的报警声；定时计数器T1用作延时函数。初始化完成后，若无中断请求信号，系统则使数码管的Dp小点闪烁。开始初始化DP点闪烁图6 主程序流程图初始化完成后，若布防/撤防按键第一次按下，则触发外部中断0，将外部中断1允许位打开，也就是说现在单片机可以接收传感器的信号并作出相应的动作，若传感器感受到在检测范围内有人活动，则将信号传输给单片机，触发外部中断1，使数码管显示E、同时炫目灯与高音报警器打开，实现声光报警功能。4.2中断函数流程图 下图图7、图8为中断函数流程图：外部中断0请求打开外部中断1允许位，并将数码管、高音报警器、炫目灯关闭。图7外部中断1请求数码管显示E，炫目灯开启。同时开启定时中断0允许位延时20S关闭各个外设定时中断T0请求T0重装初值、高音报警器取反图885.结论本设计采用KeilC51开发系统8，完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程，实现了对信号处理过程的编程和调试。它具有电路简单、功能齐全、性能齐全、性价比高等特点，是一种经济、实用的家庭防盗报警系统。本论文完成了软硬件主要功能模块的设计，为进一步设计开发及功能扩展打下了良好的基础。整个系统主要由AT89C51芯片、热释电传感器、声光报警、键控组成。性能好，工作稳定，非常适合防盗报警领域。由于时间关系和水平有限，设计中存在着一些缺陷和不足，还有待于在今后的进一步设计过程中不断完善。当然防盗报警监控系统的开发是一个实践应用性很强的课题，要使其产品化，能够经受住实际应用的严格考验，还要进行许多深入细致的工作。而且随着科技水平的不断提高，对智能住宅小区的智能管理系统必然会有不断增长的要求。为了提高灵敏度，减少误报率，可以采用摄像头作为探测头，将采集到的信号进行图像处理及判断后再决定是否报警。如果系统接收到报警信号后，保安人员可以通过查询报警记录来确定是否真有人经过。随着人们对生活质量要求的不断提高，智能住宅小区物业管理系统的功能也将日趋完善。在新的产品化的管理系统中，人