智能家居防盗报警系统的设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业摘 要随着科技的飞速发展，人们的工作、生活中涌现出各种各样的科技产品，其中的电子产品更是花样繁多、遍及工作、生活的方方面面。智能家居防盗报警系统是近年来发展极为迅速、应用面极广的防盗报警控制系统，它具有控制能力强、操作方便灵活、可靠性高、适应能力强的特点。本文介绍了一款易于扩展的基于单片机的家居智能防盗报警系统, 用较低的成本实现家居的高安全性。主要由AT89C52单片机、热释电传感器、信号处理电路、蜂鸣器语音报警电路、LED显示电路等部分组成。系统主要功能是防盗报警,

2、它由热释电传感器作为探测器,将信号输入单片机中，判断是否有危情，若有则利用蜂鸣器报警。中断申请后再查询的方式使系统的误报率有效降低，并使系统的可靠性大为增强，因而在智能家居防盗报警系统中极具发展前景。本文给出了该家居防盗报警系统的硬件组成，阐述了系统工作方式，并给出主程序和子程序的流程图。关键词：单片机；防盗报警；传感器AbstractWith the rapid development of science and technology, all kinds of products emerge in peoples work and life including various elect

3、ronic products. The system of intellectual home anti-theft alarm is an anti-theft alarm control system which has developed very quickly in recent years and is applied widely.This characters of the system is the enough ability to control, convenient and flexible to operate, high reliability and adapt

4、ability.This paper introduces a set of intellectual home anti-theft alarm system based on microcontroller with lower cost to achieve the high-security home environment. It mainly consists of four parts which are the AT89C52, the pyroelectric sensor, signal processing circuit, alarming circuit by buz

5、zer,displaying circuit by LED and so on. The main function of this system is to alarm when the home is in danger. It uses the pyroelectric sensor as a detector,transports the signal into the microcontroller to tell whether the home is dangerous.If the home is in danger ,the system would alarm by buz

6、zer. Due to the design of the inquiries of interruption before the usage of query, the false alarm rate is reduced effectively and the reliability of the system is greatly increased,which is applied widely in the anti-theft alarm system of intellectual home. The paper gives the hardware components o

7、f the system, illustrates the work way of the system, and gives the flow chart of main program and subroutine.Key words: Microcontroller; Anti-theft Alarm; Sensor目 录 TOC o 1-3 u 1 绪论.11.1 智能家居防盗报警系统的国内外发展状况.11.1.1 智能家居防盗报警系统概述.11.1.2 智能家居报警系统的现状与发展趋势.11.1.3 智能家居报警系统在我国的发展情况.21.2 开发智能家居报警系统的现实意义和应用前景

8、.21.3 研究本课题的目的及意义.31.4 本文开展的主要工作.42 系统整体方案设计.52.1 系统概述.52.2 系统硬件要求及设计.52.2.1 系统硬件的要求.52.2.2 系统硬件的设计.52.3 系统软件要求及设计.62.3.1 系统软件设计要求及注意事项.62.3.2 系统软件设计.62.4 本章小结.73 智能家居防盗报警系统硬件设计.93.1 PROTEL概述.93.2 系统主控模块设计.103.2.1 AT89C52系列单片机介绍.113.2.2 主控电路的设计.113.3 信号采集部分的设计.133.3.1 热释电红外传感器介绍.133.4 信号处理部分的设计.153.

9、5 报警部分的设计.163.5.1 蜂鸣器介绍.163.5.2 报警电路.183.6 LED数码显示部分设计.193.7 键盘电路的设计.213.8 本章小结.224 智能家居防盗报警系统软件设计.234.1 汇编语言的介绍.234.2 系统主程序设计.244.3 系统子程序设计.254.3.1 报警子程序的设计. .254.3.2 键盘子程序的设计.264.3.3 时间子程序的设计.274.3.4 LED显示子程序的设计284.4 本章小结 .28结 论 .31致 谢.32参 考 文 献.33附录A 英文原文.34附录B 中文翻译.40附录C 电路原理图.45附录D 部分程序清单.461 绪

10、论随着我国国民经济和人民生活水平的不断提高，全国各地众多的现代小区如雨后春笋般涌现，各种高档用品（如汽车，电脑）也大量进入人们的生活。但各种不安全因素也不断出现，人为恶意侵害也正在增长（如入室盗窃抢劫）。这些都对人们的正常生活造成了不良影响，同时也带来了各种安全隐患。所以需要设计实现一种智能的家居防盗报警系统来最大限度的减小因此而产生的损失。1.1 智能家居防盗报警系统的国内外发展状况1.1.1 智能家居防盗报警系统概述住宅智能化系统的概念是从上世纪70年代末起源于美国，随后，欧洲、日本等国家住宅智能化也得到了飞速发展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在90年代末住宅智能化系统进入国内，但

11、其发展的速度非常快，全国已建立了一些具有一定智能化功能的住宅小区和家庭智能化住宅。智能家居防盗报警系统是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，通过实时监测让家居生活更加舒适、安全。智能家居防盗报警不仅具有传统的功能，提供舒适安全的生活空间，其提供的安全性更让人们的生活具有效率；将原本被动的、静止的结构转变为具有能动智慧的工具，帮助家庭实时监测有无可疑人物，优化人们的生活方式，甚至节约人力、财力和资金。智能家居防盗报警系统的基本目标是：实时监测家中是否有盗情，若有盗情出现时，可以利用单片机实现电话报警或者就在本地蜂鸣器语音报警。1.1.2 智能家居防盗报警系统的现状与发展趋势中国的

12、智能家居报警行业兴起于九十年代的末期。随着人民的生活水平越来越高，以及一浪高过一浪的房地产热潮，中国的智能家居报警行业取得了更加迅猛的发展并日益渗透到平常百姓的生活当中。现在人们的生活追求个性化、自动化，追求快节奏，追求充满乐趣的生活方式，家居要求的档次越来越高，生活家居要求一种人性化、智能化。智能电子技术在现实生活中的智能家居电子产品中得到广泛应用。特别是计算机技术、网络通信技术、信息控制技术的迅猛发展与提高，促使家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技己经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，智能化家居报警系统也正是在这种形势下应运而生的。智能家

13、居防盗报警系统的日渐兴起给人们的家居生活带来了全新的安全感受，利用智能家居防盗报警系统已成为一种趋势。1.1.3 智能家居防盗报警系统在我国的发展情况在我国，2000年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案中，将建设智能化小康示范小区列入国家重点发展方向。这必然促使智能化从智能大厦建设向智能化住宅小区，乃至向家居智能化方向发展，而智能家居防盗系统是智能家居必不可少的组成部分。建设部要求“到2010年，大中城市中60%的住宅要实现智能化”。到2010年，我国超过70%的家庭将有互联网入网设备，50%以上家庭会有多台上网设备。1999年，我国经贸委牵头，成立了家庭信息网络技术委员会。该委员会制订了

14、关于将家庭信息网络技术的体系研究和产品开发方面的国家技术创新专项计划。进入二十一世纪后，中国加快了网络家庭发展的步伐，许多厂商纷纷推出了数字家庭的样板间设想。自从2000年LG电子推出了世界上第一台通过互联网相连的“互联网冰箱”后，国内电子厂家纷纷跟进，在此情形下家居的安全因素已成为某些行业内关注的焦点。1.2 开发智能家居防盗报警系统的现实意义和应用前景 现阶段开发智能家居报警系统具有一定的现实意义。一方面由于众多的盗窃事件层出不穷，这就需要有一套良好的家庭报警系统来保护人们的物质财产。另一方面，现在市场上销售的报警系统，功能单一，报警方式简单，不能满足人们的要求 ，所以也呼吁更好的报警系统

15、出现。一般的防盗系统以其独特的特点使得不适合家用，其特殊性为：针对特殊的部门进行设计。目前，绝大部分的防盗系统都是针对银行或政府等部门进行设计，此类防盗系统大多只有一道性能很好、不易破坏的防盗门。然而，家用防盗系统除了必须具备的防盗门功能以外，还必须同时具备防止窃贼破窗而入的功能。为了保证银行存有的大量现金及政府部门存有很多机密文件，防盗系统必须具有很高的安全性，此安全性大大超过了普通家庭防盗的需要，系统的价格及维护成本也不易被老百姓所接受。此类防盗系统大多需要同时建立一个能够独立供电的体积庞大的备用电源系统，以防止主用电源被破坏时防盗系统瘫痪。这无法在家用防盗系统中实现。窃贼行窃时，只有选择

16、“破门”或“破窗”这两种方法之一，其特点如下：破门：窃贼破门的方法一般只有两个，其一：随身携带大量钥匙或其他开锁工具，用试探的方法打开门而不破坏门锁；其二：采用暴力的方式破坏门，此时一般采用的方法就是撬门，门变形以后门锁自然打开。破窗：此类方法较多发生在夜间或者主人外出的时间里。因此，只要能检测非正常开门或者非正常开窗，就能检测出是否有窃贼入室。基于以上原因，本文介绍一种适合家庭使用、安全性高且成本较低的防盗系统的设计方法。人类在追求高度物质文明的同时，更加追求环境绿色化、生活信息化，安全、舒适、方便、现代的家居环境已成为21世纪居家生活的象征。进入21世纪，日新月异的现代科技的力量，打破了传

17、统的时空界限，计算机网络和层出不穷的信息技术，改变了人类的生产、生活方式，科技正以超乎想象的速度深刻地影响着人类的思维必将受到信息技术的冲击和影响，传统住宅已不模式和生存状态。住宅作为人类生存的物质基础，能满足现代社会对其使用功能及其所能提供的环境的更高要求，未来住宅应是高科技与传统技术的有机融合体：不仅功能齐全、居住舒适、使用方便、而且安全节能，有益人类健康和自然生态环境。智能家居防盗报警系统是智能家居技术创新的必然趋势。20世纪80年代，信息技术飞速发展，特别是计算机互联网(取TERNET)技术、计算机集成制造技术(CIM)更是得到了惊人的发展，人类从此开始进入知识经济时代。从智能家居的发

18、展进程看，它经历了单一专用系统、多功能系统、部分集成系统、一体化的集成管理系统等几个阶段，每个阶段都是技术创新的成果。智能家居报警系统建设是智能家居的重要组成部分，而智能家居我国可持续发展战略的组成部分。我国人口众多，地大而物不博，以快速竭尽自然资源和恶化生态环境为代价的粗放型产业经济发展模式已不符合知识经济时代的要求。中国21世纪议程提出了我国人居环境可持续发展的总方向。在保持住宅产业高速增长的前提下，实现资源的综合利用和环境质量的不断改善，实现住宅产业可持续发展。智能家居首先着眼于人居环境的所有社会功能，着眼于现实与未来的平衡，在可持续发展方面起先导和示范作用；节约能源，节省建材和配套器材

19、等消耗型资源；以人为本，创造人与环境的和谐空间。总之，建设智能家居防盗报警系统具有时代的前瞻性，顺应了当今信息社会的潮流，对进一步提高居民生活水平和生活质量以及家居的安全性具有非常重要的意义。可见，智能家居防盗报警系统具有非常广阔的发展前景。1.3 研究本课题的目的及意义现代社会，商品经济竞争日益激烈，工作节奏不断加快。对于全身心狡入竞争的人们，家务工作方面必然力不从心，家居防盗报警因此就显得尤为重要。智能家居防盗报警系统可以提供智能警戒，使家庭主人对家居安全方面更放心。还提供舒适健康的环境，在没有人的情况下可以实时监视室内是否有可疑人物出现，增强了住户无人在家时的安全感，使人们能够全身心地投

20、入工作，从而提高生活质量。一切发明和创造都是为了人类的生活更加方便和舒适。住宅智能化控制的开发与建设是21世纪发展的必然趋势。由于信息技术的大力普及和应用，极大推动住宅小区智能化建设的进程，更为住宅小区智能化提供了可靠的技术保障，实施起来更加容易和简捷。智能家居报警系统系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化、个性化的独特魅力，它对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义。国家智能家居建设纲要对于智能家居报警系统的要求：住宅小区智能化系统示范工程功能要求，按不同标准，应分别做到以下功能：(l)出入口管理及周界防越报替；(2)闭路电视监控；(3)对讲与防盗门控；(

21、4)住户报警；(5)巡更管理；1.4 本文开展的主要工作本文共分四章，具体内容如下：第一章为绪论。主要介绍了家居防盗报警系统的现状及国内外的发展趋势，在我国的发展状况，家居报警系统研究的现实意义和应用前景，以及研究本课题的意义和目的。第二章为家居防盗报警系统的总体设计方案。指出智能家居防盗报警系统主要是利用人体感应模块进行单片机中断实现智能报警的功能。其次简述了硬件方案的要求及设计和组成框图，最后说明了系统软件设计的要求及方案的可行性。第三章为家居防盗报警系统硬件电路的具体设计方案。详细地介绍了AT89C51单片机和热释电红外传感器以及外围电路设计，包括传感器信号处理电路的设计、报警电路的设计

22、、LED数码管显示电路的设计。第四章为家居防盗报警系统软件的具体设计方案。首先对汇编语言作了详细的介绍，然后介绍了系统主程序的设计方案及流程图，最后介绍了各个子程序的设计方案及流程图。 最后总结了全文的工作。2 系统整体方案设计智能家居防盗报警系统的基本目标是，在家中安装检测设备实时监测是否有可疑人物，若有则利用单片机中断驱动蜂鸣器报警，智能家居防盗报警系统的开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况，根据我国住宅的实际情况及使用者的需要来确定的。2.1 系统概述人体感应模块主要采用热释电传感器PIR-D203S，当有任何人非法侵入传感器警戒范围内，传感器检测到人体移动时输出信号，再通过信号处

23、理电路，以使AT89C52产生中断，然后输出高电平使蜂鸣器鸣笛报警，同时显示电路记录非法侵入的时间。2.2 系统硬件要求及设计2.2.1 系统硬件的要求1.小区物业管理智能化系统的硬件有信息网络、计算机、公用设表和电子器材等。系统硬件应具有先进性，避免短期内因技术陈旧造成能不高和过早淘汰。2.在充分考虑先进性的同时，硬件系统应立足于用户对整个系统的应优先选择先进、适用、技术成熟，最大限度地发挥投资效益。3.无论是系统设备还是网络拓扑结构，都应具有良好的开放性。的是实现设备资源和信息资源的共享。因此，单片机本身应具有提供标准接口，用户可根据需求，对系统进行拓展或升级。4.单片机选择和相关产品的选

24、择要以先进性和适用性为基础，兼容性.系统设备应优先选择根据己有国际标准设计、生产的标准化设兼容性差造成系统难以升级或拓展。5.随着社会的不断发展和进步，住宅小区物业管理智能化系统的化程度会不断扩大和提高，用户的需求会不断变化。因此，系统的硬件应具有可升级性1。2.2.2 智能家居防盗报警系统总体结构如图2.1所示。主要包括中央控制器、人体感应模块、信号处理模块、蜂鸣器报警模块、LED 显示模块。键盘开关主要用来控制该系统处于何种状态以及对时间的调整和时间的显示。人体感应模块采用红外热释电传感器采集的信号，信号经处理电路，产生低电平使单片机产生中断，然后单片机I/O口输出高电平驱动压电式蜂鸣器鸣

25、笛报警，同时记录报警的时间。89C52CPU人体89C52CPU人体感应模块信号处理键盘控制显示电路报警电路.图2.1 系统硬件总体结构框图2.3 系统软件要求及设计2.3.1 系统软件设计要求及注意事项系统软件是智能家居防盗报警系统的核心，它的功能好坏直接关系到系统的水平，因此对该系统软件设计要求如下：(1)系统软件应具有很高的可靠性和安全性；(2)系统软件应具有功能上的可扩充性。另外系统软件是根据系统的控制功能而设计的，在本系统中，软件设计应注意以下几点:(1)软件结构按功能要求模块化，子程序化，便于调试，链接与修改。(2)合理分配引脚，合理使用中断。(3)程序存储区和数据区要合理规划，既

26、要节约存储空间，又要使程序简单。(4)编写程序注意规范化，适当作出注释，以便于交流。(5)采用必要的软件抗干扰措施，提高系统运行的可靠性2。2.3.2 该系统软件采用汇编语言开发,主要由查询和中断两部分组成。开机后，在主程序中完成对各寄存器、存储单元、定时器、各中断源、串口波特率设置及I/O口的初始化，通过判断各端口的状态产生不同的标志，分别调用不同的处理子程序，实现控制任务，其中包括三个主要子程序:(1)报警子程序。判断是否报警，采用蜂鸣器进行语音报警。 (2)延时子程序。传感器检测有信号输出时，系统需要进行判断是不是有可疑人物出现，即通过延时检测，如果传感器继续输出信号，则进行报警3。(3

27、)显示时间子程序。若有可疑人物出现，单片机报警并记录其时间。主程序流程图如图2.2所示。布防开布防开？开始有中断？延时P3.2=0？蜂鸣器报警记录报警时间结束系统初始化 否否是是是是否否否否是是 图2.2 主程序流程图2.4 本章小结本章首先说明了系统的总体方案，指出智能家居防盗报警系统主要是利用人体感应模块通过单片机中断实现智能报警的功能。其次简述了硬件方案的要求及设计和组成框图。本章的最后说明了系统软件设计的要求和方案的可行性以及程序设计流程图。3 智能家居防盗报警系统硬件设计智能家居防盗报警系统由红外热释电传感器、蜂鸣器和主控单片机组成，键盘开关主要用来控制该系统处于何种状态以及对时间的

28、调整和时间的显示。红外热释电传感器采集的信号经处理电路，产生低电平使单片机产生中断，单片机I/O口输出高电平驱动压电式蜂鸣器鸣笛报警，同时记录报警的时间。该设计的硬件电路主要采用Protel 99SE软件来绘制的。3.1 PROTEL概述电路设计自动化EDA指的是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成。如电路图的绘制，印刷电路板文件的制作执行电路仿真等设计工作。随着电子工业的发展，大规模、超大规模集成电路的使用是电路走线愈加精密和复杂。电子线路CAD软件产生了，PROTEL是突出的代表，它操作简单、易学易用、功能强大。Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的

29、设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源-地层和16个机加工层。一、Protel 99 SE的系统组成按照系统功能来划分，Protel99SE主要包含以下俩大部分和6个功能模块。1.电路工程设计部分(1)电路原理设计部分（Advanced Schematic 99）：电路原理图设计部分包括电路图编辑器（简称SCH编辑器）、电路图零件库编辑器（简称Schlib编辑器）和各种文本编辑器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路原

30、理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。(2)印刷电路板设计系统（Advanced PCB 99）：印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器（简称PCB编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLib编辑器）和电路板组件管理器。本系统的主要功能是：绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。(3)自动布线系统（Advanced Route 99）：本系统包含一个基于形状的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，以实现PCB设计的自动化。2.电路仿真与PLD部分(1)电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99）：电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信

31、号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。(2)可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99）：可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。(3)高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）：信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。二、Protel99

32、SE 的功能特性:1.开放式集成化的设计管理体系；2.超强功能的、修改与编辑功能；3.强大的设计自动化功能4。3.2 系统主控模块设计防盗报警系统主要用于当发现有人非法侵入(如盗窃、抢劫)，及时发出报警信号，使住户的家庭免受侵害。1.防盗报警系统的设备组成：防盗报警系统设备包括、人体移动探测器（人体感应模块）、布防开关、单片机控制器、报警蜂鸣器及显示电路等。防盗报警系统的防护区划分:防盗报警的防护区域为住宅内区域防护。住宅内区域防护是指在住宅室内人们活动的区域，如住宅重要的房间、主要的通道等。2.防盗报警系统工作状态的设定：防盗报警系统的工作状态有两种，即布防状态、撤防状态可以跟据需要对防盗报

33、警系统的工作状态进行相应设定。1)布防状态:适用于家中无人时，住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器、红外/微波双鉴器)设防。当有任何非法侵人时，可被各种探测器发现，通过单片机中断控制进行控制报警扬声器(警铃)，以警示小区物业保安部门。2)撤防状态:撤防状态适用于家中有人活动时。住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器、红外/微波双鉴器)撤防，这样可以保证家人在家的正常活动而不会触动报警。3.2.1 ATAT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司

34、的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。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，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。AT89C52单片机各引脚图如图一所示：图3.1 AT89C52单片机引脚图单片机是典型的嵌入式系统，从体系结

35、构到指令结构系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的，能最好的满足面对控制对象，应用系统的嵌入，现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。因此，单片机是发展最快，品种最多，数量最大的嵌入式系统5,6。3.2.2 主控电路的设计选用AT89C52单片机作为主控制器，如图3.2所示。P3.2(INT0)连接防盗探测器即红外传感器，用来检测盗情，如果盗情发生，触发外部中断INT0。P1.0连接蜂鸣器报警电路，实现语音报警。P2.3连接控制开关，通过实时查询P2.3的状态来决定单片机工作在何种状态，如果P2.3输入高电平，则整个防盗报警系统处于布防状态，一旦有中断响应就使P1.0输出高电平启动蜂鸣器报警，否则

36、处于撤防状态。P1.0连接蜂鸣器报警电路。P2.3、P2.2、P2.1、P2.0设置四个输入开关，P2.3是用来设置报警系统工作在何种状态，当P2.3输入高电平时（开关断开）系统处于布防状态即一旦有外部中断申请单片机就启动蜂鸣器报警；当P2.3是低电平时，单片机工作在测防状态。P2.2是用于控制显示时钟（时、分）还是显示报警时间的，当P2.2输入是低电平时（即开关闭合）就显示蜂鸣器报警时间，否则就显示时钟。P2.1,P2.0使用来进行对时间的调整，一旦系统复位，时间是从00时00分开始计时，需要对时间进行调整，P2.1是用来调分，P2.0是用来调时的。CPU向字段输出口（P0口）送出字形码时，

37、即P0口的D1-D8用于控制段码输出，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于电源端，而这一端是由AT89C52的P2.7-P2.4口控制位码输出，即控制数码管的公共极 （电源端）。因此就可以通过AT89C52的P2口控制显示哪一位数码管。 AT89C52采用上电自动复位电路，在加电瞬间电容通过充电来实现。在通电的瞬间，电容C1通过电阻R9充电，RST端出现正脉冲，用以复位。只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就完成了系统的复位初始化。X2(18脚)接外部12MHz晶体和微调电容的一端。在AT89C52片内，它是振荡电路反相放大器的输出端

38、，振荡电路的频率就是12MHz晶体的固有频率。若需采用外部时钟电路，则该引脚悬空。要检查AT89C52的振荡电路是否正常工作，可用示波器查看X2端是否有脉冲信号输出。X1(19脚) 接外部12MHz晶体和微调电容的另一端，在片内，它是振荡电源电路反相放大器的输入端，在采用外部时钟时，该引脚输入外部时钟脉冲。图3.2 单片机主控电路3.3 信号采集部分的设计3.3.1 热释电红外传感器介绍热释电红外传感器为90年代出现的一种新型传感器件。它专门用来检测人体辐射的红外能,用它可以做成主动式(检测静止或移动极缓慢的人体)和被动式(检测运动人体)人体检测器。热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理

39、的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶，其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成，其极化随温度的变化而变化。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。使用时D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。 热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为21mm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

40、应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。人体辐射的红外线中心波长为9-10m，而探测元件的波长灵敏度在0.2-20m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7-10m，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制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料，它的探测波长范围为0.2-20

41、m。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而使晶体表面产生电荷的现象。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷Q，即在两电极之间产生微弱的电压v。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，T=O，则传感器无输出。人体都有恒定的体温，一般在37

42、度，人体温度对外辐射的红外线波长为9-10m，而高温物体辐射的波长为3-5m，一般的热释电红外传感器装有滤光片，使它对9-10m的波长最敏感，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10m左右的红外线而进行工作的。当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，产生T，则有T输出;若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出。所以这种传感器通过检测人体或动物的活动来进行传感。热释电红外传感器安装时需要注意一些问题：第一：检测范围应尽量准确，确保只有停留在你家门口的人才被红外探测到，可以利用红外的探测角度来实现，必要时可以用不透光的纸片在红外内部遮挡掉部分菲涅尔镜片的区域。第二安装高度最好大

43、于2米，安装的比较高可以防止被入侵者轻易破坏，而且对于地面活动的小动物不太敏感，可以减少误报。最后无线红外安装时应该向下俯视30度，并且用固定牢固，防止破坏。注意：不要将探测器直对窗口安装，车灯或过往行人可能引起误报警，也不要将探测器安装在有强气流活动的地方，应定期检查探测器的性能并注意更换机内电池。用户应经常检查报警器是否工作正常，并及时清除机壳表面的污迹杂质，以保证监测效果。 本文用的热释电红外传感器是PIR-D203S。它的工作波长是7-14m，平均透过率大于75%，输出信号2.2V左右，噪声(Vp-p) 200mV，工作电压2.0-10V，工作电流8.5-24A。一般来说传感器不加菲涅

44、尔透镜，其检测距离2m左右，而加上光学透镜后，其检测距离可大于7m，视角也可加大到 145145度。在使用PIR-D203S时，要注意管脚的弯曲或焊接部位应离开管脚基部4mm以上9,10,11。 3.4 信号处理部分的设计传感器信号处理部分如图3.3所示：传感器接收到的信号经晶体管VT1组成的共集级放大器进行电流放大，得到的电流经C5进行隔直，让交流信号通过，再经二极管VD1（IN4148）整流，从而驱动晶体管VT2。IN4148具有低的反向漏电流，高稳定性的特性，主要应用于高频小功率电路12。R5和C6组成RC晶振电路，当VT2导通时，此时P3.2输入低电平产生中断，延时一段时间后再查询P3

45、.2是否仍为低电平，如果保持不变则蜂鸣器报警，同时记录报警时间。用VD2保护后续电路，当电压过大时，VD2被反向击穿。在几Hz附近，放大器的增益需要70dB左右，单级放大器增益不够时，可采用多级放大器以确保必要的增益。人体移动产生的输入信号非常弱时，一般要先用光学系统进行放大。PIR-D203S热释电传感器输出交流电压2 .2V左右，在常温下其工作电压在2到10V，不加菲涅尔透镜PIR-D203S的探测距离应该有两米左右。图3.3 传感器信号处理电路晶体管VT1的型号为2SC1815，它是小功率NPN高频管。当Ic=100mA，Ib=10mA时，集电极与发射极最大静态电压是1.0V，而基极和集

46、电极的最大静态电压是0.25V，晶体管2SC1815可以使用其它硅NPN小功率三极管替换，其引脚如图3.4所示：图3.4 2SC1815引脚图3.5 报警部分的设计报警部分主要采用压电式蜂鸣器进行报警，当单片机有中断产生时，单片机经延时使P1.0 口输出高电平启动蜂鸣器发出声音进行语音报警。3.5.1 蜂鸣器介绍蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型，本文采用压电式蜂鸣器。压电式主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5-15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5-2.5

47、KHz的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。的作用就是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器分为有源和无源，蜂鸣器外部结构图如图3.5所示，其中a)为有源， b)为无源，这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。也就是说，有源内部带震荡源，所以只要一通电就会鸣叫。而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。有源往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡

48、电路。有源蜂鸣器是只要通上直流电就会响的，但是它只能是以一种频率发出声音(即单音)；而无源蜂鸣器是需要加上一定频率的电流才会发出声音，且通过改变频率可以让它发出不同的声音(即音乐)。电磁式由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。从图a)、b)外观上看，两种蜂鸣器好像一样，但仔细看，两者的高度略有区别，有源蜂鸣器a)，高度为9mm，而无源蜂鸣器b)的高度为8mm。如将两种蜂鸣器的引脚郡朝上放置时，可以看出有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种

49、是有源蜂鸣器。迸一步判断有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，还可以用万用表电阻档Rxl档测试:用黑表笔接蜂鸣器 +引脚，红表笔在另一引脚上来回碰触，如果触发出咔、咔声的且电阻只有8(或16)的是无源蜂鸣器；如果能发出持续声音的，且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。本文所使用的是有源蜂鸣器。其工作指标如下：型号：P-C34 ；额定电压 6V；工作电压（VDC）3-8；额定电流（mA）15；谐振频率（KHz）:3.40.5；工作温度（）:-20-60；存放温度() :-30-70；音调连续。 图3.5 蜂鸣器外部结构图3.5.2 报警电路报警电路如图3.6所示。系统工作时单片机在不断地查询，当传感器检测有偷盗

50、情况发生时，单片机相应的接口（P3.2口）拉至低电平引起中断，单片机就立即使P1.0 口输出高电平启动蜂鸣器发出声音进行语音报警。与此同时，又通过单片机的P0和P2口的LED显示电路记录时间，达到系统设计报警并记录时间的目的。 图3.6 蜂鸣器报警电路驱动器的输入端接单片机AT89C52的P1.0。压电式蜂鸣器约需要10mA的驱动电流，因此，可以用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动；也可以用一个2SC1815晶体三极管驱动。该设计采用一个2SC1815晶体三极管驱动当单片机检测到报警信号后向P3.3口发出低电平信号促使单片机产生中断，使P1.0输出高电平。当P1.0输出高电平1时，

51、晶体管2SC1815导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压，启动报警电路，蜂鸣器报警。蜂鸣器在报警的同时单片机记录报警的时间并通过P0,P2口驱动LED显示报警的时间5，6。当P1.0输出低电平0时，三极管截止，蜂鸣器停止报警。例如:红外线传感器感应到有人进入感应区时，则向单片机发送一个低电平，当单片机检测到这个信号后立即产生中断向P1.0口发送一个高电平信号，2SC1815被导通，蜂鸣器发出警报，LED显示报警时间。3.6 LED数码显示部分的设计 显示部分采用LED七段显示器（俗称数码管），数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0 9以及小数点“.”。 其硬

52、件系统如图3.7所示： P0AT P0AT89C52单片机控制器P2列驱动四位LED显示器 图3.7 LED硬件系统的构成系统采用4只共阳极LED数码管，可以显示蜂鸣器报警时间的时、分，还可以显示正常的时钟。其电路如图3.7所示。AT89C52的P0口用于控制段码输出，即控制输出要显示的时间；P2口控制位码输出，即控制数码管的公共极 （电源端）。为了实现LED显示器的数字显示，可以采用静态显示法和动态显示法。由于静态显示法需要数据锁存器等硬件，接口复杂一些考虑时钟显示只有四位，且系统没有其它复杂的处理任务，所以决定采用动态扫描法实现LED的显示控制即动态扫描的显示方式，所谓动态扫描就是指采用分

53、时的方法，轮流控制各个显示器的电源端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感6。采用动态显示方式比较节省I/O口，硬件电路相对简单，降低成本，将所有的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，但其亮度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时间。对数码管显示亮度偏低的情况，可采用提高扫描速度（如由20 ms改为10 ms）,或适当延长单只数码管导通的时间（如导通延时

54、时间由1 ms改为2 ms）等措施来弥补，但其带来的后果是显示程序占用CPU的时间更多，导致CPU利用率更低。此电路采用共阳极公共端，又相应的I/O口线控制，实现各位的分时选通6。显示的过程如下：CPU向字段输出口（P0口）送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于电源端，而这一端是由AT89C52的P2.7P2.4口控制的，因此就可以通过AT89C52的P2口控制显示哪一位数码管。单片机与数码管的连接图如图3.8所示：图3.8 单片机与数码管的连接图为了提供LED数码管的驱动电流，用三极管8550做电流驱动输出，采用12M晶振，有利于提高秒计时的精度。8550

55、是一种低电压,大电流,小信号的PNP型硅三极管,集电极-基极电压Vcb：-40V,集电极-射极工作电压Vce=1V，工作温度：-55+150,和8050（NPN）相对。集电极电流最大：-500mA ,工作电流Ic=100mA。主要用途：开关应用，射频放大5。其8550管脚如图3.9所示：图3.9 8550管脚图3.7 键盘电路的设计键盘是一组按键的组合，它是最常用大单片机输入设备。操作人员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人-机通信按键是一种常开型按钮开关。平时（常态时），按键的二个接触点处于断开状态，按下键时它们才闭合（短路）。键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别有专用的硬件编

56、码器实现，并产生键编号或键值的称编码键盘，如 BCD 码键盘、ASCII码键盘等；靠软件识别的成为非编码键盘。在单片机组成的测控系统及智能化仪器中，用的最多的是非编码键盘。键盘中每个按键都是一个常开开关电路，如图3.10所示。5,6图3.10 按键开关电路当按键K未被按下时，P1.0输入为高电平；当K闭和合时，P1.0输入为低电平。通常按键所用的开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，电压信号会有前沿抖动和后沿抖动的问题。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关闭合时不会马上稳定的接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一

57、般为5-10ms，这是一个很重要的时间参数。为了确保CPU对键盘的一次闭合仅做一次处理，必须去除抖动。在键闭合稳定时，读取键的状态，并且必须判别；再键释放稳定后，再做处理。按键的抖动，可用硬件或软件两种方法消除。键盘可以分为独立式连接方式和行列式两类，每一类按其编码方法又都可分为编码及非编码两种类型。该设计采用独立式非编码键盘，这种键盘结构的优点是电路简单；缺点是当键数较多时，要占用较多的I/O口线4,5,6。独立式按键是各按键相互独立式地接通一条输入数据线，这是最简单的键盘结构，该电路为查询方式电路，P2.3、P2.2、P2.1、P2.0设置四个输入开关，P2.3是用来设置报警系统工作在何种

58、状态，当P2.3输入高电平时（开关断开）系统处于布防状态即一旦有外部中断申请单片机就启动蜂鸣器报警；当P2.3是低电平时，单片机工作在测防状态。P2.2是用于控制显示时钟（时、分）还是显示报警时间的，当P2.2输入是低电平时（即开关闭合）就显示蜂鸣器报警时间，否则就显示时钟。P2.1，P2.0使用来进行对时间的调整，一旦系统复位，时间是从零时零分开始计时，需要对时间进行调整，P2.1是用来调分，P2.0是用来调时的。电路如图3.9所示。图3.9 键盘结构电路3.8 本章小结本章首先介绍Protel99SE的主成部分和其功能，单片机AT89C52芯片的特性功能以及由其构成的主控电路，然后对热释电

59、红外传感器进行了详细的介绍，并介绍了传感器信号处理电路是如何实现信号的放大，接下来又介绍蜂鸣器以及由它构成的报警电路，最后介绍了LED数码管时间显示电路，以及键盘电路的设计。4 智能家居防盗报警系统软件设计4.1 汇编语言的介绍汇编语言(Assembly Language)是面向机器的语言.汇编语言是一种功能很强的程序设计语言,也是利用计算机所有特性并能直接控制硬件的语言。汇编语言”作为一门语言，对应于高级语言的编译器，需要一个“汇编器”来把汇编语言原文件汇编成机器可执行的代码。高级的汇编器如MASM, TASM等等为我们写汇编程序提供了很多类似于高级语言的特征，比如结构化、抽象等。在这样的环

60、境中编写的汇编程序，有很大一部分是面向汇编器的伪指令，已经类同于高级语言。现在的汇编环境已经如此高级，即使全部用汇编语言来编写的应用程序也是可行的，但这不是汇编语言的长处。汇编语言的长处在于编写高效且需要对机器硬件精确控制的程序。在汇编语言中，用助记符(Mnemonic)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。因此汇编语言亦称为符号语言。使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。汇编语言编译器把汇编程序翻