家庭防盗报警系统设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！家庭防盗报警系统设计1绪论1.1家庭防盗报警器的发展巷尾，在呼救时发出声响提示，以寻求附近警察的帮助；同时，这种呼救箱直接连接得通过电话线报警的方式得到了前所未有的发展。配有限的警力来帮助到所有的社会个体。们借鉴。和技术水平跟中国现在很多安防企业是相当的。到70年代，它对其产业的整体发展平台，它在美国、加拿大、英国、香港、台湾等多个国家和地区都有分公司，北美的客户数己超过600万，2003年防盗报警收入总产值达105亿美元。第1页1979实我国的技防工作早在60年代就开始了，那时候由于形势所迫，博物馆，银行都自发采用各式各样的防范手段，这是我国技术防范工作的初级阶段。室。值班人员判断出罪犯在行窃，及时报告了领导和有关部门，组织保卫人员和警力将罪犯包围后将其擒获。82年公安部和公安部第一研究所，根据当时的防盗报警技术的发展为故宫很多展厅安装了主动红外、被动红外、微波、超声波、声控等防盗探测器，形成了多种探测手段的防盗报警系统，防盗报警技术提高到一个新水平。84年以后安防事业在中国进入了普及与提高阶段，而且发展迅速。相继各个博物馆、银行、商场、超市、居民小区都陆续建立了安全防范系统。进入90年代，人们注意到周界防范的重要性，要利用周边的围墙，铁栅栏等屏3此同时防遮挡功能的探测器也问世了，促进了入侵探测器技术的发展。系统，电视监控系统，声音系统，门禁系统和巡更系统统一由一台计算机进行管理，标志我国的安防事业进入一个新阶段。1.1.2防盗报警系统的构成统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发生突发事件，就一起构成了安全防范系统。第2页测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。图1.1.3防盗报警器的分类式红外/微波报警探测器、玻璃破碎报警探测器、振动报警探测器、超声波报警探测声音探测器等许多种类。（2）报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。（3）报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。（5）从防盗探测器与报警主机（后端处理器）的连接方式可分有线与无线。除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况不同，要求。第3页络等系统。因此，小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中。技术发展趋势：（1）更稳定/可靠：如探测器需可抗RFI/EMI、防雷电等，以适应恶劣气候；（2）更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；（3）更精美、小巧的外观：以符合品味日益提高的室内装潢需求；（4）更智能化的设计：方便地设/撤防，人性化的操作界面；（5）更强大的联网功能；上述发展趋势，都建立在数字化、无线化、集成化的三大核心技术基础上。1.2.1设计要求现时社会治安问题严峻，各种入室抢窃、偷盗事件时有发生，治安问题更加突出。的防盗拨号报警系统。本文所研制的报警器的功能要求如下:（1）应用场合：家庭防盗报警，可实现非法入侵报警；（2）采用热释电红外传感器，一旦发现有人入室行窃，应发出声、光报警，并能显示出出事地点；（3）预留相应接口，以适应家用电器联网的需求；（5）成本控制在适合家用。第4页1.2.2研究内容采用模块化设计方法，以方便系统的调试和用户的使用。主要内容有单片机的选择、主机电路的设计、传感器的选择、报警电路的设计。下面分3做详细的介绍。2总体方案设计求和产品的性价比，决定采取由单片机为主要技术进行总体方案设计。根据实际要求，本毕业设计课题技术要求：（1）应用场合：家庭防盗报警；（2）采用热释电红外传感器，一旦发现有人入室行窃，应发出声、光报警，并能显示出出事地点；（5）成本应控制在适合家用。性。系统组成框图如图2.1模块：电源电路，热释电红外传感器电路、警铃电路、数码管显示电路、TC35通信电路等。第5页后备电源TC35GSMGSM红外探测器安装在用户家里需要防范的部位，例如门窗、厨房，卧室等，当系统信号，接到警情事件后，自动报警主机立即进行确认，确认无误后，进行处理，同时显示入侵的地点，并做出相应的提醒。本系统主要有电源电路，热释电红外传感器电路、警铃电路、数码管显示电路、TC35通信电路等部分组成。下面我们将简要介绍单片机技术，传感器技术和GSM技术等。2.3.1单片机技术1.单片机的特点所谓单片机就是一块芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定时/计数器和多种I/O接口电指令设置上均有其独到之处，主要特点如下：(1)单片机中的存储器ROM和RAM是严格分工的。ROM为程序存储器，只存放程第6页序、常数及数据表格。而RAM则为数据存储器，用作工作区及存放变量。这样的结构化在ROMRAMRAM形式集成在单片机内，以加快单片机的执行速度。但单片机上RAM是作为数据存储器用，而不是当作高速数据缓冲存储器（Cache）用。(2)采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要，单片机的逻辑控制能力要优于同等级的CPU，特别是单片机具有很强的位处理能力。单片机的运行速度也较高。(3)单片机的I/O引脚通常是多功能的。由于单片机机芯上引脚有限，为了解决可由指令来设置或由机器状态来区分。EPROM和外接ROM等形式，并可方便的扩展外部的RAM、ROM及I/O接口，与许多通用的微机接口芯片兼容，对应用系统的设计和生产带来极大的方便。(5)单片机的功能是通用的。单片机虽然主要是作控制器用，但是功能上还是通用的，可以像一般微处理器那样广泛地应用在各个方面。2.单片机的应用单片机在控制应用领域中，有如下几方面的优点：(1)体积小、成本低、运用灵活、易于产品化，它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器，做到机电仪一体化；(2)面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比；(3)抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其他机种无法比拟的；(4)可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统得效率和可靠性大为提高。单片机的应用范围十分广泛，下面仅列举一些典型的应用领域。(1)工业控制：数控机床，温度控制，可编程顺序控制，电机控制，工业机器人，智能传感器。离散与连续过程控制；第7页(2)仪器仪表：智能仪器，医疗器械，液体和气体色谱仪，数字示波器；(3)电讯技术：调制解调器，声像处理，数字滤波，智能线路运行控制；(4)办公自动化和计算机外部设备：图形终端机，传真机，复印机，绘图仪，磁盘/磁带机，智能终端机；(5)导航与控制：导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导航系统；(6)汽车与节能：点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，最佳燃料控制，计费器，交通控制；(7)商用产品：自动售货机，电子收款机，电子秤，银行计统机；(8)家用电器：微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机。3.AT89S52的特点AT89S52作为普通51单片机已与广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用AT89S52单片机作为主控制芯片。AT89S52的功能特性描述：AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FlashAtmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节字节位I/O两个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持两种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。下面我们介绍一下AT89S52引脚排列如图2.2所示，各引脚的功能如下：引脚结构第8页图第9页P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向1/O口缓冲器能接收输出4TTL口管脚写入1口被外部下口作为第八位地址接收。P2口为一个内部上拉电阻的8位双向1/O口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘口当用于外部程序存储器或16口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向1/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下为管脚的备选功能：P3.0RXD(串行输入口)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。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。2.3.2热释电红外传感器技术第页室内时，人体热释电传感器能检测到人体移动的红外信号。热释电红外传感器是一种新型的利用红外辐射热效应的原理进行工作的探测器，电传感器[7～8]。1.热释电效应产生电荷的现象就是热释电效应[9～10]。2.热释电红外传感器结构及工作原理热释电红外传感器系统主要有光学系统、热释电红外探测头、信号滤波和放大、信号处理电路等几部分组成。其组成框图如下图所示：第页图红外热释电处理芯片BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、荷因此也会发生变化，这样就产生了一个随红外辐射变化的电信号[10～12]。红外热释电传感器的正确安装应满足下列条件：（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。(4)的地方。2.3.3GSM模块目前，在国内已经开始使用的GSM模块有Flacon的A2D系列，Wavecom的WM02系列，西门子的TC35系列模块，这些模块的功能、用法差别不大。其中TC35系列模西门子的TC35模块是西门子推出的无线模块，功能丰富，设计紧凑，大大缩小了用户产第页与GSMETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。因此本此课题研究选用西门子的TC35模块。它主要是由射频天线、内部F1ash、GSM基带处理器、匹配电源和一个40脚的Zip插座组成。其中GSM基带处理器是核心部件，它的作用相当于一个协议处理器，用来处理外部系统通过串口发送过来的AT指令。射频电路部分主要实现信号的调制口、SIM卡接口、电源及其控制接口。TC35工作频段为双频GSM900MHz和GSMl800MHz(phase2/2+)：支持数据、语音、ITU-TRS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和l位停止位，无校验位，波特率在300bps～115kbpsXON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。GSM模块提供的命令接口符合GSM07.05和GSM07.07规范。GSM07.07中定义的ATCommand接口提供了一种移动台(MS)与数据终端设备(DTE)之间的通用接口，GSM07.05对短消息作了详细的规定。在短消息模块收到网络发来的短消息时，能够通过串口发送指示消息，数据终端设备可以向短消息模块发送各种命令3报警器硬件设计我设计红外防盗报警系统是由中央控制器、人体热释电红外传感器、TC35通信模块、警铃电路及数码管显示部分组成。控制器采用单片机AT89S52，检测部分采用红外感应芯片BISS0001，显示部分采用数码管显示和警铃电路设计。概况起来可分信号采集端，数据处理显示，警铃电路三部分。本文从硬件和软件两方面介绍了红外防盗报警系统，对硬件原理图和程序图作了简洁的描述。报警器的主机采用AT89S52单片机来实现。单片机是将中央处理器(CPU)、随机第页存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、定时/计数器及输入输出接口电路等计算机主要部件集成在一块集成电路芯片上的微型算机。32位和64位单片机，但根据实际系统的需要和产品的性价比，本文选用ATMEL公司生产的8位单片机AT89S52，构成系统的主机。主机部分的电路原理图如图3.1所示，它由复位电路、振荡电路组成。图AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2方式的时钟电路如图3.2XTAL1和XTAL2频率可以在1.2～12MHz之间选择，电容值在5～30pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。外部方式的时钟电路如图3.3所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器。对外部第页振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。P1和图图0×××0000B第页产生复位信号的电路逻辑如图3.4所示。图复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图3.5(a)所示。这佯，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，即接通电源就成了系统的复位初始化。图图图第页上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。本系统中采用上电自动复位，其复位电路如图3.5(a)所示。本系统采用的热释电传感器成品的引脚示意图如图3.6所示，引脚功能如下：数字1脚：电源负极数字2脚：信号输出，高电平有效，4～6V和工作电压有关数字3脚：电源正极DC6～9V第页做出报警处理。GSM模块选用德国西门子公司的TC35模块，通过标准AT无线通信模块TC35GSM模块TC35的短消息接收和发送功能。基于AT89S52与GSM的短消息收发系统的组成框图如图3.7所示。图该系统主要有两个通信模块AT89S52与GSM通信模块TC35MCU与GSM模块之间的有线数据传输；GSM与手机通信模块，实现GSM模块与手机之间的无线数据传输。本设计采用PC通信模块TC35是利用串口进行数据传输的，所以就可以使用AT89S52的串口和它直接进行数据传输，MAX232是完成电平转换的功能。设计电路框图如图3.8所示。图TC35模块的正常运行需要相应的外围电路与其配合。TC35共有40个引脚，通过ZIF连接器分别与电源电路、启动与关机电路、数据通信电路、语音通信电路、SIM卡电路、指示灯电路等连接。TC35主要由GSM基带处理器、GSM无线模块、电源模块、闪存、ZIF连接器、天线接口640ZIF40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入／输出、SIM卡、音频接口和控制。第1～14脚为1～5为电源电压输入端Vbatt为电源地充第页为ACCU—TEMP接负温度系数的热敏电阻；和32为SIM卡引脚；33～40为语音接口用来接电话手柄[15]。TC35模块及其外围设计电路图见图3.9：图MAX232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4和-12vRS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中138第页数据从输入转换成RS-232数据从送到电脑DP9插头的RS-232数据从输入转换成TTL/CMOS数据后从输出。第三部分是供电。15脚DNG、16脚第页单片机的接口电路。3.6.1数码管的工作原理LED数码显示器是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时，相应的点LED第页如图3.12所示。共阴极是把所有发光二极管的阴极连起来，通常接地，通过控制每一只发光二极管的阳极电平来使其发光或熄灭，阳极为高电平发光，为低电乎熄灭，如图3.12（a）所示；共阳极是把所有发光二极管的阳极连起来，通常为高电平(如为高电平熄灭，如图3.12（c）当中的com端在应用时作为位选端，8只发光二极管被分成两组，所以有两个com端，在使用时把它们并联起来。限流将造成发光二极管的烧毁。限流电阻的取值一般使流经发光二极管的电流在10-20mA，由于高亮度数码管的使用，电流还可以取得小一些。第页共阴极段选共阳极段选符0123456789A3FH06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77HC0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88Hbc7CH39H5EH79H71H73H3EH6EH31HFFH00H83HC6HA1H86H8EH8CHC1H91HCEH00HFFHdEFPUYT8.灭3.6.2本系统的数码管显示电路LED的显示方式分为静态显示和动态显示。在静态显示方式下，每一位显示器的是各字段的亮灭状态不变。动态显示是利用人眼的视觉暂留效应，分时显示不同的LEDLED的字位控制线门共阴极点或共阳极点连在一起，接地或接＋5V；其字段控制线（a～dP）分别接到一个8位口。本系统中的数码管显示电路采用静态显示，如图3.13所示，为共阳极数码管，a～g通过分别接到单片机的P0.1～P0.7脚。第页图计算机能理解和执行的语言称为计算机程序设计语言，它随计算机的诞生而诞生，随计算机的发展而发展。程序设计语言有机器语言、汇编语言和高级语言之分，言的特点来决定它虽然能被计算机直接识别，但在书写、阅读、记忆上都很困难，用它编写程序具有工作量大、易出错、不便查错和不便交流等缺点。因此，人们通常不用它来进行程序设计。助记符。汇编语言是用助记符、保留字和伪指令等组成的一种计算机语言，是种用述得非常具体和翔实，可以在空间和时间上充分发掘计算机的潜力采用汇编语言编第页号的机器才能执行。（三）高级语言式的计算机语言，语句功能强，编程效率高，易于掌握和交流。但是，计算机也不能程序执行时间长，所占存储空间大。目前，常用的高级语言种类较多，如BASIC﹑FORTRAN﹑PASCAL﹑C语言等等，高级语言用于复杂的科学计算和数据处理有着明显的优势。第页高级语言图下，要求计算机执行程序速度快、实时性强，要有灵活的接口处理技术，但存储容量4.1.1单片机汇编语言程序设计的基本步骤单片机汇编语言程序设计的基本步骤如下：(1)设计任务的分析、确定思路或算法。(2)程序的总体设计并画出流程图。(3)编写源程序。可在编译软件下编程，要求简练、层次清楚、字节数少和执行时间短等。(5)编写程序说明文件。4.1.2汇编语言程序设计方法(1)汇编程序的基本结构总是简单程序、分支程序、循环程序、查表程序、子程序、中断程序等结构化的程序模块有机组成的。(2)划分功能模块进行设计。(3)自上而下逐渐求精。4.1.3Keil简介KeiluVision2是德国Keil公司开发的一款关于8051系列MCU的开发工具，它语言及混合编程，是一种集成化的文件管理编译环境，可用来编译程序源码、链接和重定位目标文件和库文件、创建HEX文件、调试目标程序等。KeiluVision2具有强大的仿真功能，可不接硬件电路直接进行用户程序仿真，也可利用第页硬件仿真器(用Monitor51中载入项目程序后进行实时仿真调试。(1)新建项目。启动uVision2，选择Project→NewProject菜单项，打开对话框，SelectDeviceforTARGET‘TARGET1’对话框，是新建项目的CPU元器件选择，选AT89S52。(2)在项目中添加源程序文件。在菜单中选择File→New，新建源程序文件。输入源C语言编写的程到项目中，用鼠标在屏幕左边的SourceGroup1文件夹图标上右击弹出菜单，选择AddFiletoGroup‘SourceGroup1’命令，弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按ADD按钮，关闭文件窗口，程序文件即可加到项目中。(3)项目的编译、链接。将光标指向项目窗口中的文件名，并右击，在快捷菜单中选择Buildtarget选项，uVision2将自动完成对当前项目中所有源程序模块的编译、链接，得到.HEX目标文件。言编程，使用G6W型仿真器，在KeiluVision2环境里运行，最后用烧写器将程序写MCS-S1汇编语言编写自动报警器中相关程序(如拨号、检测等)。4.2.1主程序设计情况（有人入侵）时，通过标志位进行警情判别，然后进入报警程序进行分类报警，主程序的程序流程图见图4.2。主程序部分如下所示：;********************************;主程序;********************************第页;START:ACALLCLEARMAIN:LCALLKEYWORKJB00H,FUN001H,FUN1MAIN;判断20H.0位为1时执行FUN0;判断20H.1位为1时执行FUN1;返回主程序MAINJBAJMP第页开始NO?N有情况?YN延时判别12有情况?Y设标志位返回图图4.2.2扫键程序