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1、编号：_商丘工学院毕业论文（设计）题目： 基于单片机家用防盗报警系统设计 学 院： 信息与电子工程学院 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 10 电信一班 学生姓名： 胡永康 指导教师： 徐忠根 成 绩： 2013 年 5 月摘摘 要要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方便和 PC 机通信，便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED 控制电路等部分组成。处理器采
2、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：单片机关键词：单片机 红外传感器红外传感器 数据采集数据采集 报警电路报警电路目目 录录第一章 设计任务与要求 .1第二章 基础知识介绍 .22.1 热释电红外传感器简单介绍 .32.2 PIR 的原理特性.42.3 AT89C51 单片机简单概述.5第三章 方案设计 .63.1 总体设计思路 .83.2 具体电路模块设计 .93.3 系统硬件电路的选择及说明 .103.4 软件的程序实现 .11总结 .12参考文献 .13附录一 设计编程程序 .14附录二 单片机控制的红外防盗报警器原理图 .17附录三 单片机控
3、制的红外防盗报警器 PCB 图 .18附录四 Proteus 仿真原理图.19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要求。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电子防盗系统。就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，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转
4、变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。第 1 章 设计任务与要求(1)该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等模块子函数。(2)本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED 控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。(3)系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点
5、上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出 TTL 电平至 AT89C51 单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声1。(4)红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范围。当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。第二章 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。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传
6、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2。如图 2-1 示为热释电红外传感器的内部电路框图。图 2-1 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
7、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。2.3 AT89C51 单片机简单概述2.3.1 AT89C51 单片机的结构 AT89C51 单片机是美国 Atmel 公司生产低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k byt
8、es 的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用 Atmel 公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大3。AT89C51 单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图 2-2 为 AT89C51 单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括 CPU、存储器、可编程 I/O 口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。外时钟源
9、外部事件计数 外部中断 控制 并行口 串行通信图 2-2 AT89C51 功能方块图2.3.2 AT89C51 管脚说明ATMEL 公司的 AT89C51 是一种高效微控制器。采用 40 引脚双列直插封装形式。AT89C51 单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FLASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FLAS
10、H 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256 B RAM/SFR定时器/计数器 2 16 AT89C51CPU64 KB 总线 扩展控制器可编程 I/O可编程全双工串行口内中断P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O
11、 口，P2 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故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 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 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。当 P3 口写入 1
12、后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流。P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：P3 口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INT0（外部中断 0）P3.3 INT1（外部中断 1）P3.4 T0（记时器 0 外部输入）P3.5 T1（记时器 1 外部输入）P3.6 （外部数据存储器写选通）WRP3.7 （外部数据存储器读选通）RDP3 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。ALE/：
13、当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存PROG地址的地址字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/VP：当保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-EAEAFFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，将内部锁定为EARESET；当端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此EA引脚也用于施加 12V 编程电源。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件，应不接。第 3 章 方案设计3.1 总体设计思路本设计包括硬件和软件设
