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1、常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 学 号： 41031402 系 部： 电气工程系 专 业： 应用电子技术 题 目： 基于单片机的家用防盗报警器的设计 指导者： 评阅者： 年 月毕业设计(论文)中文摘要随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们对防盗措施提出了新的要求。本次应要求设计一款基于单片机的家用非法闯入防盗报警器，它利用单片机MSP430G2553（launchpad)来实现并采用红外传感器控制继电器模块从而来实现报警。Launchpad是德州仪器公司推出的一套MSP430G系列16位低功耗单片机开发板，它具有简易的封装（DIP），完备的开发环境，易于学生进行小型开
2、发和毕业设计。本课题使用lauchpad为核心，选用合适的入侵传感器，完成对人员进出的检测，并能根据探测结果实现声光报警。最终能实现一旦有人员进入探测区域，报警装置可发出声光报警。关键词：launchpad 传感器 继电器 电源目录1. 引言11.1 课题的背景及意义11.2 课题设计要求及任务12 总体设计方案22.1方案一2 2.2 方案二23. 分电路设计3 3.1电源电路设计3 3.1.1利用LM7805设计供电电源电路3 3.1.2利用外接电器做电源4 3.2单片机模块的设计4 3.2.1 MCS-51系列单片机5 3.2.2 MSP430G2系列单片机6 3.3传感器模块的选择与设
3、计8 3.3.1传感器信号处理器BISS00018 3.3.2传感器RE200B10 3.4继电器模块的设计12 3. 4. 1继电器模块（5V,未采用光耦12 3.4.2光耦继电器模块（12V)134 软件设计144.1 软件程序144.2 软件程序流程图165软硬件系统的调试176 附录25 6.1附录一：电路图、PCB图256.2 附录二：元件清单26结论27致谢28参考文献301. 引言随着现在社会的发展，时代进步，高新技术的快速融入，人们的生活发生了巨大的改变，人们置购了大量高新技术的产品，许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律，因此人们对自己所处环境的安全要求就越来越高，特
4、别是家居安全，不得不时刻留意不速之客的光顾。现在许多小区都有着保安看管，但在一些农村就没有这些设施了，于是，许多家庭都安装了报警系统，这有效的保护了大家的财产安全。在本文中，介绍一种利用热释电红外传感器进行监控，并进行报警的系统的设计。 1.1 课题的背景及意义该报警器主要由热释电红外传感器及继电器模块，报警电路组成1。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。检测电路主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，从而实现报警功能。Launchpad是德州仪器公司推出的一套MSP430G系列16位低功耗单片机开发板，它具有简易的
5、封装（DIP），完备的开发环境，易于学生进行小型开发和毕业设计。本课题使用lauchpad为核心，选用合适的入侵传感器，完成对人员进出的检测，并能根据探测结果实现声光报警。1.2 课题设计要求及任务本方案设计要求：1 在指导下尽快熟悉launchpad开发板电路结构和基本开发调试；2 选择合适的多种入侵式，完成调理电路的设计；3 最终能实现一旦有人员进入探测区域，报警装置可发出声光报警。课题需要完成的任务：1. 可行性方案分析及方案论述。2. 硬件的框图及电路设计。3. 各主要器件、单元电路等的选用方案，性能分析及功能介绍。4. 设计电路的原理图及印制板图绘制。5. 毕业设计小结。2 总体设计
6、方案2.1方案一方案一：利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所（巡逻大队）经历分布2，及时调动警力做出快速处理。 编程主机 报警 门磁遥控器 探测器 图1 家庭报警 2.2 方案二 电源 电源 报警器报警 继电器模块 单片机 初始化 传感器图2 基于单片机的家用报警器 通过比较，方案二能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，固本
7、设计选择方案二。3. 分电路设计 3.1电源电路设计3.1.1利用LM7805设计供电电源电路 图3 电源电路 用LM78三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流，过热的调整管保护电路，使用起来可靠，方便，而且价格便宜。该系列集成IC型号中的LM78后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如LM7805代表输出电压为正5V。因为三端固定稳压电路使用方便，所以在电子制作中经常使用3。 图4 LM7805实物图 图5 LM7805原理图3.1.2利用外接电器做电源可利用实验室内提供的供电器来提供5V跟12V电压。直接使用实验室内的电源可是电路更简单也更方便。因此比较之下，
8、还是利用实验室内的电源。3.2单片机模块的设计20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，就单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多个系列，数百个品种。目前世界上较为著名的8位单片机的生产厂家和主要机型如下4：美国intel 公司：MCS-51系列及其增强型系列美国Motorola公司：6801系列和6805系列美国Atmel公司：89C51等单片机美国Zilog公司：Z8系列及SUPER8美国Fairchild公司：F8系列和3870系列美国Rockwell公司：6500/1系列美国T1（德克萨司仪器仪表）公司：TMS7000系列NS(美国国家半导体)公司：TMS70
9、00系列尽管单片机的品种很多，本次电路我在MSP430G2系列跟MCS-51系列单片机中进行选择。3.2.1 MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机包括三个基本型8031、8051/8751。8031内部包括一份8位CPU、128个字节，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串形口5、2个16位定时器，但片内无程序存储器，外扩EPROM芯片。比较麻烦，不予采用。8051是在8031的基础上，片内集成有4KB ROM，作为程序存储器，是一个程序不超过4K字节的小系统。ROM内的程序是公司制作芯片时，代为用户烧制的，出厂的8051都是含有特殊用途的单片机。所以805
10、1适合与应用在程序已定，且批量大的单片机产品中。也不予采用。8751是在8031基础上，增加了4K字节的EPROM,它构成了程序小于4KB的小系统。用户可以将程序固定在EPROM中，可以反复修改程序。但是价格相对8031较贵。8031为外扩一片4KB EPROM的就相当于8751，它的最大优点是价格低。随着大规模集成电路不断发展6，能装入片内的外围接口电路也可以是大规模的。不予采用。3.2.2 MSP430G2系列单片机MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。首先，MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V
11、电压。因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1A。其次，独特的时钟系统设计。在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL 和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器（32768Hz），也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0L
12、PM4）。在实时时钟模式下，可达2.5A ，在RAM 保持模式下，最低可达0.1A 。7MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位- ADC、DMA、I/O端口，基本定时器（Basic Timer）、实时时钟（RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出A/D 转换器；16
13、位定时器（Timer_ A 和 Timer_ B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、 PWM 等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12位硬件 A/D 转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps,能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达 160 段；实现两路的12位 D/A转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的DMA模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单
14、片解决方案提供了极大的方便。另外，MSP430 系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5s。今天我们选用MSP430G2553它具有以后优点：(1)低电源电压范围：1.8v至3.6v。(2)超低功耗运行模式：230A（在1MHz 频率和2.2V 电压条件下）(3)待机模式:0.5A(4)关闭模式（RAM 保持）：0.1A(5)5 种节能模式用于模拟信号比较功能或者斜率模数(A/D)转换的片载比较器可在不到1s 的时间里超快速地从待机模式唤醒16 位精简指令集(RISC)架构，62.5ns指令周期时间带内部基准、采样与保持以及自动扫描功能的10位200-ksps模数(A/D) 转换器 基本时钟模块配置 具有四种校准频率并高达1
