《基于单片机的学生宿舍防盗报警系统设计本科论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的学生宿舍防盗报警系统设计本科论文（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要本设计是以AT89C51为控制中心，实现对宿舍人员进出情况及人数的统计、贵重物品的检测及报警功能。本系统设计并制作了一个主机，多个从机。从机由信号采集单元、信号传输单元、控制单元等组成，完成对宿舍盗情等信息的采集、处理和发送功能。其中盗情检测由热释电红外传感器、光电开关和电磁信号感应技术（电磁型霍尔开关）完成。当防盗探测器检测到险情的时候，向单片机发出中断申请，再由单片机控制报警电路，实现自动报警。主机通过无线传输器件nRF905接受从机信息，实现异地实时监控功能；该系统成本较低，应用于学生宿舍，能较好地完成宿舍内的安防，在异常情况时立即报警。经过测试，本系统完成了题目的各项要求。该系统
2、不仅具有传统防盗控制方法的优点，还具有易于维护和实现非接触、高可靠监测的特点，并且硬件开销成本低，适宜宿舍、普通家庭、寝室、办公场所等。 关键词:AT89C51单片机, nRF905，热释电红外传感器，报警电路目 录第一章 绪论1第二章 任务要求与系统方案的论证22.1 设计任务及要求22.2 总体方案论证22.3 主控单元的选取方案32.4 无线信号传输模块的选取方案32.5 宿舍人员检测模块的选取方案32.6 人员出入检测模块的选取方案52.7 显示模块的选取方案52.8 时间模块的选取方案62.9 键盘的选取方案6第三章 系统硬件设计83.1 主控单元83.1.1 AT89C51单片机的
3、简单概述83.1.2 AT89C51单片机的基本组成功能方块图83.1.3 AT89C51管脚的说明83.1.4最小工作系统原理103.2 电源模块113.3键盘解警电路设计113.4 无线信号传输模块123.4.1 nRF905概述123.4.2 nRF905的特点133.4.3 nRF905的外部管脚接线图143.4.4 无线信号传输模块电路设计143.5宿舍人员检测143.5.1 热释电红外传感器工作原理143.5.2热释电红外传感器内部电路原理153.5.3 热释电红外传感器电路设计163.6 人员出入检测173.6.1 光电开关工作原理173.6.2 人员出入检测电路设计173.7
4、贵重物品的检测183.8时钟芯片电路183.9 液晶显示电路设计203.9.1 LCD 12864接口时序203.9.2 LCD12864引脚说明213.9.3 液晶显示电路设计223.10 KeilC 51的介绍23第四章系统软件设计244.1 主机程序流程244.2 从机程序流程244.3 时钟读取显示流程设计254.4 按键模块设计264.5 密码模块设计27总结29致谢30参考文献31附 录32附录一 主机系统接口连接示意图32附录二 从机系统接口连接示意图33附录三 Proteus仿真原理图34附录四 设计编程程序35I湖南工业职业技术学院学生毕业设计第一章 绪论 防盗控制可广泛应用
5、于工厂、家庭、汽车等场合。实现无接触、智能化报警是防盗控制系统目前的发展方向。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。近年来,各高校宿舍,如何有效地对宿舍进行防盗已经成为一个亟待解决的问题。本文介绍了宿舍智能防盗防火报警系统，采用AT89C51为核心单片机控制，集智能化防盗功能宿舍报警系统，可实现自动检测与无线传输报警。防盗检测是指由热释电红外探测与光电开关及电磁信号感应技术（电磁型霍尔开关）构成的探测器实现智能检测。多传感器的应用实现了低误报率，增强了系统可靠性。当防盗探测器检测到险情的时候，向
6、单片机发出中断申请，从机与主机直接通信，实现人机交互，表现智能化。主机可以与各从机无线通信，能显示当前各监控端的平安信息。并能发送一些安防提醒信息。智能宿舍防盗报警系统主要应用了单片机技术和现代化电子通信技术，具有多项功能。并且防盗报警系统具有性能稳定、能全天候工作、耗电省，安装使用方便等特点。防盗系统监测模块前端传感器有红外线探头，采用热释电技术的红外探头，具有超低误报率、防电磁干扰、功耗小等特点，应用较广；防盗系统的报警模块为声、光报警，形式多样、反应迅速。当系统监测模块检查到入侵信号报警模块能将被盗状态以声音和指示灯方式传输到十几米甚至几十米的范围。防盗系统的通知模块能在有盗情时通知管理
7、中心，达到及时报警的目的，使人们能对现场进行高灵敏度监听。第二章 任务要求与系统方案的论证2.1 设计任务及要求 （1）实现人体检测与声光报警功能。（3）用键盘输入密码完成报警系统的解警等工作状况。（4）实现异地监控。（5）能反映宿舍内人员的进出情况及人数的记录。（6）宿舍无人时提示锁门。 (7) 能记录最近几天的宿舍安防情况。 (8) 实现网络控制，可在监控平台监控多个宿舍。（9）能检测本宿舍贵重物品的进出情况。2.2 总体方案论证 根据题目要求的需要，本系统设计规划成三个主要模块：一个主机模块，两个从机模块(以两个从机模拟多个从机)。主机模块主要由无线接收模块、液晶显示模块、声光报警模块、
8、键盘解警模块和电源模块等构成；从机模块主要由无线发射模块，各种检测模块和电源模块等构成。硬件部分就应该包括以下几部，如图2.1所示。图2.1系统总体结构图2.3 主控单元的选取方案 在该系统的两个组成部分中，都存在着MCU的选取问题，MCU的性能及其成本决定着整个系统的性能和成本。在异地监控站部分，MCU主要是对红外报警器进时监控、记录宿舍内的安防情况以及当警报发生时通过输入特定密码以达到解警行实的目的，因此可以有二种主控单元的选择方案。 方案一：选用FPGA（现场可编程门阵列）作为系统的控制器。FPGA作为新一代的可编程器件使得其应用较为灵活，功能从简单到复杂都可以实现，但是在该系统中，若使
9、用FPGA则会提高系统的成本，同时由于增加的FPGA,也会给电路的维修工作带来不可必要的麻烦。 方案二：选用AT89C51单片机。AT89C51单片机具有体积小、驱动能力强、可靠性高、低功耗、处理中断能力强等特点，5V低电压供电，功耗较低；16位微处理器芯片能保证任务快速准确的执行；AT89C51具有丰富的功能模块资源：RAM、ROM空间大，AT89C51单片机自身支持/转换，功能强大，该芯片内置了在线仿真、编程接口，可方便地实现在线调试，同时简化了外围电路，极大地提高了开发效率。 综上，将AT89C51单片机作为主控单元的最终选取方案。2.4 无线信号传输模块的选取方案 在该系统中无线信号传
10、输模块主要完成对报警信号的采集以及完成报警信号的无线发送，因此有以下两种方案可供选择:方案一：采用挪威Nordic公司生产的nRF905无线发射与接收模块。nRF905工作在433/868/915MHz 3个ISM频道，传输距离1000米左右，对于该系统来说，正合适对整个宿舍楼进行检测。虽然其成本高，但其器件得到充分利用。方案二：采用PT2262/PT2272无线发射与接收模块。PT2262/PT2272工作于315MHz，传输距离比nRF905要近，但该系统是对整个宿舍楼进行远距离监控，其传输距离不足。因此选用nRF905作为该系统的无线发射与接收模块。2.5 宿舍人员检测模块的选取方案热释
11、电红外传感器（人体红外感应模块）是一种能检测人或动物发射的红外线而输出电信号的传感器。它目前正在被广泛的应用到各种自动化控制装置中。除了在我们熟知的楼道自动开关、防盗报警上得到应用外，在更多的领域应用前景看好。比如：在房间无人时会自动停机的空调机、饮水机；电视机能判断无人观看或观众已经睡觉后自动关机的机构；开启监视器或自动门铃上的应用；结合摄影机或数码照相机自动记录动物或人的活动.红外发射接收有两种方式，可以采用主动和被动方式。主动方式需要红外接收源和相应的接收、检测设备，红外线的发、收光路，或对准，或依靠反射方式进行。为了加大监控距离，要求发射功率较大，接收灵敏度较高。主动方式最大的缺点是把
12、运动着的生物体和运动着的非生物体区分开来，只要将红外线束或红外光路遮挡，就会触发误报。如果有物体坠落遮挡，都会导致误报。 被动式红外传感技术是利用红外敏感元件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大、处理，对被监控的对象实施监控。它能可靠地将运动着的生物体（人）和飘落的物体加以区别。同时，它还具有监控范围大、隐蔽性好、抗干扰能力强和误报率低等特点。综合考虑后本设计采用被动式红外传感器作防盗传感器。红外线波长范围大致在0.761000m之间。物体发射出的红外线辐射能，最强波长和温度的关系满足m*T=2989（um*k） 其中m为最大波长，T为绝对温度。人体的正常体温为3637.
13、5C，即309310.5K，其辐射的最强的红外线的波长为m=2989/（309310.5）=9.679.64um中心波长为9.65um。从内部结构分，热释电红外传感器有单探元、双元件、四元件及特殊型。双探元是将两个特性一致的探测元进行串接，组成差动平衡电路，有利于抑制因探测元自身温度变化而产生的干扰。四元件与双元件类似。用于人体探测的热释电红外传感器多采用双（探测）元或四元的器件。由于灵敏度要求不是很高，加之四元件价格相比双元更贵，因而设计最终采用双元的热释电红外传感器。选择了几种器件作比较，如表2.1所示。表2.1 几种红外传感器的主要参数型 号Q74P228LN084性能说明探测元双元双元
14、双元探头类型封装形式TO-5TO-5TO-5金属封装响应度6500V/M4500 V/M3900 V/M衡量灵敏度的重要指标等效噪声功率9.610-10110-91.110-9衡量稳定度的主要指标窗口波长715um714um714um探测器接收红外线的谱范围使用温度-55+125-40+80-40+80器件能正常使用的温度范围从上表分析可以知道Q74的综合性能较好，且几者的价格相差不大，因而选用Q74热释电红外传感器用于电路设计。2.6 人员出入检测模块的选取方案光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是
15、电隔离的（即电绝缘），所以它可以在许多场合得到应用。按检测方式可分为反射式、对射式和镜面反射式三种类型。对射式检测距离近，可检测半透明物体的密度（透光度）。反射式的工作距离被限定在光束的交点附近，以避免背景影响。镜面反射式的反射距离较远，适宜作远距离检测，也可检测透明或半透明物体。本系统选择对射式光电开关。2.7 显示模块的选取方案12864A-1汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵，16*8=128，16*4=64，一行只能写8个汉字，4行；）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。本系统选取其作为显示模块，适时显示宿舍的安防情况。2.8 时间模块的选取方案
