基于单片机的红外防盗报警器的设计0913011

理学院SchoolofSciences单片机原理与应用考试论文学生姓名：学生学号：所在班级：所在专业：课程设计成绩总评第一项第二项基于单片机的红外防盗报警器的设计摘要：随着我国社会与经济的发展，人民生活水平不断提高，人们对区域治安环境以及安全防范的要求也越来越高，同现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，所以保证区域安全必须从运用现代化的防盗报警技术。1本文将系统介绍一种采用新的先进的红外线对射感应模块和人体红外探测装置制作而成的红外监控系统，由于它是利用人眼不可见的红外光束，组成无线监控区域，所以具有极强的保密性和可靠性。本系统除用于仓库、门窗、围墙、栅栏防盗报警外，也可用于其他需要监控的场合。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；红外传感器；数据采集；报警电路11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。1.1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。2基础知识介绍警器就发出综合监控系统的发展、特点、功能“安全防范”是公安保卫系统的专门术语，是指以维护社会公共安全为目的，防入侵、防被盗、防破坏、防火、防暴和安全检查等措施。而为了达到防入侵、防盗、防破坏等目的，我们采用了以电子技术、传感器技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统，使其发挥最大的功能作用，用以完善安装单位的保卫工作。综合监控系统是安全防范技术体系中的一个重要组成部分是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过遥控摄象机及其辅助设备（云台、镜头等）直接观看被监视场所的情况，一目了然；同时它可以把被监视场所的图象和声音全部或部分的记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据，同时电视监控系统还可以与防盗报警等其他安全技术防范体系联动运行，使防范能力更加强大。安全防范技术的器材、设备以及由其组成的系统能对入侵者做到快速反应，并及时发现和抓获罪犯，对犯罪分子有强大的威慑作用。而安全防范技术又能及时发现事故的隐患，预防破坏，减少事故和预防火灾，所以它是公安保卫工作中很重要的预防手段。尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，犯罪分子的作案手段和交通工具不断提高，同时随着我国社会与经济的发展，人民生活水平不断提高，人们对区域治安环境以及安全防范的要求也越来越高，所以保证区域的安全不能只在巡更人防方面加强力量，必须从运用现代化的防盗报警技术，这是外界不法人员所逾越的第一道关卡。在这种环境下，安全防范技术的器材、设备以及由其组成的系统能对入侵者做到快速反应，并及时发现和抓获罪犯，对犯罪分子有强大的威慑作用。而安全防范技术又能及时发现事故的隐患，预防破坏，减少事故和预防火灾，所以它是公安保卫工作中很重要的预防手段。安防行业也取得了长足的发展，监控系统目前在银行、宾馆、商场、交通、工矿企业等各个领域得到了广泛应用。对要害部门、重点设施，需设立周界报警系统保证安全，近几年发展较为成熟的监控系统产品主要有：(1)被动红外防盗报警探测器物理学告诉我们，凡是温度高于绝对0℃的物体都能产生热辐射，其光谱集中在红外光区域。当被探测的目标入侵，并在所防范的区域里移动时，将引起该区域红外辐射的变化，而能够探测出这种红外辐射变化并进入报警状态的电子装置称为被动红外探测器被动红外探测器主要用来探测人体和其它一些入侵移动的物体。[1]但其弱点是:当环境温度接近人、体温度时，灵敏度下降，因而在夏天或热带地区的应用受到影响。(2)主动红外入侵探测器主动红外入侵探测器主动红外入侵探测器将发射机和接收机分别安装于警戒线的两端，发射机发射出一串红外光由接收器接收，如中间任意处被遮断，报报警信号。采用双光路的主动红外报警器可大大提高抗噪误报的能力。目前直线探测距离可做到室内25m室外75m其优点是灵敏度高，具有较高的光学特性。[2]特别在雨、雾、霜等遮挡射束光强度时（甚至遮挡射束强度99%），探测器仍能正常工作。具备防防水、防尘、防震、拆卸、防破坏功能。（犯罪分子为了达到其目的必然要千方百计对安全防范系统进行破坏。因此技防系统的防破坏功能就显得尤为重要。一个连自身安全都不能保障的系统是不可能很好地发挥防范作用的(3)视频探测器随着多媒体技术、图像处理技术、电视监控技术的不断发展，用电视摄像机作为报警探测器已成为现实。电视监控系统是安全防范技术体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过控制摄像机及其辅助设备（云台、镜头等）直接观看被监视场所的情况，一目了然；同时它可以把被监视场所的图像和声音全部或部分的记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据，同时电视监控系统还可以与防盗报警等其他安全技术防范体系联动运行，使防范能力更加强大。摄像部分是电视监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”。[3]它布置在被监视场所的某一位置上，使其视场角能覆盖整个被监视的各个部位。有时，被监视场所面积较大，为了节省摄象机所用的数量、简化传输系统及控制与显示系统，在摄象机上加装电动的（可遥控的）可变焦距（变倍）镜头，使摄象机所能观察的距离更远、更清楚，同时还把摄象机安装在电动云台上，通过控制器的控制，可以使云台带动思摄象机进行水平和垂直方向的旋转，从而使摄象机能覆盖到的角度、面积更大。总之，摄象机就象整个系统的眼睛一样，把它监视的内容变为图象信号，传送给控制中心的监视器上。用摄像机监视所防范的空间，当有目标进入防范区域时，被监视的景物图像发生变化,计算机通过图像处理判断出防范空间的入侵情况，控制系统报警。.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1示为热释电红外传感器的内部电路框图。图1热释电红外传感器的内部电路框图2.2PIR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。2.3AT89C51单片机简单概述2.3.1：AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128bytes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。外时钟源外部事件计数外中断图2AT89C51功能方块图控制并行口串行通信2.3.2AT89C51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。振荡器和时序OSC程序存储器4KBROM数据存储器256BRAM/SFR定时器/计数器2×16AT89C51CPU64KB总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口内中断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FLASH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。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O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