设计基于单片机控制的家庭智能防盗报警系统设计

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计(论文)题目:基于单片机控制的智能家庭防盗报警系统设计专业:楼宇智能化工程技术班级:楼宇10-1班二〇一二年十二月二十日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学生姓名学号1059009班级楼宇10-1专业楼宇智能化工程技术设计（或论文）题目基于单片机控制的智能家庭防盗报警系统的设计指导教师姓名职称工作单位及所从事专业联系方式备注教授四川信息职业技术学院工程师能士智能港科技有限公司设计（论文）内容：1．设计主要内容：(1)设计一种家庭用、与电话线连接、操作简单、工作稳定可靠的智能防盗报警装置。(2)防盗报警系统的设计（3）完成单片机硬件设计和软件流程设计进度安排：第4～8周：查找资料选择参考方案；第9～11周：确定设计方案；第12～14周：试验、调试，撰写论文初稿；第15～16周：检查定稿；第17～18周：答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：《单片机应用技术（C语言版）》，王静霞主编，电子工业出版社《电子技术基础》，吕强主编，机械工业出版社《智能小区弱电工程设计与实施》，李连业、畅编著，中国电力出版社审批意见教研室负责人：年月日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。目录摘要.............................................................1第1章绪论........................................................21.1发展概况与设计背景..........................................21.2本设计概述..................................................2第2章方案选择....................................................32.1方案选择....................................................42.2主控芯片单片机的选择........................................42.2.1AT89C51的引脚结构.....................................42.2.2AT89C51的主要性能.....................................52.3传感器的选择................................................52.3.1传感器的红外辐射与红外探测的原理结构..................52.3.2红外测原理............................................62.3.3热释红外传感器的结构..................................62.3.4菲涅尔透镜............................................92.4热释电红外传感器控制电路芯片的选择.........................10第3章系统硬件设计...............................................123.1低频带通放大电路...........................................123.2电压比较整形电路...........................................133.3声音报警电路...............................................143.4灯光警示电路...............................................153.5状态显示电路...............................................163.6供电电源电路...............................................163.7单片机最小系统.............................................17第4章系统软件设计...............................................184.1主程序流程图...............................................184.2中断函数流程图.............................................18第5章结论.......................................................20致谢..............................................................21参考文献..........................................................22附录1.............................................................23附录2.............................................................24摘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、低频带通放大电路、电压比较整形电路、声音报警电路、灯光警示电路、状态显示电路、供电电源电路等部分组成。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；报警电路第1章绪论1.1发展概况与设计背景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，人们私有财产也不断地增多，因而也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。它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，不但可以用于单一的住宅区，也可以规模用于比较大规模住宅区的防盗系统，它的工作性能好，不易出现不报和误报现象，安全可靠。不仅如此，它使用了单片机做信号处理器，这样有利于与计算机相连接，利用计算机统一管理，使整个小区的住户基本情况、资料等在计算机内存储起来，方便来访人的查询和保安人员的统一管理。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：（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时，都很容易失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。再者，就闭路监控电路防盗系统而言：它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。1.2本设计概述综合以上报警器的不足，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利于跟PC机通信，便于多用户统一管理。本设计遵循国家相关法规和政策和行业规范。比如：GB12663-2001《防盗报警控制器通用技术条件》；GB50394-2007《入侵报警系统工程设计规范》；GB/T16572—1996《防盗报警中心控制台》；GB50348-2004《安全防范工程技术规范》；第2章方案选择2.1方案选择防盗报警系统一般是由入侵探测器、防盗报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。它的最简单形式是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。该系统设计方案有以下两种：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、所辖派出所经历分布，及时调动警力做出快速处理。方案二；通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和高音报警器的启动。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，固本设计选择方案二。2.2主控芯片单片机的选择AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。故此设计采用AT89C51。2.2.1AT89C51的引脚结构AT89C51的引脚结构如图2—1所示：图2-1AT89C51的引脚结构图2.2.2AT89C51的主要性能1．与MCS-51单片机产品兼容2．4k字节在系统可编程Flash存储器3．1000次擦写周期4．全静态操作：0HZ~24HZ5．三级程序存储器锁定6．32个可编程I/O口线7．两个16位定时器/计数器8．五个中断器9．可编程串行通道10．低功耗空闲和掉电模式11．看门狗定时器2.3传感器的选择2.3.1传感器的红外辐射与红外探测的原理结构热释电传感器是利用红外辐射与红外测温的原理来探测的,红外测温属非接触式测温，是测温技术中的主要手段，其特点是测温范围广，响应速度快和不明显破坏被测对象温度场，因而广泛应用于工业、农业、交通等领域。非接触红外测温有以下几点优点：1.测量不干扰被测温场，不影响温场分布，从而具有较高的测温准确度。2.测温范围宽。3.探测器的响应时间短，反应速度快，易于快速与动态测量。4.不必接触被测物体，操作方便。5.可以确定微小目标的温度。非接触测温技术的意义是显而易见的。随着工农业、国防事业、医学的发展，对温度测量越来越迫切。在某些场合，温度测量逐步上升为主要矛盾，引起了各方面的普遍重视。通常将电磁波谱间隔在0.76～1000μm的区域称为红外光谱区，红外传感器是一种新型的传感器，能够探测物体辐射的红外线。热释电元件的工作原理是基于热释电效应，即在强电介质温度变化ΔP的自然极化的存在，此时传感器有电信号输出，晶体的这种性质被称为热释电极或热释电效应。有些热释电晶体，他们的自发极化方向能用外电场来改变，这些晶体称作热释电—铁电体。例如：LiTaO2(钽酸锂)和BaTiO2(钛酸钡)等。为了使传感器能够长期稳定地工作，提高灵敏度，增强抗干扰能力，这里选用了TGS晶体制作的双型探测器。2.3.2红外测原理红外测温是通过探测物体表面发射的能量来测量其温度，由物理学可知，处于绝对温度（－273.15℃）以上的任何物体，都要释放热