单片机防盗报警器设计.docx
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单片机防盗报警器设计.docx
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单片机防盗报警器设计
目录
引言··································································1
一设计任务与要求·················································1
二方案设计·····························································2
2.1总体设计思路·······················································2
三具体电路模块设计····················································43.1热释电红外传感器原理············································43.2放大电路的设计·····················································4
3.3时钟电路的设计····················································5
3.4复位电路的设计············································6
3.5发光二极管报警电路的设计·········································6
3.6声音报警电路的设计··················································7
3.7系统硬件电路的选择及说明············································7四软件的程序实现·····················································8
4.1主程序工作流程图·····················································8
4.2中断服务程序工作流程图··············································9
五软件仿真····························································10
六总结································································11
七参考资料·····························································12
八附录····························································13
附录1电路图设计与仿真·············································13附录2设计编程程序········································13
引言
基于社会安全保障的需要,电子报警这门综合技术的正在不断的发展。
与此同时,红外技术已成为先进科学技术的重要组成部分,由于红外线是不可见光,因此用它进行红外探测监控,具有良好的隐蔽性,白天和黑夜都可以使用,而且其抗干扰能力强。
防盗报警系统利用单片机控制技术,自动探测发生在布防区内的侵入行为,产生报警信号,一旦发生突发事件,就会向人们发出报警提示,从而让人即使采取应对措施。
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。
因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。
此外,在电子防盗、人体探测等领域中,热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。
一设计任务与要求
(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。
二方案设计
2.1总体设计思路
本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、报警等子模块。
电路结构可划分为:
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。
就此设计的核心模块来说,单片机就是设计的中心单元,所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。
单片机应用系统也是有硬件和软件组成。
硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统,软件是各种工作程序的总称。
单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构:
热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成;它们之间的构成框图如图1总体设计框图所示:
图1总体设计框图
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。
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。
在单片机内,经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。
驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。
当报警延迟10s一段时间后自动解除,也可人工手动解除报警信号,当警情消除后复位电路使系统复位,或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警[4]。
三具体电路模块设计
3.1热释电红外传感器原理
本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。
其工作电路原理及设计电路如图2所示,在VCC电源端利用C1和R2来稳定工作电压,同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。
当检测到人体移动信号时,电荷信号经过FET放大后,经过C2,R1的稳压后使输出变为高电位,再经过NPN的转化,输出OUT为低电平。
图2热释电红外传感器原理图
3.2放大电路的设计
如图3所示为最基本的放大电路,Vi是输入电压信号,Vo是输出放大的电压信号。
图3放大电路图
3.3时钟电路的设计
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
因为一个机器周期含有6个状态周期,而每个状态周期为2个振荡周期,所以一个机器周期共有12个振荡周期,如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ,一个振荡周期为1/12us,故而一个机器周期为1us[5]。
如图4所示为时钟电路。
图4时钟电路图
3.4复位电路的设计
复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位,单片机在时钟电路工作以后,在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。
例如使用晶振频率为12MHz时,则复位信号持续时间应不小于2us。
本设计采用的是外部手动按键复位电路。
如图5示为复位电路。
图5复位电路图
3.5发光二极管报警电路的设计
由2个发光二极管接上电阻后连上单片的RXD的引脚,外接VCC,当单片机的RXD引脚被置低电平后,发光二极管被点亮,起到报警作用。
图6所示为发光二极管报警电路。
图6发光二极管报警电路图
3.6声音报警电路的设计
如下图所示,用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机的TXD引脚上,构成声音报警电路,如图7示为声音报警电路。
图7声音报警电路图
3.7系统硬件电路的选择及说明
硬件电路的设计见附图1所示,从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件:
AT89C51、热释电红外传感器、LED、按键、反相器74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路,以及单片机的手工复位电路等。
其中D1是正常工作指示灯,D2—D5是起报警指示作用,当RXD脚被置低电平时,D2—D5亮红灯开始报警,同样,TXD脚置高电平时声音报警电路开始工作。
电路设有2个按键,S1键作为模拟盗窃信号输入键,S2键作为作为电路复位键。
四软件的程序实现
4.1主程序工作流程图
按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图8所示;
图8主程序工作流程图
4.2中断服务程序工作流程图
本主程序实现的功能是:
当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后,表示有人闯入监控区,从而经过单片机内部程序处理后,驱动声光报警电路开始报警,报警持续10秒钟后自动停止报警,然后程序开始循环工作,检测是否还有下次触发信号,等待报警从而使报警器进入连续工作状态。
同时,利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时,用手工按键停止的声光报警的作用。
手工按键停止报警中断服务程序工作流程图,如下图9所示;
图9中断服务程序工作流程图
五软件仿真
本设计通过利用Proteus仿真,将所编写的程序用Keil软件编译,所仿真原理图见附录1图所示。
由于在proteus软件中没有专门用作红外线发射与接收的器件,所以在仿真电路图中以开关代替红外器件,其原理和效果是一致的。
本设计所要求达到的目标:
(1)在正常工作情况下,电源指示灯绿灯亮。
(2)在接收到开关S1带来的低电平信号,可使图中的绿灯由亮变暗,红灯产生报警,可观察到红灯亮一直亮产生报警信号。
并且报警喇叭一直响,持续10秒后红灯灭,喇叭停止报警,电源指示灯绿灯亮。
(3)在报警过程中,外部中断开关S2可使警报解除。
六总结
本设计研究了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。
该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心,外接热释电红传感器,它是一种新颖的被动式红外探测器件,能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射,并将其转化为相应的电信号输出,同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰。
平时传感器输出低电平,当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平,此高电平输入单片机,作为单片机的外部触发信号处理,经单片机内部软件编程处理后,单片机输出控制信号,驱动声光报警电路开始报警。
该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活;且安装方便、智能性高、误报率低。
随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展,相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。
在利用proteus软件仿真过程中,出现了很多的问题,初次接触这个软件,一点都不熟悉,很多知识都是用的时候在网上找的,或者查资料得出的。
对于器件库中的元件的性能不熟悉,不如说是最常用的电容器就有好多种,并不了解我们需要的是哪一个,而且电容的种类那么多,很难一次性选择正确。
再者就是本图中所用的三极管放大器,由于是从单片机的输出端来导通三极管,所以也要选择功率很小的器件,这样单片机才能驱动。
电路图画好之后就是装入程序进行仿真。
用Keil软件编译好程序后载入,满足设计的要求,我们小组充分感受到团队合作重要性和自主克服困难的喜悦。
通过本次的单片机课程设计,我们不仅掌握了硬件电路设计的基本步骤和方法,还认真的回顾了汇编语言编程方面的知识。
将我们所学的知识应用于生活实践中。
真正的做到了学以致用的效果。
同时也锻炼了我们小组每位成员的动手能力,加强了团队合作的意识和能力。
大家都是受益匪浅。
七参考资料
1吴政江.单片机控制红外线防盗报警器[J].锦州师范学院学报,2001.
2宋文绪.传感器与检测技术[M].北京:
高等教育出版社,2004.
3余锡存.单片机原理及接口技术[M].西安:
西安电子科技大学出版社,2000.
4唐桃波,陈玉林.基于AT89C51的智能无线安防报警器[J].电子设计应用,2003,
5李全利.单片机原理及接口技术[M].高等教育出版社,第二版
6、学校图书馆的中文电子期刊
7、电子爱好者网站
8、《电子技术应用》(期刊)
9、
10、http:
//
11、或(查找器件)
12、
13、其它一些相关网站
七附录
附录1电路图设计与仿真
附录2设计编程程序
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
sbitred=P2^1;
sbitgreen=P2^2;
sbitming=P1^5;
sbitbutton=P2^0;
voiddelay()
{
uinti,j;
for(i=100;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
voidmain()
{
red=0;
green=1;
while(button==1);
{
green=0;
ming=0;
red=1;
}
while(button==0);
green=1;
ming=1;
red=0;
delay();
}
课程设计(论文)任务书
二级学院:
机械工程学院
学号
学生姓名
专业(班级)
电信本科
设计题目
基于单片机的防盗报警器课程设计
设
计
技
术
参
数
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。
采用PROTEL99设计电路做出实物或采用PROTEUS软件仿真。
设
计
要
求
1、画出整机电路方框图2、单片机系统电路
3、译码显示电路4、电路原理图
5、使用说明及工作分析
工
作
量
1、画出整机电路方框图
2、课程设计论文
包括:
摘要,目录,课题简介,设计方案,硬件原理设计图,调试及结果,设计总结,参考文献,附录等。
程序放在附录中,要求打印稿同时上交电子稿。
工
作
计
划
本课程设计时间(2014年12月9日-2014年12月13日)具体安排如下:
1、周星期一,学习PROTEUS软件的使用,课程设计分组,弄清设计要求和设计方法。
2、周星期二-四,指导学生完成全部课程设计内容。
3、星期五,学生进行答辩,评定成绩,资料归类。
参
考
资
料
1、学校图书馆的中文电子期刊
2、电子爱好者网站
3、《电子技术应用》(期刊)4、
5、http:
//6、或(查找器件)
7、8、其它一些相关网站等等
指导教师签字
教研室主任签字
年月日
课程设计评审意见表
指导教师评语:
成绩:
指导教师:
年月日
答辩小组评语:
成绩:
评阅人:
年月日
课程设计总成绩:
答辩小组成员签字:
年月日
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- 单片机 防盗 报警器 设计