1、 專業： 學號： 單片機原理及應用課程設 計題 目： 基于單片機的家用聲光防盜報警系統學 生 姓 名： 院（系、部）： 指 導 教 師： 摘 要基于社會安全保障的需要，電子報警這門綜合技術的正在不斷的發展。防盜報警系統利用單片機控制技術，自動探測發生在布防區內的侵入行為，產生報警信號，一旦發生突發事件，就會向人們發出報警提示，從而讓人即使采取應對措施。本系統采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩定，抗干擾能力強、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發現，同時它的信號經過單片機系統處理后方便和PC機通信，便于多用戶統一管理。本設計包括硬件和軟

2、件設計兩個部分。硬件部分包括單片機控制電路、驅動執行報警電路、LED控制電路、顯示狀態電路等部分組成。處理器采用51系列單片機AT89C51，整個系統是在系統軟件控制下工作的。因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應用。此外，在電子防盜、人體探測等領域中，熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術性能穩定等特點而受到廣大用戶和專業人士的歡迎。關鍵詞：單片機；數據采集；報警電路；顯示狀態1設計任務與要求1.1模塊設計該設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數據采集、開關控制、聲光報警、恢復警報等模塊子函數。1.2模塊設計本聲光防盜報警系統由外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的

3、控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地報警、解除警報等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、控制模塊、功能選擇模塊等部分組成。1.3系統功能當人員外出時，可把報警系統設置在外出布防狀態，探測器工作起來,當有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設置在監測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限開關S2送出TTL 電平至AT89C51單片機，經單片機處理運算后驅動執行報警電路使警號發聲1。1.4特點紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設計的要點：其一是能有效

4、判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。當然，系統工作的穩定性和可靠性也是追求的重要指標。至于報警可采用聲光信號。2基礎知識介紹2.1熱釋電紅外傳感器簡單介紹熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路2。如圖1示為熱釋電紅外傳感器的內部電路框圖。2.2 PIR的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數制成的探測元件，在每個探測器內裝入一

5、個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。2.3 AT89C51單片機簡單概述我們在單片機基礎這門課程中已經學習了AT89C51單片機的結構和工作原理，AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復

6、擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。3方案設計3.1 總體設計思路本設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為數據采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路結構可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地報警、異地恢復等功能。就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統也是單片機應用系統的一種應用。單片機應用系統也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統，軟件是各種工作

7、程序的總稱。單片機應用系統的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。從設計的要求來分析該設計須包含如下結構：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復位電路及相關的控制管理軟件組成；它們之間的構成框圖如圖1總體設計框圖所示： AT89C51顯示狀態電路信號檢測電路報警執行電路LED發光顯示放大驅動驅動圖1設計框圖處理器采用51系列單片機AT89C51。整個系統是在系統軟件控制下工作的。設置在監測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機。在單片機內，經軟件查詢、識別判決等環節實時發出入侵報警

8、狀態控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。當報警延遲20s一段時間后自動關閉聲音，當警情消除開關s2關閉紅燈，打開綠燈，顯示安全。S2開關控制現實狀態。3.2具體電路模塊設計3.2.1時鐘電路的設計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。因為一個機器周期含有6個狀態周期，而每個狀態周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us5。如圖2所示為時鐘

9、電路。圖2時鐘電路3.2.2發光二極管報警電路的設計由1個發光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當單片機的RXD引腳被置低電平后，發光二極管被點亮，起到報警作用8。圖2所示為發光二極管報警電路。圖3發光二極管報警電路。3.2.3聲音報警電路的設計如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機的TXD引腳上，構成聲音報警電路，如圖4示為聲音報警電路.圖4聲音報警電路3.3系統硬件電路的選擇及說明硬件電路的設計見附圖1所示，從以上的分析可知在本設計中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、晶振、蜂鳴器等一些單片機外圍應用電路，以及單片機的手工復

10、位電路等。其中D1是正常工作指示燈，D2是起報警指示作用，當RXD腳被置低電平時，D2亮紅燈開始報警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報警電路開始工作。電路設有2個按鍵，S1鍵作為模擬盜竊信號輸入鍵, S2鍵作為作為解除警報鍵3.4軟件的程序實現硬件電路的設計見附圖1所示，從以上的分析可知在本設計中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機外圍應用電路，以及單片機的手工復位電路等。其中D1是正常工作指示燈，D2D5是起報警指示作用，當RXD腳被置低電平時，D2亮紅燈開始報警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報警電路開始工作。電路設有2個按鍵

11、，S1鍵作為模擬盜竊信號輸入鍵, S2鍵作為作為狀態顯示鍵。3.4.1主程序工作流程圖按上述工作原理和硬件結構分析可知系統主程序工作流程圖如下圖5所示； 開始 程序初始化檢測S1有無信號輸入 N Y啟動聲光報警電路報警 聲光報警持續20S檢測S2有無信號輸入 N 切換紅綠燈燈Y檢測S2有無信號輸入 Y結束N圖5系統主程序工作流程圖3.4.2顯示服務程序工作流程圖同時，利用S2可以實現報警持續時間到20秒時，用手工按鍵選擇光報警的作用。手工按鍵，如下圖6所示；開始檢測S2是否有信號 N Y切換紅綠燈結束圖6顯示服務程序工作流程圖仿真過程中用到的主程序和中斷程序見附錄34軟件仿真本設計通過利用Pr

12、oteus仿真，將所編寫的程序用Keil軟件編譯，所仿真原理圖見附錄1圖所示。由于在proteus軟件中沒有專門用作紅外線發射與接收的器件，所以在仿真電路圖中以開關代替紅外器件，其原理和效果是一致的。本設計所要求達到的目標： （1）在正常工作情況下，電源指示燈綠燈亮。（2）在接收到開關S1帶來的低電平信號，可使圖中的綠燈由亮變暗，紅燈產生報警，可觀察到紅燈亮一直亮產生報警信號。并且報警喇叭一直響，持續20秒后喇叭停止報警，綠燈亮。（3）外部中斷開關S2可使綠燈滅，紅燈亮，警報正式解除。本設計研究了一種基于單片機技術的無線智能防盜報警器。該防盜報警器通過以AT89C51單片機為工作處理器核心，外

13、接熱釋電紅傳感器，它是一種新穎的被動式紅外探測器件，能夠以非接觸方式探測出人體發出的紅外輻射，并將其轉化為相應的電信號輸出，同時能有效的抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾。平時傳感器輸出低電平，當有人在探測區范圍內移動時輸出低電平變為高電平，此高電平輸入單片機，作為單片機的外部觸發信號處理，經單片機內部軟件編程處理后，單片機輸出控制信號，驅動聲光報警電路開始報警。該報警器的最大特點就是使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報率低。隨著現代人們安全意識的增強以及科學技術的快速發展，相信報警器必將在更廣闊的領域得到更深層次的應用。結論在利用proteus軟件仿真過程中，

14、出現了很多的問題，初次接觸這個軟件，一點都不熟悉，很多知識都是用的時候在網上找的，或者查資料得出的。對于器件庫中的元件的性能不熟悉，不如說是最常用的電容器就有好多種，并不了解我們需要的是哪一個，而且電容的種類那么多，很難一次性選擇正確。再者就是本圖中所用的三極管放大器，由于是從單片機的輸出端來導通三極管，所以也要選擇功率很小的器件，這樣單片機才能驅動。這一點也是慢慢領悟出來的。通過本次的單片機課程設計，我不僅掌握了硬件電路設計的基本步驟和方法，還認真的回顧了匯編語言編程方面的知識。將我所學的知識應用于生活實踐中。真正的做到了學以致用的效果。同時也鍛煉了動手能力。使我是受益匪淺。參考文獻參考文獻

15、示例：1 吳政江. 單片機控制紅外線防盜報警器J. 錦州師范學院學報, 2001.2 宋文緒. 傳感器與檢測技術M. 北京: 高等教育出版社, 2004.3 余錫存. 單片機原理及接口技術M. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2000.4 唐桃波, 陳玉林. 基于AT89C51的智能無線安防報警器 J. 電子設計應用, 2003, 5 李全利. 單片機原理及接口技術M. 北京: 北京航空航天大學出版社, 2004.6 薛均義, 張彥斌. MCS-51系列單片微型計算機及其應用M. 西安: 西安交通大學出版社, 2005.7 徐愛鈞, 彭秀華. 單片機高級語言C51應用程序設計M. 北京: 北

16、京航空航天大學出版社, 2006.8 康華光. 電子技術基礎（模擬部分）M. 北京: 高等教育出版社, 2004.9胡志海.單片微型計算機原理及應用.機械工業出版社，200310何立民.單片機應用技術選編. 8北京航空航天大學出版社，200011潘永雄. 單片機實驗與實踐. 電子工業出版社，2005附錄1仿真圖 未產生警報產生警報顯示安全顯示安全恢復警報恢復警報附錄2 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 000BH LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MOV IE,#81H ;CPU開放中斷，INT0允許中斷 SETB IT

17、0 ;外部中斷為邊沿觸發方式 MOV SP,#30H ;指針入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;監測是S1輸入信號，是否有輸入信號 AJMP LP LA: ACALL DELAY ;延時消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次監測S1輸入信號，若有輸入信號轉入報警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;開始報警使運行正常綠指示燈熄滅 CPL P3.0 CPL P3.1 MOV R0,#0AH ;延時LOOP:LCALL DELAYY DJNZ R0,LOOP DELAYY: MOV R5,#100DL0: MOV R6,#20DL1: MOV R7,#250 DJNZ R7,$ DJNZ R6,DL1 DJNZ R5,DL0 CPL P3.0 CPL P3.1 RET L1: CLR P3.1 ;報20