基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)(畢業(yè)設(shè)計(jì)).doc

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1、XXXXXXX畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) XXXXXXX 系（院） XXXXXXXXX 專業(yè)基于AT89C51單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)The design for infrared burglar alarm學(xué)生姓名 XXXXX 班 級(jí) XXXXXXXXXXXXXX 學(xué) 號(hào) XXXXXXXX 指導(dǎo)教師 XXXXX 完成日期 2013 年 5 月 10 日摘 要本系統(tǒng)是基于單片機(jī)AT89C51設(shè)計(jì)的家用無(wú)線防盜報(bào)警器。它采用的元件是熱釋電紅外傳感器，它的制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，靈敏度高、安全可靠、抗干擾能力強(qiáng)。該報(bào)警器成本較低，易于安裝可靠性和穩(wěn)定性高，并且在功能

2、上具有良好的可擴(kuò)展性，便于市場(chǎng)應(yīng)用與推廣。本設(shè)計(jì)分硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，硬件部分包括紅外探頭電路、單片機(jī)控制電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路、LED控制電路等部分組成。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；無(wú)線報(bào)警；紅外傳感器；數(shù)據(jù)采集IAbstract This system is designed based on single chip AT89C51 home wireless burglar alarm. It uses the element pyroelectric infrared sensors, and its production is simple, low c

3、ost, more convenient to install, and anti-theft performance is relatively stable, high sensitivity, safe, reliable, anti-interference ability. The alarm is low cost, easy to install high reliability and stability, and has a good scalability in functionality, ease of market application and promotion.

4、 The design points of hardware design and software design in two parts, hardware section includes infrared sensor circuit, MCU control circuit to drive the implementation of the alarm circuit, LED control circuit and other components. The whole system is working under the control of the system softw

5、are.Key words: SCM; infrared sensor；Wireless alarm； data collectionI南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第一章 緒論11.1 選題背景11.2 報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀11.3家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)31.4 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求5第二章 主要元器件選擇與介紹62.1 傳感器介紹62.1.1 熱釋電紅外線傳感器簡(jiǎn)單介紹62.1.2 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)62.1.3 熱釋電效應(yīng)72.1.4 菲涅爾透鏡及其基本原理72.1.5 熱釋電紅外傳感器工作原理82.1.6 熱釋電紅外傳感器引腳圖介紹92.2

6、 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)單概述102.2.1 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)102.2.2 AT89C51管腳說(shuō)明11第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)143.1 整體設(shè)計(jì)方案143.2 信號(hào)放大電路143.2.1 主要電路元件介紹143.2.2 實(shí)現(xiàn)功能153.2.3 原理分析153.3 比較電路163.3.1實(shí)現(xiàn)功能163.3.2原理分析173.4聲音報(bào)警電路183.4.1 主要電路元件介紹183.4.2 實(shí)現(xiàn)功能183.4.3 原理分析193.5燈光警示電路193.5.1 主要電路元件介紹193.5.2 實(shí)現(xiàn)功能203.5.3 原理分析203.6 顯示電路213.6.1 主要電路元件介紹213.6.2 實(shí)

7、現(xiàn)功能223.6.3 原理分析223.7供電電源電路223.7.1 主要電路元件介紹223.7.2 實(shí)現(xiàn)功能233.7.3 原理分析233.8 單片機(jī)最小系統(tǒng)243.8.1 主要電路元件介紹243.8.2 實(shí)現(xiàn)功能243.8.3 原理分析25第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)264.1 單片機(jī)程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)264.1.1 單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本步驟264.1.2 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法264.1.3 Keil 簡(jiǎn)介264.2 報(bào)警系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)274.2.1主程序流程圖274.2.2 中斷函數(shù)流程圖28第五章 總結(jié)30參考文獻(xiàn)31致 謝33附錄一：設(shè)計(jì)編程程序34附錄二：硬件電路圖37V第一章 緒論1.1

8、 選題背景隨著社會(huì)科學(xué)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)個(gè)人私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)越來(lái)越重視，因而對(duì)于防盜的措施提出了更高的要求。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代生活防盜的需要而設(shè)計(jì)的應(yīng)用于家庭、車庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)和保險(xiǎn)柜等處進(jìn)行防盜監(jiān)控的無(wú)線防盜報(bào)警裝置。目前市面上防盜裝備主要有開(kāi)關(guān)式電子防盜報(bào)警器、壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見(jiàn)的報(bào)警器都或多或少的存在著一些缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的紅外線探測(cè)防盜報(bào)警器是基于紅外光的不可見(jiàn)性而設(shè)計(jì)的，具有報(bào)警精確度高、誤報(bào)率低、設(shè)備安裝隱蔽等特點(diǎn)，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。這種熱釋電紅外傳感器可以通過(guò)非接觸形式的檢

9、測(cè)接收人體輻射的紅外線，并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過(guò)各部分電路進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)，熱釋電紅外傳感器不僅可用于防盜報(bào)警裝置，也可用于接近開(kāi)關(guān)、制動(dòng)控制、遙測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。1.2 報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀 從上世紀(jì)初開(kāi)始，報(bào)警系統(tǒng)就已經(jīng)開(kāi)始在北美形成雛形。在北美，報(bào)警求救箱放置在各個(gè)街頭巷尾，在求救時(shí)發(fā)出聲響提示，用來(lái)尋求附近警察的幫助；這種呼救箱同時(shí)直接連接到附近的警察局，使得一些更遠(yuǎn)的警察也可以接收到求救信息。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠(yuǎn)程通信技術(shù)服務(wù)的電報(bào)公司開(kāi)始加入到了這個(gè)行業(yè)中，使得報(bào)警信息可以傳送到更遠(yuǎn)的地方；不過(guò)，由于這種電報(bào)方式難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話就理所應(yīng)當(dāng)?shù)某蔀閳?bào)警通信的主要

10、方式。而此后出現(xiàn)的自動(dòng)撥號(hào)系統(tǒng)以及電話迅速的普及，更加使得通過(guò)電話報(bào)警的方式得到了更加前所未有的發(fā)展。從上面的過(guò)程來(lái)看，報(bào)警行業(yè)的出現(xiàn)、發(fā)展離不開(kāi)工業(yè)技術(shù)發(fā)展，只有通過(guò)良好的通信手段，才能把個(gè)不同地區(qū)的報(bào)警信息匯聚到不同的相關(guān)部門(mén)，然后由各個(gè)部門(mén)負(fù)責(zé)分配極其有限的警力來(lái)幫助所有需要幫助的個(gè)體。目前，對(duì)于北美的安全防范產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，最成功的經(jīng)營(yíng)模式無(wú)疑就是聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警可以將整個(gè)北美的安防產(chǎn)業(yè)進(jìn)行從橫向到縱向的整合串并，并且形成了一個(gè)集多種高科技技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化管理于一體化的綜合性產(chǎn)業(yè)。比如2011年世界排名第一的北美最大的安防跨國(guó)公司一泰科安防（ADT SECURITY）公司，泰科安防已經(jīng)

11、為全球740多萬(wàn)民用、商業(yè)、工業(yè)、以及政府部門(mén)客戶提供安防服務(wù)，其中就包括90%的世界財(cái)富500強(qiáng)公司。泰科安防的年銷售收入高達(dá)70多億美元，經(jīng)營(yíng)覆蓋了全球40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，提供全面的安防和安全解決方案?，F(xiàn)在全世界90%的世界財(cái)富500強(qiáng)公司美國(guó)50家最大的全國(guó)性及區(qū)域性銀行控股公司中的半數(shù)美國(guó)72家大中型機(jī)場(chǎng)。美國(guó)30座最繁忙的機(jī)場(chǎng)中，19家使用ADT的服務(wù)全球最大的100家零售商中，80%使用ADT的服務(wù)。我國(guó)從1979年開(kāi)始公安部在石家莊市召開(kāi)了“全國(guó)刑事技術(shù)預(yù)防專業(yè)工作會(huì)議”，會(huì)議上提出要大力開(kāi)展安全技術(shù)防范工作，技防工作作為公安業(yè)務(wù)的組成部分就從這里開(kāi)始被正式提出來(lái)了。事實(shí)上我國(guó)的

12、技防工作早在60年代就已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)了，那時(shí)候由于形勢(shì)所迫，銀行，博物館都開(kāi)始自發(fā)的采用各種各樣的防范手段，這是我國(guó)技術(shù)防范工作的初級(jí)階段。當(dāng)時(shí)采用的手段主要是聲控報(bào)警。當(dāng)罪犯撬玻璃和砸展柜時(shí)所產(chǎn)生的聲音傳到值班室時(shí)。值班室的人員判斷出罪犯正在行竊，并及時(shí)報(bào)告給領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門(mén)，組織布置保衛(wèi)人員和警力將犯罪分子包圍后并將其抓獲。1982年公安部和公安部第一研究所，根據(jù)當(dāng)時(shí)的防盜報(bào)警技術(shù)為故宮許多的展廳安裝了各種主動(dòng)紅外式、被動(dòng)紅外式、超聲波式、微波式、聲控式等防盜探測(cè)器，形成了多種探測(cè)手段于一體的防盜報(bào)警系統(tǒng)，此時(shí)我國(guó)的防盜報(bào)警技術(shù)已經(jīng)提高到了一個(gè)新水平。1984年以后是安防事業(yè)在我國(guó)進(jìn)入了普及和

13、提高的階段，而且發(fā)展迅速。此時(shí)各個(gè)銀行、博物館、商場(chǎng)、超市、居民小區(qū)等都陸續(xù)開(kāi)始建立了各種安全防范系統(tǒng)。進(jìn)入90年代以后，人們?cè)郊幼⒁獾街苓叞踩婪兜闹匾?，慢慢開(kāi)始利用周邊的圍墻，鐵柵欄等屏障建立了周界防范，如果沒(méi)有條件形成完整的周界防范，也要建立相應(yīng)的防范區(qū)。在防護(hù)區(qū)和禁區(qū)內(nèi)采用多種不同探測(cè)原理的探測(cè)器構(gòu)筑多道防線，與此同時(shí)防遮擋功能的探測(cè)器已經(jīng)問(wèn)世，進(jìn)一步促進(jìn)了入侵探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展。目前，我國(guó)的安防技術(shù)已經(jīng)基本上和國(guó)際接軌。在現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，安防系統(tǒng)已經(jīng)形成了一個(gè)十分完善的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，防盜報(bào)警系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)，電視監(jiān)控系統(tǒng)，門(mén)禁系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)等統(tǒng)一由

14、同一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行調(diào)控管理，標(biāo)志我國(guó)的安防事業(yè)有邁進(jìn)了一個(gè)新的階段。1.3家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)隨著個(gè)人安全防范意識(shí)的提高，以及各種智能樓宇建筑的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在防盜報(bào)警系統(tǒng)的容量也在迅速增大，報(bào)警探測(cè)器由一開(kāi)始的幾個(gè)、十幾個(gè)增加到了上百、數(shù)百個(gè)。防范區(qū)域面積的擴(kuò)大、施工布線的復(fù)雜、探測(cè)器分布位置的后期調(diào)整和擴(kuò)容等等，都對(duì)整個(gè)防盜報(bào)警系統(tǒng)的控制管理方式乃至整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)又提出了新的要求。防盜報(bào)警系統(tǒng)中的通訊方式一般包括報(bào)警探測(cè)器和報(bào)警控制器之間的聯(lián)網(wǎng)，以及報(bào)警控制器和控制中心之間的聯(lián)網(wǎng)。在實(shí)際的施工部署過(guò)程當(dāng)中，為了能夠更加靈活的搭配探測(cè)器的布線和數(shù)量，探測(cè)器和報(bào)警控制器之間大多數(shù)仍然采用

15、了傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)傳輸，而報(bào)警控制器和控制中心之間的聯(lián)網(wǎng)則是整個(gè)系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定靈活擴(kuò)展的關(guān)鍵所在。使用電話線聯(lián)網(wǎng)的方式運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高、聯(lián)網(wǎng)速度較慢，為解決多用戶同時(shí)報(bào)警造成線路堵塞的問(wèn)題，此時(shí)接警中心就需要配置多臺(tái)接警控制器和多路通訊鏈路。而專用總線聯(lián)網(wǎng)的方式運(yùn)營(yíng)成本較低、聯(lián)網(wǎng)速度較快，但是覆蓋面積范圍很小、線路鋪設(shè)可靠性比較差、傳輸很容易受干擾。防范區(qū)域的不斷加大使得報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控范圍不斷延展，這樣使得分布在各個(gè)不同地區(qū)的報(bào)警控制器必須要有更完善、更先進(jìn)的通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)支撐，控制中心的安保監(jiān)測(cè)人員才有能力對(duì)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的所有探測(cè)器的報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行全面了解，傳統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)方式在面對(duì)這類情況的變化時(shí)已經(jīng)難以

16、為繼，此時(shí)以聯(lián)網(wǎng)報(bào)警技術(shù)的出現(xiàn)則使得這一要求的實(shí)現(xiàn)成為了可能。防盜聯(lián)網(wǎng)報(bào)警是一種“人防、技防、物防”三防相結(jié)合的安全防范體系，是目前安防界公認(rèn)的最為有效的安全防范措施。聯(lián)網(wǎng)報(bào)警的應(yīng)用廣泛，用戶花非常低的投入就可以獲得全方位、全天候的安全防范措施。為用戶提供全天24小時(shí)值班，同時(shí)提供巡防、接警、出警等服務(wù)，最大程度保障用戶的安全。若期間產(chǎn)生相關(guān)財(cái)產(chǎn)損失，損失的部分將按照聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)中心為用戶贈(zèng)送的保險(xiǎn)取得相應(yīng)賠償。在我國(guó)很多城市，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警已經(jīng)成為了社會(huì)安全防范的重要舉措。其技術(shù)發(fā)展的主要方向主要有以下幾點(diǎn)。（1）聯(lián)動(dòng)集成化多系統(tǒng)多平臺(tái)的集成已經(jīng)成為安防系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)主要方向，防盜報(bào)警系統(tǒng)也不例外

17、。其中，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行視頻復(fù)核的強(qiáng)烈市場(chǎng)需求使得防盜報(bào)警系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)集成聯(lián)動(dòng)最具必要性。如果監(jiān)控區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)警情，安保人員一般不可能迅速出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)，如果同時(shí)出現(xiàn)多處警情，也無(wú)法分身去多個(gè)地方。如果防盜報(bào)警系統(tǒng)能夠聯(lián)動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，就可以在控制中心即時(shí)觀察報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況，準(zhǔn)確識(shí)別復(fù)核是否有入侵行為還是誤報(bào)，自動(dòng)記錄報(bào)警時(shí)間和位置信息、自動(dòng)進(jìn)行視頻抓拍和錄像以及通知相關(guān)執(zhí)法部門(mén)。有賴于科技強(qiáng)警和平安城市建設(shè)的顯著成效，許多一線中心城市已經(jīng)做出了部署20萬(wàn)甚至30萬(wàn)攝像頭的構(gòu)想和規(guī)劃，部分社區(qū)和區(qū)域已初步建立起“覆蓋到面、監(jiān)測(cè)到線、控制到點(diǎn)”的全天候、多功能科技防范網(wǎng)絡(luò)體系。在已建成

18、的圖像信息采集設(shè)備中，政府投資建設(shè)的僅占很小比例，大部分都是金融單位、學(xué)校、商場(chǎng)樓宇、賓館酒店、企業(yè)內(nèi)部和居民社區(qū)等社會(huì)力量投資建設(shè)的監(jiān)控系統(tǒng)，大量的業(yè)主可支配控制的攝像機(jī)的安裝使用使得視頻復(fù)核的難度大幅降低，而矩陣、DVR、第三方綜合管理軟件等各類主控設(shè)備和平臺(tái)，在智能化聯(lián)動(dòng)處理方面的功能完善也簡(jiǎn)化了集成管理的復(fù)雜度。（2）傳輸IP化此外，由于目前大多數(shù)中小型防盜報(bào)警系統(tǒng)的業(yè)主尚未接受報(bào)警服務(wù)收費(fèi)的消費(fèi)觀念，接警中心的主要服務(wù)客戶便集中在銀行、文博、學(xué)校等重點(diǎn)防范單位。普通用戶只能自行管理使用防盜報(bào)警系統(tǒng)，而諸如即時(shí)報(bào)警、延時(shí)報(bào)警、24小時(shí)防區(qū)等專業(yè)報(bào)警主機(jī)的復(fù)雜功能設(shè)置很難全面掌握，更不用

19、說(shuō)快速應(yīng)用，通過(guò)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的綁定，則可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)使用難度，讓使用者通過(guò)直觀簡(jiǎn)便的圖像觀察與報(bào)警探測(cè)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行日常安保工作。報(bào)警信息數(shù)字化，不僅可以解決報(bào)警信息數(shù)據(jù)的多系統(tǒng)多平臺(tái)共享問(wèn)題，還可以減少數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中受到的誤報(bào)干擾。誤報(bào)警是指在沒(méi)有出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出了報(bào)警信號(hào)，引起誤報(bào)的原因包括報(bào)警技術(shù)是否先進(jìn)、報(bào)警探測(cè)器是否合格、系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否周全、施工環(huán)節(jié)是否合理、用戶使用是否正確等。而在報(bào)警信息傳輸過(guò)程中的環(huán)境影響(比如報(bào)警通訊線路與動(dòng)力線/照明線等強(qiáng)電間距過(guò)小時(shí)且未采取防電磁干擾措施)，通過(guò)IP化處理就可以大幅削弱。目前大多數(shù)平臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口還是傳統(tǒng)的RS-232/485/4

20、22格式，在實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性、交互性等方面上均有不足，而以太網(wǎng)通訊技術(shù)對(duì)于串口通訊是一種比較徹底的技術(shù)革新。以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)在于不僅傳輸距離不限、數(shù)據(jù)傳輸速率高、采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)底層具有CRC校驗(yàn)、重發(fā)機(jī)制，協(xié)議上層增加了可靠的握手協(xié)議，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)，通訊數(shù)據(jù)采用了加密傳輸，同時(shí)對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)端進(jìn)行身份識(shí)別，隔離了外界的干擾，保障了通信的穩(wěn)定。將報(bào)警信息用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議封裝后，由于指令規(guī)范，與監(jiān)控、消防、樓控、門(mén)禁等平臺(tái)的集成融合更靈活更先進(jìn)?；赥CP/IP方式的網(wǎng)絡(luò)通訊，還可以通過(guò)在線檢測(cè)縮短故障范圍，快速排查問(wèn)題節(jié)點(diǎn)。IP化的技術(shù)風(fēng)潮已經(jīng)席卷安防各子系

21、統(tǒng)，百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻編解碼器、智能網(wǎng)絡(luò)矩陣、網(wǎng)絡(luò)門(mén)禁、智能視頻分析等，防盜報(bào)警系統(tǒng)也要應(yīng)需而變，將通過(guò)光電生物探測(cè)技術(shù)獲知的入侵行為轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，提供給其它子系統(tǒng)進(jìn)行綜合處理。1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求（1）該設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、中斷控制、報(bào)警等模塊組成。(2)本紅外線防盜報(bào)警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、單片機(jī)控制電路、LED控制電路、報(bào)警器及相關(guān)的控制管理軟件組成。(3)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時(shí)，可把報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測(cè)器工作起來(lái),當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作，設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，經(jīng)放大

22、電路、比較電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門(mén)限閥門(mén)送出TTL 電平至AT89C51單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使警號(hào)發(fā)聲。(4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外線可以方便地檢測(cè)到是否有人出入。此類裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)是能有效判斷是否有人員進(jìn)入。至于報(bào)警可采用聲光信號(hào)。43第二章 主要元器件選擇與介紹2.1 傳感器介紹現(xiàn)在有關(guān)家庭防盜的傳感器種類非常多，有門(mén)磁傳感器、紅外線反射開(kāi)關(guān)無(wú)線探頭、振動(dòng)位移傳感器、人體熱釋電傳感器、雷達(dá)波人體檢測(cè)無(wú)線探頭等等。本系統(tǒng)考慮到不僅要滿足可靠性探測(cè)的需求，同時(shí)還需要考慮安裝操作簡(jiǎn)便和經(jīng)濟(jì)實(shí)用，所以本設(shè)計(jì)選用了人體熱釋電紅外傳感器完成防盜監(jiān)測(cè)。當(dāng)盜賊

23、企圖從門(mén)窗進(jìn)入室內(nèi)進(jìn)行盜竊時(shí)，人體熱釋電傳感器可以檢測(cè)到人體移動(dòng)的紅外信號(hào)，從而進(jìn)行報(bào)警。2.1.1 熱釋電紅外線傳感器簡(jiǎn)單介紹熱釋電紅外線(PIR)傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種

24、具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10-20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。2.1.2 熱釋電紅外傳感器結(jié)構(gòu)熱釋電紅外傳感器系統(tǒng)主要有光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外探測(cè)頭、信號(hào)濾波和放大、信號(hào)處理電路等幾部分組成。其組成框圖如圖2-1所示：待測(cè)目標(biāo)電源報(bào)警電路信號(hào)處理熱釋電紅外傳感器菲涅爾透鏡圖2-1 熱釋電紅外傳感器系統(tǒng)組成框圖2.1.3 熱釋電效應(yīng)由于溫度的變化,熱釋電晶體和壓電陶瓷等會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的電荷中心相對(duì)位移,使它們的自發(fā)極化強(qiáng)度發(fā)生變化，從而在它們的兩端產(chǎn)生異號(hào)的束縛電荷,這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。具有這種性質(zhì)的材料稱為熱釋電體。壓電陶瓷屬于熱釋電體。若不考

25、慮溫度的不均勻性,熱釋電體一般具有一級(jí)和二級(jí)熱釋電效應(yīng)。其中二級(jí)熱釋電效應(yīng)是由于溫度變化引起材料形變,再由壓電效應(yīng)產(chǎn)生電荷的二級(jí)效應(yīng)。一般情況下,若溫度變化率相同,升降溫過(guò)程中產(chǎn)生的熱釋電電荷大小相等,但符號(hào)相反。2.1.4 菲涅爾透鏡及其基本原理菲涅爾透鏡多是由聚烯烴材料注壓而成的薄片，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。菲涅爾透鏡的在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線及可見(jiàn)光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。菲涅爾透鏡可按照光學(xué)設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)：一是聚焦作用；二是將探測(cè)區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測(cè)區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生

26、變化熱釋紅外信號(hào)。菲涅爾透鏡的工作原理十分簡(jiǎn)單：假設(shè)一個(gè)透鏡的折射能量?jī)H僅發(fā)生在光學(xué)表面（如：透鏡表面），拿掉盡可能多的光學(xué)材料，而保留表面的彎曲度，如圖2-2。 圖2-2 傳統(tǒng)透鏡到菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)的變化另外一種理解就是，透鏡連續(xù)表面部分“坍陷”到一個(gè)平面上。如圖2-3。圖2-3 塌陷到平面從剖面看，其表面由一系列鋸齒型凹槽組成，中心部分是橢圓型弧線。每個(gè)凹槽都與相鄰凹槽之間角度不同，但都將光線集中一處，形成中心焦點(diǎn)，也就是透鏡的焦點(diǎn)。每個(gè)凹槽都可以看做一個(gè)獨(dú)立的小透鏡，把光線調(diào)整成平行光或聚光。這種透鏡還能夠消除部分球形像差。簡(jiǎn)單地說(shuō)，菲涅爾透鏡一面是平坦的，另一面是凸起的。人們首次使用菲涅

27、爾透鏡是在18世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)它被用在燈塔的探照燈上，聚焦射出來(lái)的光束。當(dāng)人們需要一面又薄又輕的透鏡時(shí)，塑料菲涅爾透鏡便派上了用場(chǎng)。盡管成像質(zhì)量不如玻璃透鏡，但是在很多應(yīng)用中我們并不需要完美的圖像質(zhì)量。菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入從而強(qiáng)其能量幅度。人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為910um而探測(cè)元件的波長(zhǎng)靈敏度在0.220um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口這個(gè)濾光片可通過(guò)光

28、的波長(zhǎng)范圍為710um正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收這樣便形成了一種專門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。2.1.5 熱釋電紅外傳感器工作原理本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用的是雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如 圖2-4所示, 在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后，經(jīng)過(guò)C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過(guò)NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖2-4 熱釋電紅外傳感器原理圖2.1.6 熱釋電紅外傳感器引腳圖介紹本系統(tǒng)采用的熱釋電紅外傳感器成品的引腳示意圖如圖2-5所

29、示，引腳功能如下：數(shù)字1腳：電源負(fù)極數(shù)字2腳：信號(hào)輸出，高電平有效，46V和工作電壓有關(guān)數(shù)字3腳：電源正極 DC69VW1：靈敏度調(diào)整 W2：輸出延時(shí)調(diào)整 5120秒 圖2-5 熱釋電紅外傳感器的引腳示意圖它的技術(shù)參數(shù)如下：1、工作電壓：DC69V2、電平輸出：和電源電壓相同3、感應(yīng)角度：水平：90140度；垂直：1530度4、靜態(tài)電流：小于750A5、無(wú)信號(hào)輸出：0V6、感應(yīng)距離：0.515米7、外形尺寸：28mm38mm 高25毫米（最高點(diǎn)）8、輸出電平：46V與工作電壓有關(guān)9、工作時(shí)間：可調(diào)5-120秒范圍當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到異常的情況，由2腳輸出一個(gè)高電平，發(fā)送到單片機(jī)上，單片機(jī)做出報(bào)警處理

30、。2.2 AT89C51單片機(jī)簡(jiǎn)單概述2.2.1 AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu) AT89C51單片機(jī)是美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，同時(shí)也為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。圖2-6為AT89C51單片機(jī)的基本組成功能方塊圖。由圖可知，在這一塊芯片中，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)主要組成部

31、分，其中包括CPU、存儲(chǔ)器、可編程I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過(guò)內(nèi)部總線相連。振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲(chǔ)器4 KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256 B RAM/SFR定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 16 AT89C51CPU64 KB總線 擴(kuò)展控制器可編程 I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷外時(shí)鐘源 外部事件計(jì)數(shù) 外中斷 控制 并行口 串行通信圖2-6 AT89C51 功能方塊圖2.2.2 AT89C51管腳說(shuō)明ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：

32、接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I

33、/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為

34、低電平，P3口將輸出電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于

35、輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)端。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/VP：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為

36、RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，應(yīng)不接。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 整體設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)硬件電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示，它由紅外線探測(cè)器、信號(hào)放大電路、比較電路、延時(shí)電路、顯示電路、報(bào)警電路和穩(wěn)壓電源組成。供電電源電路紅外線探測(cè)器報(bào)警電路顯示電路信號(hào)放大電路延時(shí)電路比較電路圖3-1 紅外無(wú)線防盜報(bào)警器的結(jié)構(gòu)框圖紅外線探測(cè)器由主動(dòng)式和被動(dòng)式紅外線探測(cè)器組成，主動(dòng)式紅外線探測(cè)器由紅外發(fā)光管和接收管組成，被動(dòng)式紅外探

37、測(cè)器由紅外熱釋電傳感器組成。探測(cè)器探測(cè)到的微弱信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大電路的放大，傳輸?shù)奖容^電路，比較電路將探測(cè)器探測(cè)到的信號(hào)與參考值進(jìn)行比較，除去信號(hào)中的干擾信號(hào)，提高報(bào)警的準(zhǔn)確性，比較電路輸出的信號(hào)傳輸?shù)綀?bào)警電路觸發(fā)報(bào)警電路報(bào)警。報(bào)警電路有聲、光報(bào)警兩種方式組成，并且將聲、光報(bào)警進(jìn)行延時(shí)，為防止主人啟動(dòng)電路或調(diào)試報(bào)警器時(shí)報(bào)警，電路中設(shè)計(jì)了開(kāi)機(jī)延時(shí)電路，為防止交流電網(wǎng)停電或入侵者切斷交流電，該報(bào)警器配有交流電源和直流電源，直流電源有蓄電池提供，并且交流電源和直流電源可以自動(dòng)切換。本報(bào)警器屬于多路探測(cè)報(bào)警器，探測(cè)器有兩種類型，可以根據(jù)所要監(jiān)測(cè)的區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行選擇使用，同時(shí)顯示報(bào)警部分可以顯示發(fā)生報(bào)警的監(jiān)

38、測(cè)區(qū)域。硬件電路圖見(jiàn)附錄二所示。其中，各部分電路設(shè)計(jì)如下。3.2 信號(hào)放大電路3.2.1 主要電路元件介紹LM324是四運(yùn)放集成電路，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖3-2所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖3-3。由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)

39、功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。圖3-2運(yùn)算放大器圖3-3 LM324的引腳圖 3.2.2 實(shí)現(xiàn)功能當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作，設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，然后經(jīng)放大電路將電信號(hào)放大傳給單片機(jī)。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖3-4所示。圖3-4 信號(hào)放大電路3.2.3 原理分析熱釋電紅外傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)很小，僅1mV左右，頻率為0.110HZ，需經(jīng)高增益、低噪聲低頻放大器放大后，才能進(jìn)一步處理，一般來(lái)講，要求放大器的增益為6070dB,帶寬0.37HZ。放大器的帶寬對(duì)可靠性和靈敏度有重要影響，帶寬窄，噪聲小誤動(dòng)作率低；帶

40、寬寬，噪聲大，誤動(dòng)作率高！如圖3-4所示，本系統(tǒng)采用LM324中的兩個(gè)集成運(yùn)算放大器構(gòu)成低頻帶通放大電路，LM324內(nèi)部集成了四個(gè)獨(dú)立的高增益運(yùn)算放大器，其電流?。ǖ湫椭礗s=1.0mA），且與所加電源電壓的大小無(wú)關(guān)，頻率補(bǔ)償及偏置電流均采用了溫度補(bǔ)償措施，性能穩(wěn)定。采用單電源供電。放大器要求：增益：6070DB帶寬：0.37HZ工作原理：放大電路的電壓增益為：A=1+2fR12C4/(1+2fR7C4)(1+2fR12C4)一般要求放大電路的增益為65Db。電路的上下限截至頻率為：FH=1/R12C7,FL=1/R7C4在單電源供電的情況下，外加電壓分壓器后，可保證運(yùn)放輸出電壓有較大的動(dòng)態(tài)范

41、圍。靜態(tài)下應(yīng)將輸出端電位設(shè)在1/2處，方法是：ICA外接R4、R10分壓器，將1/2VCC引至運(yùn)放的同相輸入端，這相當(dāng)于將輸入偏置電壓墊高1/2VCC,從而使輸出電壓的靜態(tài)電位定在1/2VDD處。與ICA一樣，ICB為了保證運(yùn)放輸出電壓有較大的動(dòng)態(tài)范圍，同樣設(shè)置了分壓器。3.3 比較電路3.3.1實(shí)現(xiàn)功能電壓比較器的作用是將一個(gè)模擬電壓與一個(gè)參考電壓相比較。在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生越變。其電路原理圖如圖3-5所示。圖3-5 比較電路3.3.2原理分析本系統(tǒng)應(yīng)用LM324剩余的兩個(gè)集成運(yùn)算比較器構(gòu)成了一個(gè)雙限電壓比較器。如圖3-5所示：基準(zhǔn)電壓分別由(R6+R14)和R14分壓提供。

42、當(dāng)輸入電壓VO113腳電壓時(shí)，比較器也輸出高電平。而當(dāng)5引腳電壓VO113腳電壓時(shí)，比較器輸出低電平。如圖3-6所示：圖3-6當(dāng)人體通過(guò)菲涅爾透鏡組成的傳感器現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，傳感器輸出一交變信號(hào)。其變化幅度大于13引腳電壓，小于5腳電壓，才能使比較器輸出高電平，否則為低電平，而前級(jí)放大器靜態(tài)時(shí)輸出電壓基本為1/2VCC，處在5引腳和13引腳電壓之間，故比較器輸出為0。所以兩引腳電壓的差值越接近1/2VCC，電路的靈敏度越高，但容易因噪聲干擾產(chǎn)生誤動(dòng)作，若兩引腳的差值遠(yuǎn)離1/2VCC，電路的可靠性將提高，但靈敏度降低。一般基準(zhǔn)電壓可按下列式子來(lái)計(jì)算：V差值=（45）VN式子中VN為噪聲電壓。傳感器給出的

43、噪聲電壓，是指?jìng)鞲衅髟肼曒敵龅男盘?hào)經(jīng)過(guò)70dB以上的放大后的噪聲電壓的峰-峰值。本產(chǎn)品的噪聲電壓大約為80mV,所以有V差值=（45）80mV=320400 mV.這樣，即照顧到靈敏度，又能保證電路有一定的可靠性。3.4聲音報(bào)警電路3.4.1 主要電路元件介紹三極管SS8050是一種常用的普通三極管。 它是一種由硅制作的低電壓,大電流,小信號(hào)的NPN型硅三極管。3.4.2 實(shí)現(xiàn)功能此電路通過(guò)接受單片機(jī)傳送來(lái)的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高音報(bào)警器使高音喇叭發(fā)聲從而達(dá)到報(bào)警效果。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖3-7所示。圖3-7 聲音報(bào)警電路3.4.3 原理分析如下圖3-7所示：高音報(bào)警電路選用12V的高音喇叭作為報(bào)警

44、裝置，使用SS8050大功率三極管做驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)SPK為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，傳送信號(hào)至高音報(bào)警器使高音報(bào)警器發(fā)聲報(bào)警。反之則截至。本系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)軟件設(shè)置使報(bào)警器真實(shí)模擬了聲音頻率均勻拉高，還原、再拉高的過(guò)程。形成頻率在9761945Hz之間平滑遞增的聲音效果。實(shí)現(xiàn)報(bào)警器聲音非常逼真。3.5燈光警示電路3.5.1 主要電路元件介紹繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控

45、制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開(kāi)關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。繼電器一般都有能反映一定輸入變量（如電流、電壓、功率、阻抗、頻率、溫度、壓力、速度、光等）的感應(yīng)機(jī)構(gòu)（輸入部分）；有能對(duì)被控電路實(shí)現(xiàn)“通”、“斷”控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（輸出部分）；在繼電器的輸入部分和輸出部分之間，還有對(duì)輸入量進(jìn)行耦合隔離，功能處理和對(duì)輸出部分進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的中間機(jī)構(gòu)（驅(qū)動(dòng)部分）。作為控制元件，概括起來(lái)，繼電器有如下幾種作用：1） 擴(kuò)大控制范圍：例如，多觸點(diǎn)繼電器控制信號(hào)達(dá)到某一定值時(shí)

46、，可以按觸點(diǎn)組的不同形式，同時(shí)換接、開(kāi)斷、接通多路電路。2） 放大：例如，靈敏型繼電器、中間繼電器等，用一個(gè)很微小的控制量，可以控制很大功率的電路。3）綜合信號(hào)：例如，當(dāng)多個(gè)控制信號(hào)按規(guī)定的形式輸入多繞組繼電器時(shí)，經(jīng)過(guò)比較綜合，達(dá)到預(yù)定的控制效果。4） 自動(dòng)、遙控、監(jiān)測(cè)：例如，自動(dòng)裝置上的繼電器與其他電器一起，可以組成程序控制線路，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。3.5.2 實(shí)現(xiàn)功能此電路通過(guò)接受單片機(jī)傳送來(lái)的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)燈光警示電路使炫目燈亮起從而達(dá)到報(bào)警效果。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖3-8所示。圖3-8 燈光警示電路3.5.3 原理分析如圖3-8所示：這里我們選用12V的炫目燈做燈光警示電路，因炫目燈在

47、正常工作狀態(tài)下電流比較大，所以這里我們選用使用繼電器控制其開(kāi)關(guān)的方案。這里我們照樣使用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器工作。并聯(lián)在線圈的兩端的是續(xù)流二極管，線圈在通過(guò)電流時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流消失時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)電路中的原件產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于原件的反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)把原件如三極管，等造成損壞。續(xù)流二極管并聯(lián)在線兩端，當(dāng)流過(guò)線圈中的電流消失時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。叢而保護(hù)了電路中的其它原件的安全。在電路中反向并聯(lián)在繼電器或電感線圈的兩端，當(dāng)電感線圈斷電時(shí)其兩端的電動(dòng)勢(shì)并不是立即消失，此時(shí)殘余電動(dòng)勢(shì)通過(guò)一個(gè)二極管釋放，起這種作用的二極管叫續(xù)流二極

48、管。3.6 顯示電路3.6.1 主要電路元件介紹我們最常用的是七段式和八段式LED數(shù)碼管，八段比七段多了一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，其他的基本相同。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個(gè)小LED發(fā)光二極管，通過(guò)控制不同的LED的亮滅來(lái)顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，其實(shí)共陰極就是將八個(gè)LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個(gè)LED的另一端高電平，它便能點(diǎn)亮。而共陽(yáng)極就是將八個(gè)LED的陽(yáng)極連在一起。其原理圖如3-9。圖3-9 八段數(shù)碼管引腳圖其中引腳圖的兩個(gè)COM端連在一起，是公共端，共陰數(shù)碼管要將其接地，共陽(yáng)數(shù)碼管將其接正5伏電源。一個(gè)八段數(shù)碼管稱為一位，多個(gè)數(shù)碼管并列在一起可構(gòu)成多位數(shù)碼

49、管，它們的段選線（即a,b,c,d,e,f,g,dp）連在一起，而各自的公共端稱為位選線。顯示時(shí)，都從段選線送入字符編碼，而選中哪個(gè)位選線，那個(gè)數(shù)碼管便會(huì)被點(diǎn)亮。數(shù)碼管的8段，對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的8位，a對(duì)應(yīng)最低位，dp對(duì)應(yīng)最高位。所以如果想讓數(shù)碼管顯示數(shù)字0，那么共陰數(shù)碼管的字符編碼為00111111，即0 x3f；共陽(yáng)數(shù)碼管的字符編碼為11000000，即0 xc0。3.6.2 實(shí)現(xiàn)功能本系統(tǒng)使用共陰極數(shù)碼管做為狀態(tài)顯示電路，在正常無(wú)人非法闖入室內(nèi)時(shí)數(shù)碼管的DP點(diǎn)閃爍，若有人闖入數(shù)碼管則顯示E來(lái)提示有人非法闖入。電路原理圖如圖3-10所示。圖3-10 顯示電路3.6.3 原理分析在這里，串聯(lián)的幾

50、個(gè)470歐電阻是限流電阻。因?yàn)閿?shù)碼管是由發(fā)光二極管按照一定的順序排列制成的元件，每個(gè)發(fā)光二極管的內(nèi)阻非常小，正常工作電流大致在1025mA，如不串入限流保護(hù)電阻，直接連接很有可能瞬間燒壞數(shù)碼管。我們可以依公式來(lái)計(jì)算出限流電阻的阻值：R=U/I;其中U=5V,I=（1015）mA,可得R=330500歐。這里我們選用典型值470歐。10K電阻為上拉電阻，以保證P0口可以輸出高電平。當(dāng)P0口輸出高電平時(shí)其對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管導(dǎo)通，二極管亮，P0口0-7根據(jù)不同的電平輸入顯示不同的數(shù)值。3.7供電電源電路3.7.1 主要電路元件介紹L7805CV是我們最常用到的穩(wěn)壓芯片了，他的使用方便，用很簡(jiǎn)單的電路即

51、可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源,他的輸出電壓恰好為5v，剛好是51系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，他有很多的系列如ka7805，ads7805，cw7805等，性能有微小的差別，用的最多的還是7805，下面我簡(jiǎn)單的介紹一下他的3個(gè)引腳以及用它來(lái)構(gòu)成的穩(wěn)壓電路的資料。如圖3-11所示，其中1接整流器輸出的+電壓，2為公共地(也就是負(fù)極)，3就是我們需要的正5V輸出電壓。 圖3-11 L7805CV引腳圖3.7.2 實(shí)現(xiàn)功能通過(guò)此電路為整個(gè)電路各個(gè)模塊提供其工作所需電壓。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖3-12所示。圖3-12 供電電源電路3.7.3 原理分析如下圖3-12所示，本系統(tǒng)采用L7805CV來(lái)做電壓芯片，因?yàn)?/p>

52、其輸出電流可達(dá)1.5A,可滿足本系統(tǒng)各個(gè)電路部分5V的供電電壓。在電源的兩端并聯(lián)的大電容和小電容起濾波作用。大電容是濾除低頻，小電容是濾除高頻。在其兩端再并入同系列的大小電容可獲得很寬頻率范圍的濾波特性。3.8 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.8.1 主要電路元件介紹石晶振蕩Y1（石英晶振即所謂石英晶體諧振器和石英晶體時(shí)鐘振蕩器的統(tǒng)稱），它是利用具有壓電效應(yīng)的石英晶體片制成的。這種石英晶體薄片受到外加交變電場(chǎng)的作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率與石英晶體的固有頻率相同時(shí)，振動(dòng)便變得很強(qiáng)烈，這就是晶體諧振特性的反應(yīng)。利用這種特性，就可以用石英諧振器取代LC(線圈和電容)諧振回路、濾波器等。由于石英諧振器具

53、有體積小、重量輕、可靠性高、頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于家用電器和通信設(shè)備中。石英諧振器因具有極高的頻率穩(wěn)定性，故主要用在要求頻率十分穩(wěn)定的振蕩電路中作諧振元件。晶振一般叫做晶體諧振器，是一種機(jī)電器件，是用電損耗很小的石英晶體經(jīng)精密切割磨削并鍍上電極焊上引線做成。這種晶體有一個(gè)很重要的特性，如果給它通電，它就會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振蕩，反之，如果給它機(jī)械力，它又會(huì)產(chǎn)生電，這種特性叫壓電效應(yīng)。他們有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，其振蕩頻率與他們的形狀，材料，切割方向等密切相關(guān)。由于石英晶體化學(xué)性能非常穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)常小，其振蕩頻率也非常穩(wěn)定，由于控制幾何尺寸可以做到很精密，因此，其諧振頻率也很準(zhǔn)確。根據(jù)石英晶體的機(jī)電

54、效應(yīng)，我們可以把它等效為一個(gè)電磁振蕩回路，即諧振回路。他們的機(jī)電效應(yīng)是機(jī)-電-機(jī)-電.的不斷轉(zhuǎn)換，由電感和電容組成的諧振回路是電場(chǎng)-磁場(chǎng)的不斷轉(zhuǎn)換。在電路中的應(yīng)用實(shí)際上是把它當(dāng)作一個(gè)高Q值的電磁諧振回路。由于石英晶體的損耗非常小，即Q值非常高，做振蕩器用時(shí)，可以產(chǎn)生非常穩(wěn)定的振蕩，作濾波器用，可以獲得非常穩(wěn)定和陡削的帶通或帶阻曲線。3.8.2 實(shí)現(xiàn)功能通過(guò)振蕩得到一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率。利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時(shí)間未到10秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。其電路原理圖設(shè)計(jì)如圖3-13所示。 圖3-13 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.8.3 原理分析如下圖3-13所示，單片機(jī)的采用得是5V電源供電，時(shí)鐘

55、電路（也就是振蕩電路）采用的是11.0592MHZ晶振，它可以向單片機(jī)提供一個(gè)正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)，來(lái)決定單片機(jī)的執(zhí)行速度。圖中的電容起穩(wěn)定作用。其復(fù)位電路采用的是混合復(fù)位電路，在上電的時(shí)候就會(huì)自動(dòng)復(fù)位，也可進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。這樣就可以方便在單片機(jī)死機(jī)的時(shí)候進(jìn)行重啟。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 單片機(jī)程序語(yǔ)言設(shè)計(jì)4.1.1 單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本步驟單片機(jī)匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的基本步驟如下：(1) 設(shè)計(jì)任務(wù)的分析、確定思路或算法。(2) 程序的總體設(shè)計(jì)并畫(huà)出流程圖。(3) 編寫(xiě)源程序?？稍诰幾g軟件下編程，要求簡(jiǎn)練、層次清楚、字節(jié)數(shù)少和執(zhí)行時(shí)間短等。(4) 源程序的匯編和調(diào)試。(5) 編寫(xiě)程序說(shuō)明文

56、件。4.1.2 匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法(1) 匯編程序的基本結(jié)構(gòu)總是簡(jiǎn)單程序、分支程序、循環(huán)程序、查表程序、子程序、中斷程序等結(jié)構(gòu)化的程序模塊有機(jī)組成的。(2) 劃分功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。(3) 自上而下逐漸求精。4.1.3 Keil 簡(jiǎn)介Keil uVision2是德國(guó)Keil公司開(kāi)發(fā)的一款關(guān)于8051系列MCU的開(kāi)發(fā)工具，它支持匯編、C語(yǔ)言及混合編程，是一種集成化的文件管理編譯環(huán)境，可用來(lái)編譯程序源碼、鏈接和重定位目標(biāo)文件和庫(kù)文件、創(chuàng)建HEX文件、調(diào)試目標(biāo)程序等。Keil uVision2具有強(qiáng)大的仿真功能，可不接硬件電路直接進(jìn)行用戶程序仿真，也可利用硬件仿真器(用Monitor51協(xié)議，需硬件

57、支持)，通過(guò)連接單片機(jī)硬件電路，在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真調(diào)試。在keil uVision2 中編制程序：(1)新建項(xiàng)目。啟動(dòng)uVision2，選擇ProjectNew Project菜單項(xiàng)，打開(kāi)對(duì)話框，輸入項(xiàng)目文件名并選擇保存路徑。項(xiàng)目文件保存完后，彈出Select Device for TARGETTARGET1對(duì)話框，是新建項(xiàng)目的CPU元器件選擇，選AT89S52。(2)在項(xiàng)目中添加源程序文件。在菜單中選擇FileNew，新建源程序文件。輸入源程序，然后把程序保存在項(xiàng)目所在的目錄中，為文件取一個(gè)名，若是C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，擴(kuò)展名為.C，若是匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，擴(kuò)展名為.ASM。接

58、下來(lái)，將該文件添加到項(xiàng)目中，用鼠標(biāo)在屏幕左邊的Source Group1文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，選擇Add File to GroupSource Group1命令，彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按ADD按鈕，關(guān)閉文件窗口，程序文件即可加到項(xiàng)目中。(3)項(xiàng)目的編譯、鏈接。將光標(biāo)指向項(xiàng)目窗口中的文件名，并右擊，在快捷菜單中選擇Build target選項(xiàng)，uVision2將自動(dòng)完成對(duì)當(dāng)前項(xiàng)目中所有源程序模塊的編譯、鏈接，得到.HEX目標(biāo)文件。4.2 報(bào)警系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)4.2.1主程序流程圖如下圖4-1所示:在開(kāi)機(jī)后，單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，將數(shù)碼管、高音警報(bào)器、炫目燈等外設(shè)關(guān)閉，同時(shí)將中斷總

59、允許位、外部中斷0允許位和定時(shí)計(jì)數(shù)器T1開(kāi)啟，關(guān)閉外部中斷1允許位和定時(shí)計(jì)數(shù)器T0。其中布防/撤防按鍵用來(lái)觸發(fā)外部中斷0，熱釋電傳感器用來(lái)觸發(fā)外部中斷1，外部中斷1允許位的開(kāi)啟與關(guān)閉由外部中斷0來(lái)控制。方便對(duì)報(bào)警器進(jìn)行布防與撤防功能。定時(shí)計(jì)數(shù)器T0用來(lái)控制高音報(bào)警器的發(fā)音頻率以使其發(fā)出逼真的報(bào)警聲；定時(shí)計(jì)數(shù)器T1用作延時(shí)函數(shù)。按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如圖4-1所示；圖4-1 主程序工作流程圖系統(tǒng)初始化聲光報(bào)警結(jié)束檢測(cè)外部有無(wú)信號(hào)輸入聲光報(bào)警是否持續(xù)10秒開(kāi)始啟動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警是否還有檢測(cè)信號(hào)等待下次報(bào)警結(jié)束YNNYYN4.2.2 中斷函數(shù)流程圖下圖4-2、4-

60、3為中斷函數(shù)流程圖：外部中斷0請(qǐng)求打開(kāi)外部中斷1允許位，并將數(shù)碼管、高音報(bào)警器、炫目燈關(guān)閉。圖4-2外部中斷1請(qǐng)求延時(shí)10S數(shù)碼管顯示E，炫目燈開(kāi)啟。同時(shí)開(kāi)啟定時(shí)中斷0允許位定時(shí)中斷T0請(qǐng)求T0重裝初值、高音報(bào)警器取反關(guān)閉各個(gè)外設(shè)圖4-3第五章 總結(jié)本設(shè)計(jì)采用KeilC51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，完成了各個(gè)程序模塊規(guī)劃及各模塊的設(shè)計(jì)與編程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)信號(hào)處理過(guò)程的編程與調(diào)試。它具有使用簡(jiǎn)單、功能齊全、性價(jià)比高等一系列特點(diǎn)，是一種經(jīng)濟(jì)型、實(shí)用型的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)研究了一種基于單片機(jī)技術(shù)的紅外無(wú)線防盜報(bào)警器。該防盜報(bào)警器通過(guò)以單片機(jī)AT89C51為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，它是一種新穎的

61、被動(dòng)式紅外探測(cè)器件，能夠以非接觸方式探測(cè)出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸出，同時(shí)能夠有效的抑制人體輻射波長(zhǎng)以外的紅外光線與可見(jiàn)光的干擾。平時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖捷斎雴纹瑱C(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警。隨著現(xiàn)代人們安全意識(shí)的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文參考文獻(xiàn)1 張軍. AVR單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例.中國(guó)電力出版社，2005年2 童詩(shī)白 華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社 2004年10月3 楊志忠. 數(shù)字電子技術(shù). 高等教育出版社. 2000年 4 黃智偉 無(wú)線發(fā)射與接收電路設(shè)計(jì) 北京：北京航