题    目   家庭防盗报警系统              

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指导教师     

2013  年12  月 16 日

摘要:

检验在微机原理与接口实验综合应用方面分析的问题与解决问题的能力,同时给我们提供更多,更好的训练机会. 利用试验箱资源,自行设计一个家庭防盗报警系统的设计,完成电路设计,电路连线,软件编程,系统调试等工作.所实现系统主要功能要求如下:

1用开关模拟个门窗等处的传感器输出

2整个系统可处于工作/停止两个状态

3允许设置报警时间

4用红色发光二极管的闪烁表示报警.

5按某个按钮后,报警停止.

关键词:  防盗报警，自动，财产，安全

 Abstract:

检验在微机原理与接口实验综合应用方面分析的问题与解决问题的能力,同时给我们提供更多,更好的训练机会. 利用试验箱资源,自行设计一个家庭防盗报警系统的设计,完成电路设计,电路连线,软件编程,系统调试等工作.所实现系统主要功能要求如下:

Test and Analysis on the experiment of Microcomputer Principle and interface technology integrated application and problem solving ability, at the same time to provide us with more, better training opportunities. The test resources, design to design a home burglar alarm system, complete the circuit design, the circuit, software programming, debugging and so on. The realization of the main function of the system requirements are as follows:

1用开关模拟个门窗等处的传感器输出

The 1 switch analog sensor output windows at

2整个系统可处于工作/停止两个状态

2 of the whole system can work in two states / stop

3允许设置报警时间

3 allows you to set the alarm time

4用红色发光二极管的闪烁表示报警.

4 red light-emitting diode flashes that alarm

5按某个按钮后,报警停止.

5 click a button, the alarm stops

Keywords: anti-theft alarm, automatic, property, security

一、家庭防盗报警系统的基本原理

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ATC51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。

二、设计方案

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。

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。

三、硬件设计

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：

AT

C51

复位电路

信号检测电路

报警执行电路

LED发光显示

放大

驱动

驱动

图1总体设计框图

四、软件设计

4.1.主程序的工作流程及清单

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2所示:

系统初始化

声光报警结束

检测外部有

无信号输入

声光报警是否持续10秒

开始

启动声光报警电路开始报警

是否还有检测信号等待下次报警

结束

Y

N

N

Y

Y

N

图2主程序工作流程图

主程序清单如下：

   ORG  0000H

      LJMP  MAIN 

      ORG  0003H

      LJMP PINT0

      ORG  000BH

      LJMP TINT

      ORG  0200H

MAIN: MOV  IE,#81H    ;CPU开放中断，INT0允许中断

      SETB  IT0       ;外部中断为边沿触发方式

      MOV  SP,#30H    ;指针入口地址

      SETB  P3.0

      CLR P3.1

      MOV  P1,#0FFH   ;使P1口全部置1

      MOV  P2,#00H    ;P2口清零

      CLR P1.2  

  LP: JNB  P1.0,LA    ;监测输入信号，是否有输入信号 

  LA: ACALL DELAY     ;延时消抖

      JNB  P1.0,ALARM ;再次监测输入信号，若有输入信号转入报警子程序

      AJMP LP

DELAY:MOV R1,0AAH

  LD2:MOV R2,0BBH

  LD1:NOP

      DJNZ R2,LD1

      DJNZ R1,LD2

      RET 

ALARM:SETB P1.2       ;开始报警使运行正常绿指示灯熄灭，红灯和声报警启动

CPL P3.0

;10S钟定时: 

      MOV 51H,#14H      ;10S循环次数

      MOV TMOD,#01H     ;定时器T0定时 方式1

      MOV TL0,#0CEH     ;置50ms定时初值 

      MOV TH0,#0FFH

      SETB ET0

        SETB EA

      SETB TR0          ;启动T0

TINT: CPL P3.1

      MOV TL0,#0CEH

        MOV TH0,#0FFH         ;启动T0

  L2: JBC TF0,L1        ;查询记数溢出

      SJMP  L2 

  L1: MOV TL0,#0CEH

      MOV TH0,#0FFH

      SETB P3.0         ;10s到关闭报警

        CPL P3.0     

      CLR P1.2          ;报警结束，正常运行绿指示灯亮

      LJMP LP        ;循环,继续工作

2. 外部中断INTO服务程序：

 PINT0:   CLR  EX0     ;外部中断0服务程序开始，屏蔽外部中断

       PUSH  PSW   

       PUSH  ACC

       JNB  P3.2,LN ;监测是否有中断输入

 LN:   LCALL DELAY  ;延时消抖

       JNB  P3.2,LN1

       AJMP LN2     ;无中断输入,中断返回

 LN1:  SETB P3.0

       CLR P3.1

       CLR P1.2     ;使报警结束，绿指示灯亮

       POP  ACC   

       POP  PSW 

       SETB EX0     ;开放外部中断0

       LCALL LP     ;在中断继续检测是否有输入信号

 LN2:  RETI 

4.2热释电红外传感器原理

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3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3 热释电红外传感器原理图

4.3 放大电路的设计

如图4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4 放大电路图

4.4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。如图5所示为时钟电路。

图5 时钟电路图

4.5 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6示为复位电路。

图6 复位电路图

4.6发光二极管报警电路的设计

由4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[8]。图7所示为发光二极管报警电路。

图7 发光二极管报警电路图

4.7 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8示为声音报警电路。

图8 声音报警电路图

五、结论

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ATC51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。

六、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] 程琤 单片机原理与应用系统开发 国防工业出版社 2010

[4] 唐桃波, 陈玉林. 基于ATC51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]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2004.

[6] 薛均义, 张彦斌. MCS-51系列单片微型计算机及其应用[M]. 西安: 西安交通大学出版社, 2005.

设计总结：

此次设计虽说不是很完善、也不是很全面、但确是一个单片机应用于实际的缩影，一个简化的设计可以让我们了解到设计的精华部分，可以让我们看到单片机在实际应用中的核心作用。