基于单片机的简易无线防盗报警器的设计含全套电路图学位论文.docx
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基于单片机的简易无线防盗报警器的设计含全套电路图学位论文
毕业（设计）论文
题目无线报警电路
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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涉密论文按学校规定处理。
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：
引言（或绪论）、正文、结论
7）参考文献
8）致谢
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
毕业设计（论文）任务书
一、毕业设计（论文）题目：
一种无线报警电路的设计
二、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：
本课设计一个无线报警电路，应用于汽车报警装置以及家居报警。
课题要求：
报警器采用无线反馈报警原理，由两大部分组成：
第一部分由防盗入侵探测器和微型无线报警发射机组成；第二部分为无线报警接收控制器。
使用时将第一部分安装在储藏室、车库等需要防范的场所；第二部分则放置在居民住室内。
探测发射电路通过入侵探测器探测信号，并经过编码和发射等环节，而接收报警电路则是通过对电信解调、译码和声单报警等环节，将电信号转为声音信号，从而达到无线报警的目的。
三、毕业设计（论文）工作内容及完成时间：
4.4-4.15资料查找、方案论证。
4.16-4.30整体设计
5.1-5.10设计电路。
5.11-5.21软件设计
5.22-5.31结合硬件电路进行调试完善整个系统；
6.1-6.12撰写设计报告（论文），准备答辩。
[1]秦曾煌主编：
《电工学》上册，电工技术（第五版），北京：
高等教育出版社，1999年
[2]秦曾煌主编：
《电工学》下册，电子技术（第五版），北京：
高等教育出版社，1999年
[3]Knack,Kella,DebunkingHigh-speedPCBDesignMyths.ASIC&ED[M].LOS.Altos:
JamesC.Uhl.July1993
[4]JohnG.Proakis,DimitrisG.Manolakis著，张晓林译，数字信号处理：
原理、算法及应用，电子工业出版社，2004.5
[5]JoyceVandeVegte.数字信号处理基础（FundamentalsofDigitalSignalProcess）.
北京：
电子工业出版社，2003
信息工程学院系应用电子技术专业08级班
学生：
李翊丰
日期：
自2010年4月4日至2010年6月12日
指导教师：
夏非
助理指导教师（并指出所负责的部分）：
教研室：
教研室主任：
摘要
智能化防盗技术经历了20多年的发展，无线防盗系统作为智能化小区建设必不可少的部分而得到普遍应用。
本文融合了传感器采集、无线传输及单片机控制技术，研制了基于单片机的简易无线防盗报警器。
报警器主要由人体信号检测电路、编译发射电路、编译接收电路、DTMF收发电路、语音电路、以及作为主要核心的单片机控制电路六大部分构成。
其工作原理是通过单片机将智能红外传感器信号进行采集整理，无线传送到家庭智能报警主机，触发报警程序，以实现各种功能的报警。
本报警器利用单片机控制技术和无线网络技术，采用无线数据传输方式，并运用电话网络，但是与电话互相独立，不会影响电话的正常使用，并通过语音提示操作，人机交互友好。
关键词：
无线防盗报警；单片机；红外传感器；DTMF
ABSTRACT
Intelligentanti—thefttechnologyhasbeendevelopedfor20years.Asanessentialpartofintelligentresidentialconstruction,lesssystemhasbeenuseduniversally.Thisdissertationcombinesthesensor,radiotransmissionandcontroltechnology,developedasimplemicrocontroller-basedwirelessburglaralarmsystem.Thealarmdeviceisconstitutedbysixparts.Theyarehumansignaldetectioncircuit，compiletransmitter,compilereceivercircuit,DTMFtransceivercircuits,voicecircuits,aandasthemaincoreoftheMCUcontrolcircuit.Theprincipleofitsworkisthatthesignalcollectedbyinfraredsensorsistransportedtothehostfamilysmartalarm.Thesignalcantriggerinterrupthandlingprocedurestoachievethevariousfunctionsofalarm．
ThealarmdeviceusesMCUtechnology,wirelessnetworktechnology,wirelessdatatransmission,andalsousetelephonenetworks,butindependentoftelephoneanditwillnotaffectthenormaluseofthetelephonethroughvoiceprompts,anditisfriendlyhuman—computerinteraction.
Keywords：
anti-theftwireless;MCU;infraredsensor;DTMF
绪论
（1）研究防盗报警器目的和意义
随着科技信息的发展，无线智能防盗器是智能化小区建设必不可少的部分并为小区住户的安全提供可靠的保障。
在传统的防盗措施中，人们安装防盗门、防盗窗，小区物业公司雇佣了大量的保安人员，但非法进入社区作案的事件仍时有发生，这些案情的发生非常隐蔽，等到发现时已经造成严重的财产损失。
这些都显示出传统的安防方式存在着很大的疏漏。
本次的设计将会实现简易的无线报警器的功能，即红外线探测，无线传输，声光报警及电话语音报警功能，能够较好的满足现阶段的使用要求，具有一定的实际应用价值。
（2）报警器防盗的现状随着国家智能化小区建设的推广，防盗器已成为智能小区的必需设备，特别是近几年，安全防范的迫切需要给家庭防盗报警系统留下了越来越广泛的市场。
智能化防盗技术经历了20多年的发展，已从原来的初步阶段步入到快速发展阶段，由模拟监控系统快速的发展成为现在的数字化、网络化、智能化。
一个完整的智能化安防系统主要包括门禁、报警、监控三大部分。
防盗系统的主控制器就是利用单片机对各种传感器、探测器所采集的信号进行存储与分析，以达到智能控制的目的。
本系统基于电话网络但是与电话互相独立不会影响电话的正常使用，并通过语音提示操作，人机交互友好。
智能化防盗技术的发展与进入二十一世纪信息技术的腾飞正迈入一个全新的领域，智能化安防技术与计算机之间的界限正逐步消失。
目前，智能化防盗技术的发展己取得了瞩目的成就，随着企业和住宅小区需求的凸现，数字化智能报警当前面临新的发展契机。
第一章基于单片机的无线防盗报警器总体方案设计
1.1无线智能防盗器的设计思想
无线智能控制报警器是指人们利用现代科技采用多种传感器采集技术，将警情信息按照一定的模式进行分析并将判断结果通过数据传送出去的安保技术集成。
已成为智能化小区建设中不可缺少的部分。
它可以尽早的发现很多突发事件，并做出相应的报警。
给用户事先设定的电话拨打报警电话，同时在家中发出警笛声以驱赶非法入室的不速之客。
本报警器是通过单片机将红外传感器信号进行采集整理无线传送到家庭智能报警主机，由单片机组成的报警主机做出反应，以实现各种功能的报警，如红色LED示警、外置警灯警笛报警、并且可以自动拨打事先设定的报警电话实现电话报警功能。
它具有如下特点和功能：
（1）LED及外置警笛示警；
（2）电话自动拨号与语音报警；
（3）无线发射接收；
（4）报警拨号个数、顺序可自行设定。
设定报警部分为本系统主体工作部分，即实时监控所需防盗报警区域的安全情况，在软件上表现为主循环，当有报警信号时才去执行相应操作。
在此我们需要对人体的红外辐射敏感并且抗干扰（如小动物等）的传感器，为此我们选用被动式红外热释电传感器，并在它的辐射照面覆盖特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用，提高了报警器的灵敏度，使报警器的可靠性大大提高。
报警器工作原理：
采用被动式红外热释电传感器对入侵信号进行捕捉，当有入侵信号时，由单片机控制中心（AT89C51）发出相应信号控制电话接口电路。
自动拨打预设电话号码进行报警；系统的语音电路可进行15s录音，对警情进行说明，同时进行扬声器报警，可以起到震慑入侵者的作用。
1.2无线智能控制报警系统的总体框图
基于单片机的无线智能防盗器由传感器、电话智能报警器，及相关的控制软件组成，智能无线电话报警器硬件总体结构如图1-1所示，主要包括单片机中央控制器、传感器探测与信号处理电路、声光报警电路、DTMF（双音多频）拨号电路、语音电路、看门狗串行存储电路等。
图1-1无线智能报警器硬件总体结构图
.1.3方案模块及功能说明
从图1-1无线智能报警系统硬件总体结构上很容易看出，整个系统可以分成信号检测处理电路、射频接收模块、射频发射模块、声光报警电路、语音电路、DTMF收发电路、看门狗串行存储电路等。
其各模块的功能如下：
1.3.1信号检测处理电路介绍与说明
（1）红外传感器
红外技术发展到现在，已经为大家所熟知，这种技术已经在现代科技、国防和工农业等领域获得了广泛的应用。
红外传感器根据探测机理可分成为：
光子探测器（基于光电效应）和热探测器（基于热效应）。
而对于现代的人体探测系统中，常用的有被动式热释电红外探测器，被动式热释电红外探头优点是具有无辐射、器件功耗小，隐蔽性好、价格低等优点；缺点也很明显，容易受各种热源、光源干扰，被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收，环境温度和人体温度接近时，探测灵敏度明显下降，有时甚至造成短时失灵。
本设计采用被动式热释红外传感器。
（2）信号处理电路
BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成芯片。
是CMOS数模混合专用集成电路，具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号处理。
其双向鉴幅器，可有效抑制干扰。
（3）模块功能说明
本报警器使用被动式红外热释电传感器作为检测报警信号的传感器。
被动红外热释电传感器具体原理是人体都有恒定的体温，会发出特定波长10um左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10um左右的红外线而进行工作的。
人体发射的l0um左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。
红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
此信号经过用于传感信号处理的集成芯片BISS0001的信号处理，再输出给编码无线发射电路。
1.3.2接收与发射模块介绍与功能说明
（1）基于幅度监控（ASK）的无线收发模块
基于幅度键控（ASK）无线发射的模块有RF2401、RF905、PT2262（PT2272）等。
这些模块发射的距离一般在几十米到上百米之间。
在本设计中选用PT2262和PT2272来完成传感器与主控器之间的通信。
PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改：
在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第1～8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：
悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，只要将PT2262和PT2272的1～8脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地，其它引脚悬空就能实现配对接收。
当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1～D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端输出解码有效高电平信号。
（2）模块功能说明
PT2262及PT2272的工作原理：
当PT2262接收由传感器发来的报警信息，编码芯片PT2262发出的编码信号，信号是由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。
通过无线传输到PT2272，解码器（PT2272）解码后得到报警传感器的地址和数据类型。
只有主机和传感器地址相同时才能被主机接收解码输出的数字代表传感器的类型。
由于本设计传感器只用到红外热释电传感器，即单对单的编码与解码，只需将PT2262、PT2272的地址脚设定一致，就能到达报警效果，如果有多个报警点，可以通过设定数据管脚，来达到多点报警功能。
1.3.3声光报警电路介绍
声光报警电路主要由LED、喇叭和单片机构成，当有警情时通过单片机置位使LED与喇叭发出声光报警。
1.3.4语音电路介绍
ISD语音芯片采用多电平直接模拟量存储技术，每个采样值直接存储在片内单个EEPROM单元内，无需经过A/D或D/A转换，因此能非常真实的再现语音、音乐、和效果声。
避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。
本设计中选用ISDl420实现语音提示与报警功能。
1.3.5DTMF收发电路介绍
（1）双音频编码解码电路
一般常用的电话双音频（DTMF）编解码集成电路有8870、8880、8888等。
市面上用的较多的DTMF收发电路是MT8880。
MT8880是采用CMOS工艺生产的DTMF信号收发一体集成电路，它的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器，可发出16种双音多频DTMF信号。
接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码，并以4位并行二进制码的方式输出。
MT8880芯片集成度高、功耗低，可调整双音频模式的占空比，能自动抑制拨号音和调整信号增益，还带有标准的数据总线，可与TTL电平兼容，并可方便地进行编程控制。
（2）模块功能说明
本设计中采用MT8880来用于DTMF的收发电路。
能够实现电话线远程通信，并实现自动拨号。
选用MT8880双音多频（DTMF）收发电路，与单片机及音频放大电路组合，实现各种信号音的检测及DTMF信号的产生，并将DTMF信号送到电话线上向远处发送。
第二章硬件电路设计
系统硬件由人体信号检测电路、编译发射电路、编译接收电路、DTMF收发电路、语音电路、以及作为主要核心的单片机控制电路六大部分构成组成。
（具体整机电路见附录图1报警主机电路图），以下依次介绍各部分电路的芯片结构和电路原理。
2.1单片机介绍及外围电路的设计
本次设计是用AT89C51单片机为核心实现报警控制。
通过它的引脚对语音电路和DTMF收发电路实现控制，其中主要用到了P3口的替代功能。
所以我们要先对AT89C51的各个引脚要有全面的认识，以及它的一些复用功能。
2.1.1AT89C51单片机的引脚功能介绍
如附录图3所示为AT89C51单片机40引脚双列直插形式，各引脚功能如下口：
40端子按功能分4部分，即电源端子（Ucc和Uss）、时钟端子（XTAL1和XTAL2）控制信号端子（RST、EA、PSEN、和ALE）及I/O口端子（P0-P3）。
（1）电源端子
用于接入单片机的工作电源。
Vcc（40端子）：
运行和程序校验时加+5V。
Vss（20端子）：
接地。
（2）时钟端子XTAL1（19）和XTAL2（18）
用于提供单片机的工作时钟信号。
XTAL1：
输入到振荡器的反相放大器。
XTAL2：
反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器。
当用外部振荡器时，XTAL2不用，XTALI接收振荡器信号。
（3）控制信号端子
①输入：
RST复位输入信号，高电平有效。
在振荡器工作时，在RST上作用两个机器周期以上的高电平，将器件复位。
/Vpp片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。
在编程时，其上施加21V的编程电压。
②输入、输出：
ALE/
地址锁存允许信号，输出。
用做片外存储器访问时，低字节地址锁存。
ALE以l/6的振荡频率稳定速率输出，可用做对外输出的时钟或用于定时。
在EPROM编程期间，作输入。
输入编程脉冲。
ALE可以驱动8个LSTTL负载。
③输出：
PSEN片外程序存储器选通信号，低电平有效。
在从片外程序存储器取指期间，在每个机器周期中，当
有效时，程序存储器的内容被送上P0口（数据总线），PSEN可以驱动8个LSTTL负载。
（4）I/O口端子
单片机51系列共有四个8位双向并行I/O通道口，分别是PO、P1、P2、P3，各具有特殊的电路结构，每位均有自己的锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。
这种结构，在数据输出时可锁存，即输出新的数据之前，通道口上原数据一直保持不变，但对输入信息是不锁存的，因此从外部输入的信息必须保持到取数指令执行完为止，下面我们先来了解一下四个通道口的结构。
①PO口：
P0口在访问外部存储器时，P0口既是一个真正的双向数据总线口，又是从分时输出8位地址口。
它包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动电路和一个输出控制电路。
②P1口：
P1口是专门为用户使用的I/O口，是准双向口，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口。
在编程校验期间，用做输入低位字节地址。
P1口可以驱动4个LSTTL负载。
对于89C52，P1.0-T2，是定时器的计数端且为输入；P1.1-T2EX，是定时器的外部输入端。
这时，读两个特殊引脚的输出锁存器前，应由程序置1。
③P2口：
P2口也是双向口，是供系统扩展时输出高8位地址。
如果没有系统扩展时，也可以作为用户的I/O口使用。
P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8—ABl5，P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出AB0-AB7。
外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通，因此AT89C51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。
④P3口：
P3口是个双功能口，第一功能作通用I/O口，第二功能是作变异功能用，为适应引脚的第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑，在真正的应用电路中，第二功能显得更为重要。
由于第二功能信号有输入输出两种情况，分别加以说明。
P3口的输入输出及P3口锁存器、中断、定时/计数器、串行口和特殊功能寄存器有关，P3口的第一功能和P1口一样可作为输入输出端口，同样具有字节操作和位操作两种方式，在位操作模式下，每一位均可定义为输入或输出。
P3口的第二功能各管脚定义如下：
（1）P3.0串行输入口（RXD）
（2）P3.1串行输出口（TXD）
（3）P3.2外中断0（
）
（4）P3.3外中断l（
）
（5）P3.4定时/计数器0的外部输入口（TO）
（6）P3.5定时/计数器1的外部输入口（T1）
（7）P3.6外部数据存储器写选通（
）
（8）P3.7外部数据存储器读选通（
）
现在我们已经对四个8位双向并行I/O口有了初步的了解。
单片机的管脚将会根据各电路主要芯片管脚功能及主电路图的绘制来进行分配。
2.1.2时钟和时钟电路
（1）时钟电路：
AT89C51单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：
内部震荡方式和外部震荡方式。
在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振）或陶瓷谐振器，就构成了内部振荡方式。
由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生震荡时钟脉冲。
内部振荡方式的外部电路图如下图2-1所示。
外部振荡方式是把外部已有的时钟信号引入单片机内。
这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。
图2-1中，电容器C1，C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，其电容值一般在5-30pF。
晶振频率的典型值为12MHz，采用6MHz的情况也比较多。
内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多，本设计用到时钟的内部震荡方式。
图2-1内部振荡方式的外部电路图
（2）基本时序单位：
单片机以晶体振荡器的振荡周期
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