基于单片机的红外报警系统设计.docx
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基于单片机的红外报警系统设计
基于单片机的红外报警系统设计
摘要：
随着社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，与此同时对人生安全和财产安全提到了一个新的高度，盗窃、入室抢劫等刑事案件的多发使得人们越来越渴望有一个安全生活的空间。
传统的防盗门窗越来越不能满足人们日常防盗的要求，因此人们迫切需要一种智能型的家庭安全防盗报警系统。
在智能小区的建设中，高性价比的防盗系统在人们的选择中占有很大的优势。
文中就介绍了一款基于单片机的防盗系统，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。
采用了监控主机和监测分机分离，使用无线的数据传输方式，以单片机AT89C52监控主机的控制器件，采用LED作为数码显示器，喇叭、红外探头电路、高亮度LED作为报警装置，并辅之一些外围器件，用C语言编程控制单片机来完成报警系统的设计。
整个系统是在单片机控制下工作的,最终实现人性化的防盗报警。
关键词：
单片机；无线传输；热释电传感器
Systemdesignbasedonsingle-chipinfraredalarm
Abstract:
Withthedevelopmentofsocietyandeconomy,people'slivingstandardscontinuetoimprove,atthesametimetothelifeandpropertysafetytoanewheight,theft,burglaryincriminalcasesandmakespeoplemoreandmoreeagertohaveasafelivingspace.Thetraditionalsecuritydoorsandwindowscannotsatisfythepeople'sdailysecurityrequirements,sopeopleurgentlyneedthefamilysecurityofanintelligentalarmsystem.Intheconstructionofintelligentcommunity,anti-theftsystemwithhighperformanceandlowcostoccupyagreatadvantageinpeople'schoice.ThispaperintroducesasecuritysystembasedonMCU,thissystemusesthepyroelectricinfraredsensor,itsmanufactureissimple,lowcost,convenientinstallation,andtheanti-theftperformanceisrelativelystable,stronganti-interferenceability,highsensitivity,safeandreliable.Thiskindofsecurityinstallmenthiding,noteasytobethethieffound,atthesametimeitsignalsthroughtheSCMsystemafterprocessingconvenienceandPCcommunication,tofacilitateunifiedusermanagement.Thedesignincludestwopartsofhardwareandsoftwaredesign..Theseparationofmonitoringhostandmonitoringunit,theuseofwirelessdatatransmission,tocontrolthedevicechipAT89C52hostcomputer,useLEDasthedigitaldisplay,horn,infraredprobecircuit,highbrightnessLEDasthealarmdevice,andsupplementedsomeperipheraldevices,tofinishthedesignofalarmsystemwithClanguagescm.Thewholesystemisunderthecontrolofthesystemsoftwarework.Thefinalrealizationofanti-thefthumanizedalarm.
Keywords:
Singlechipmicrocomputer，wirelesstransmission，pyroelectricsensor
目录
第1章绪论1
1.1概述1
1.2防盗系统发展历史及分类1
1.2.1防盗报警系统的发展历程1
1.2.2防盗报警的分类2
1.2.3国内外研究情况3
1.2.4目前存在的问题3
1.2.5防盗报警系统应用情况及发展趋势4
第2章总体设计方案6
2.1设计思路6
2.2系统方案论证与拟定6
2.3系统组成7
第3章各单元硬件电路8
3.1控制器—单片机8
3.1.1单片机的历史8
3.1.2单片机的应用领域8
3.1.3单片机AT89C5210
3.2无线发送、接收电路设计13
3.2.1PT2272芯片介绍13
3.2.2PT2262芯片介绍14
3.2.3无线发射电路16
3.2.4无线接收电路17
3.3检测与数据采集电路设计19
3.3.1热释电人体红外传感器19
3.3.2BISS0001芯片21
3.4系统设置及显示电路22
3.4.1LED显示器及其工作原理22
3.4.2LED数码管显示与单片机I/O接口设计24
3.4.3系统设置电路25
3.5报警电路设计26
3.5.1音频功率放大器LM38626
3.5.2监控指示电路27
3.6电源设计27
3.6.1主机电源27
3.6.2分机电源29
3.7下载器30
第4章电路原理图的设计32
4.1Protel99SE简介32
4.2原理图设计33
4.3系统电气原理图34
第5章系统程序设计35
5.1编程软件KeilC5135
5.1.1C51的优点35
5.1.2KeilC51程序开发35
5.2主机系统程序流程图35
5.3程序源代码37
第6章系统仿真及演示39
6.1仿真软件Proteus39
6.1.1Proteus简介39
6.1.2系统仿真39
6.2程序下载及演示39
总结43
致谢44
主要参考文献45
附录1:
46
附录2:
47
第1章绪论
1.1概述
随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。
本设计就是为了满足现代住宅、厂房、办公等场所防盗的需要而设计的电子防盗系统。
目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。
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。
由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,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。
1.2防盗系统发展历史及分类
1.2.1防盗报警系统的发展历程
上世纪八十年代中期，当时国内本土的报警产品几乎一片空白，报警技术绝大多数应用在军工产品中，属于国家科研院所的专利，还没有出现民用报警产品，进口的报警产品也只在极少数场所中应用，主要在银行报警、政府机关保卫、重点文物防盗和军事安全等。
限于当时的科技水平、国民安全意识、极小行业应用范围和高昂的安装维护成本等因素影响，当时报警产品使用推广很艰难，一些场所大都是强制性安装，使用区域主要在特大城市和沿海经济发达城市，市场发展比较缓慢。
而且探测器以红外技术为主，误报漏报率高，没有复杂的多鉴型探测技术应用。
直到上世纪80年代末90年代初还没有真正意义上的国内报警产品生产厂家，到90年代中期，国内报警产品技术有了一定的发展，应用逐渐广泛，但行业管理混乱，在深圳和福建一些地方少数国产报警品牌开始出现，通过学习和模仿国外报警产品的技术和性能，占领了一些低端的报警产品市场。
但产品性能不稳定，给后来的报警市场健康发展埋下了隐患。
这时的报警产品仍然局限于公安110电话联网报警系统的应用，报警产品技术也围绕着联网报警系统产品来改进和提高。
为了对全国的报警产品的安装使用有章可循，1996年，公安部出台了相关标准，特别对银行和文博系统的报警产品技术和系统安装进行了规定。
到2000年前后，国内报警产品生产厂家进一步增多，产品功能和国外产品不相上下，但采用报警技术含量仍然比较低端，稳定性较差，这时国外报警品牌大量进入中国，带来国际先进的报警技术，对国产报警产品技术发展有很大的促进。
2000年到2005年国内联网报警服务业进入大发展时期，报警产品技术更进一步提高，报警控制主机稳定性大大提升，有线型和无线型报警主机的自身功能非常丰富，还可以根据客户需要扩展相应的功能，如语音短信报警模块、网络通讯模块，还预留多种接口兼容视频、智能家居、门禁等系统等，方便工程商系统集成；报警控制器通讯模式多样化，除了传统的电话线传输外，出现了GSM、IP、GPRS、RS485等等传输方式，联网报警控制中心设备由原来的板卡插入式发展成高度集成的一体化工控机形式，配套的报警编程管理软件和中心监控软件功能丰富，系统安全性更有保障。
由于应用环境的广泛和复杂，前端探测器种类非常繁多，如多鉴探测器、红外探测器、方向识别幕帘探测器、室外探测器、红外对射、光栅、激光、电子围栏、玻璃破碎、震动感应探测器、防火类探测器等等。
对于常用的红外探测器来讲，DSP技术处理、自动温度补偿等技术不断应用，探测器的误报率和漏报率显著改进。
1.2.2防盗报警的分类
目前，还没有一个比较准确的数字说清国内报警行业的情况。
就生产企业来看，国内各种防盗报警产品生产企业有五百多家，年产值大约在45亿元左右。
如果加上消防报警生产企业，共有近七百家，主要分布在广东、福建、北京、上海、浙江、江苏、河北等地，国内主要防盗报警产品制造商集中在深圳、福建泉州。
但是所有防盗报警产品制造商的企业规模都不大，主要的生产厂家有：
豪恩、美安、康联、华昌伟业、时刻、科立信、隆泰等；消防报警产品主要有河北的海湾公司、江苏的南京消防公司，可以生产报警主机、探测器、遥控器、报警中心接收机等防盗报警及消防报警系统产品。
随着网络技术的成熟，基于TCP/IP接口协议具有网络传输警情功能的报警技术也完美的应用到产品中。
国内防盗报警产品市场复杂，生产企业良莠不齐。
相对来讲，消防报警产品市场要规范一些。
长期以来，防盗报警产品市场都是国际品牌、国内知名品牌、地方品牌各自盘踞一方，割地封侯，占据不同层次市场。
国内的厂家主要以低技术含量、低价格、小批量安装为主；国外产品技术含量高、价格高，主要以专业高端市场为主。
虽然国外报警产品技术比较成熟，但是由于生产成本高，运输成本、关税等原因导致价格比较高。
因此与国内产品价格有较大差距，一些产品价格超过部分消费者经济承受能力，产品普及效果并不好，也无法实现规模生产降低成本，产品一直保持在比较高的价位运行，主要应用在一些高端市场，对整个报警产品市场影响有限。
目前，按照国内市场情况，报警产品市场可以划分为五级，一级市场是上海、北京、广州、深圳、天津、杭州和南京，这些都是中国经济最发达的城市，消费能力强；二级市场主要包括重庆和其余的省会城市及浙江、江苏、广东省的地级市；三级市场是指全国的地级市和浙江、江苏、广东省的县级市；四级市场包括其余地区的县级市；五级市场是指全国的乡镇和广阔的农村。
但是，谁在这些市场占有多少份额还无法说得清，因为中国市场太大也太复杂。
1.2.3国内外研究情况
目前，国内市场上的防盗报警系统大部分是国外品牌，国内防盗报警产品厂商发展时间比较短，真正取得长足发展也是在2000年以后，特别是在2004年国内有些厂商迅速成长，投资规模和企业规模都在迅速发展和扩大。
但是与国外厂商相比还有很大差距。
现阶段，大部分工程商安装防盗报警产品时倾向于国外品牌，其中，安装的国外产品主要来自美国、日本和韩国，这三个国家的产品占据我国报警市场的近80%的市场份额。
这主要是因为，在产品供给市场上，绝大部分国外品牌来自美国和日韩，防盗报警产品在这些国家的发展已经非常成熟，产品功能稳定、性能完善，再加上进入我国是时间较早，所以在我国市场上占有相当大的份额。
智能化住宅保安系统具有较高的自动化技术水平及完善的功能，安全性、可靠性高。
每个住户单元的防盗、防灾报警装置通过网络系统与小区管理中心的监控计算机连接起来，实现不问断监控。
安防报警包括：
门禁系统、红外门磁报警、火灾报警、煤气泄漏报警、紧急求助、闭路电视监控、周边防越报警、对讲防盗门系统等。
1.2.4目前存在的问题
目前报警产品的开发仍然局限在应用层面，所以技术含量不高，投资的成本不高，加上行业审批控制不严等原因，造成准入门槛不高；由于产品信息不对称，使用方出于利益关系，对于选购产品并不是从产品质量来考虑，报警产品市场处于比较混乱竞争的状态：
靠低价竞争，利用高价+回扣进行关系营销等等。
同样，也有依靠品牌推广营销、大资本大集团大项目运作等多种方式。
报警产品技术一是涉及领域广泛，技术含量高，例如计算机、通讯、自动化、网络、传输和控制技术等等，如前端报警探测器的核心器件传感器就涉及红外、光强、压力、震动、声音、温湿度等物理量，转换为各种易于多种方式处理的电量（电压、电流、电阻等），报警控制主机具有芯片微处理器，各种防区定义，情景模式定义等，如加拿大PARADOX报警的STATD专利技术；二是兼容多种协议接口和通讯方式，可多种操作方式对报警系统进行编程调试、维护管理等；三是系统功能模块化，系统扩展性强，报警控制主机具有基本报警功能，如基本防区、分区、PGM、用户密码、报警事件缓存等，如需要其他功能，如：
语音模块、GSM/GPRS/IP网络模块、打印模块、音频对讲模块、门禁模块、有线无线防区扩展模块、继电器联动模块等等，需要根据客户的个性化需求来增添功能模块，或者增加系统集成模块便于软硬件系统集成；四是报警产品技术注重和其他智能化系统的集成，能在一个项目中形成一个有机整体，便于管理操作；五是目前国际主流报警控制系统的技术发展非常迅速，系统自身集成能力不断提高，大大拓宽了报警系统的应用范围，报警功能是其中的一项子功能，例如加拿大枫叶PARADOX最新款的IMPERIAL系列，其主控制器功能异常强大，具有32个独立分区和384个可编址防区输入，支持64个独立门禁，对照明管理、电动窗帘、喷淋灌溉、采暖通风、温湿度调节等设备进行自动化控制，设备安装采用国际通用的滑轨卡槽式；六是网络化报警是报警技术的一个重要方向，目前具备多种联网报警方式并存且互为后备的报警厂家非常少，只存在与几个国际大品牌当中。
1.2.5防盗报警系统应用情况及发展趋势
防盗报警产品总体发展趋势：
从少防区（4防区）向多防区（16防区以上）；电话线制向GSM、总线制、网络制发展；从有线向无线发展；无线从单一频点（315M）向专用频段（433M内多频点）、从单向/单工向双向/半双工或双工通讯发展。
比如主动红外入侵探测器从传统型向编码调制型发展，说明随着科技的普及、随着报警产品应用面的扩大，传统型主动红外入侵探测器产品存在的问题逐渐暴露，由于密集安装引发误报警、漏报警、可以被同型号或同类产品替代；对于新型建筑结构，比如现代造型的围墙等无法安装、使用；对于窗、阳台等也无法有效防范等；被动红外入侵探测器开始从室内防范向室外防范发展，说明室内防范的局限性日渐显现，防范开始向室外/户外推进。
但是由于其产品探测原理的限制，其室外型产品的防范效果/工作稳定性等各方面均不尽人意。
防盗产品的整体发展趋势在民用方面是向构造大系统、多用户、多功能发展。
成为可视对讲或家居智能的一个功能；从单纯的报警发展为：
远端对现场喊话、远端对现场声音监听、GPRS/3G现场图像转发等多种功能。
民用产品传输功能针对散户（电话线制）向面多用户、集团用户（总线制、网络制）发展。
体现了产品技术从模拟向数字化、网络化、集成化的过渡。
第2章总体设计方案
2.1设计思路
防盗系统发展到今天，它的功能在不断的增强，都是在向智能化的方向发展，其报警的方式也是多样化、可视化。
如今市场上成熟的防盗报警产品有被动式的、主动式的和多技术复合式的。
但前两者都有致命的缺点就是误报率很高，而多技术复合式的防盗报警器误报率很低，也是未来发展的主要方向。
基于自己的知识和设计的任务要求，依旧设计一款能是实现手动设置和自动监测的小区报警系统，在设计的过程中把这几年在学校里学到的知识综合的应用与融合，同时也让自己明白我们的学习道路还很遥远。
2.2系统方案论证与拟定
根据题目的要求是设计一个基于单片机的防盗报警系统，实现自动监测和声光报警，并能显示报警的地址。
综合任务书的要求现拟定以下两种方案：
方案一：
在住户的房门入口处安装一个磁控感应开光，当该住户在监控中心通过按键设定为“设防”时，当有人或盗贼等非法人员进入该住户时，在监控中心的就会显示该住户的住户号、并发出报警声设定指示灯也会闪烁，这样保安人员就能很直观的知道是哪一住户出现了盗情。
如果是住户正常进出自家的房门时，则该住户的报警状态设为“撤防”。
这样就能有效防止了非法人员开启住户的房门。
方案二:
在房门的入口处安装一个人体释热红外传感器，当该住户在监控中心通过按键设定为“设防”时，当有人或盗贼等非法人员进入该住户时，这样就可以对房屋内进行检测。
最后通过无线传输装置将住户编号发射出去，通过无线接收装置解码在监控中心的就会显示该住户的住户号、并发出报警声设定指示灯也会闪烁，这样保安人员就能很直观的知道是哪一住户出现了盗情。
综上所述的两种方案都可以实现防盗报警的要求，但是通过对比，第二种方案明显优于前一种方案，在第一方案中虽然增加了人性化的设置，但是在监控中也有疏漏的地方，在数据的传输的过程中的布线太长，不利于系统的安装，第二方案也提高了防盗系统的安全性和实用性。
因此选择第二种方案。
2.3系统组成
系统主要由发射和接收两大模块组成。
其中发射部分由热释电人体红外传感器Lhi968、BISS0001、PT2262编码发射电路、电源电路组成。
如图2-1所示。
图2-1发射端模块结构框图
接收部分由PT2272接收解码模块、设置模块、显示单元、报警指示电路及控制模块五大部分组成，单片机起控制作用。
如图2-2所示。
图2-2监控中心系统框图
第3章各单元硬件电路
3.1控制器—单片机
3.1.1单片机的历史
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段[1]。
1、SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。
“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。
在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。
2、MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：
不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。
它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。
从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。
在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。
Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。
因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。
3、单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。
随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。
3.1.2单片机的应用领域
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1、在智能仪器仪表上的应用[2]
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2、在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3、在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、电视机、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4、在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
5、单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6、在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。
如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要
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