基于单片机的红外防盗报警器的设计学年论文本科论文.docx

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基于单片机的红外防盗报警器的设计学年论文本科论文

本科学年论文（设计）

基于单片机的红外防盗报警器的设计

系　　别

专业

届别

班级

学生姓名

学号

指导教师

职称

二O一五年五月

本科学年论文指导教师评阅表

题目

基于单片机的红外防盗报警器的设计

学生姓名

系

专业

学号

评分项目

得分

工作

表现

10%

学习态度认真、遵守纪律、恪守学术规范

认真开展实验、调研工作，数据真实可靠

虚心接受指导，认真求教

选题

质量

15％

选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求

题目难易度

题目工作量

理论意义或实际价值

文献综述10%

能较全面的综述与本选题有关的主流学派，主要学术观点和成果，及其主要学术贡献和存在的不足

文献综述写作规范、逻辑合理，篇幅符合要求

主要阅读参考文献不少于15篇，其中外文不少于3篇

摘要5%

中文摘要能对全文进行简练的概括，语法正确，文句流畅

研究方法、研究解决的问题，研究的结论（结果）明确

英文摘能与中文摘要一致，符合英语规范

能力

水平

25％

综合运用知识能力

研究方案的设计能力

研究方法和手段的运用能力

外文应用能力

文题相符

成果

质量

35%

写作水平

写作规范

篇幅

成果的理论或实际价值

综合运用知识能力

学年论文评阅成绩（百分制）

指

导

教

师

评

语

是否同意答辩：

指导教师签名：

年月日

注：

优秀（100＞×≥90）、良好（90＞×≥80）、中等（80＞×≥70）、及格（70＞×≥60）、不及格（×＜60）。

摘要

随着生活水平的大幅度提高,人们对住宅的需求进一步着眼于其质量、功能、服务等多方面。

该设计采用单片机AT89C51为核心的红外报警，实现了系统的智能化控制，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利于跟PC机通信，便于多用户统一管理。

【关键词】防盗报警器单片机红外传感器

Abstract

Withthelivingstandardsofalargemargin,people'sdemandforresidentialfurtherfocusonitsquality,function,serviceandotheraspects.ThedesignusingAT89C51microcontrollerasthecoreoftheinfraredalarm,toachievetheintelligentcontrolsystem,thesystemusesthepyroelectricinfraredsensor,themanufactureissimple,lowcost,installationismoreconvenient,andtheanti-theftperformanceisrelativelystable,stronganti-interferenceability,highsensitivity,safeandreliable.Thisanti-theftdeviceisinstalled,noteasilyfoundbythieves.Atthesametime,itssignalaftertheSCMsystemisconducivetocommunicationwiththePC,sothatmoreusersunifiedmanagement.

【Keywords】TheburglaralarmSinglechipmicrocomputerInfraredsensor

目录

1.前言1

2.基础知识介绍2

2.1热释电红外传感器简单介绍2

2.2PIR的原理特性2

2.3AT89C51单片机简单概述3

3.系统硬件设计4

3.1声音报警电路4

3.2灯光警示电路5

3.3状态显示电路6

4.系统软件设计7

4.1主程序流程图7

4.2中断函数流程图7

5.结论9

参考文献10

1.前言

随着社会经济的发展，人民生活水平日益提高，如何保障财产安全成为社会普遍关注的热点问题，各种报警器设备涌入市场，但是其中有很多功能不完善、技术不成熟、达不到有效防盗功效，红外线报警系统技术目前应用较广泛的一种报警技术，通过单片机进行智能化控制，大大提高防盗的效率。

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[1]，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点：

（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时，都很容易失报和误报，其可靠性低。

（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。

（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。

再者，就闭路监控电路防盗系统而言：

它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。

综合以上报警器的不足，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利于跟PC机通信，便于多用户统一管理。

2.基础知识介绍

2.1热释电红外传感器简单介绍

热释电红外线（PIR）传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件[2]。

是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。

它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。

将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。

如图1示为热释电红外传感器的内部电路框图。

图1热释电红外传感器的内部电路框图

2.2PIR的原理特性

热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。

由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。

人体辐射的红外线中心波长为9--10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2--20um范围内几乎稳定不变。

在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7--10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。

一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而输出电压信号[3]。

2.3AT89C51单片机简单概述

AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案[4]。

故此设计采用AT89C51。

AT89C51的主要性能有：

1）与MCS-51单片机产品兼容

2）4k字节在系统可编程Flash存储器

3）1000次擦写周期

4）全静态操作：

0HZ~24HZ

5）三级程序存储器锁定

6）32个可编程I/O口线

7）两个16位定时器/计数器

8）五个中断器

9）可编程串行通道

10）低功耗空闲和掉电模式

11）看门狗定时器

AT89C51的引脚结构如图2：

图2AT89C51的引脚结构图

3.系统硬件设计

该热释电红外传感器要正常运行要包括几种主要电路：

声音报警电路，灯光警示电路和状态显示电路[5]。

3.1声音报警电路

如下图3所示：

高音报警电路选用12V的高音喇叭作为报警装置，使用SS8050大功率三极管做驱动电路，当SPK为高电平时，三极管导通。

反之则截至。

本系统中经过软件设置使报警器真实模拟了声音频率均匀拉高，还原、再拉高的过程。

形成频率在976~1945Hz之间平滑递增的声音效果。

实现报警器声音非常逼真[6]。

图3声音报警电路图

3.2灯光警示电路

如下图4所示：

这里我们选用12V的炫目灯做灯光警示电路，因炫目灯在正常工作状态下电流比较大，所以这里我们选用使用继电器控制其开关的方案[7]。

这里我们照样使用三极管驱动继电器工作。

图4灯光警示电路图

并联在线圈的两端的是续流二极管，线圈在通过电流时，会在其两端产生感应电动势。

当电流消失时，其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。

当反向电压高于原件的反向击穿电压时，会把原件如三极管，等造成损坏。

续流二极管并联在线两端，当流过线圈中的电流消失时，线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。

丛而保护了电路中的其它原件的安全。

在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端，当电感线圈断电时其两端的电动势并不是立即消失，此时残余电动势通过一个二极管释放，起这种作用的二极管叫续流二极管。

3.3状态显示电路

如下图5所示：

本系统使用共阴极数码管做为状态显示电路，在正常无人非法闯入室内时数码管的DP点闪烁，若有人闯入数码管则显示E来提示有人非法闯入。

图5状态显示电路图

在这里，串联的几个470欧电阻是限流电阻。

因为数码管是由发光二极管按照一定的顺序排列制成的元件，每个发光二极管的内阻非常小，正常工作电流大致在10~25mA,如不串入限流保护电阻，直接连接很有可能瞬间烧坏数码管。

我们可以依公式来计算出限流电阻的阻值：

R=U/I;其中U=5V,I=（10~15）mA,可得R=330~500欧。

这里我们选用典型值470欧。

10K电阻为上拉电阻，以保证P0口可以输出高电平。

4.系统软件设计

4.1主程序流程图

如下图6所示:

在开机后，单片机首先进行初始化，将数码管、高音警报器、炫目灯等外设关闭，同时将中断总允许位、外部中断0允许位和定时计数器T1开启，关闭外部中断1允许位和定时计数器T0。

其中布防/撤防按键用来触发外部中断0，热释电传感器用来触发外部中断1，外部中断1允许位的开启与关闭由外部中断0来控制。

方便对报警器进行布防与撤防功能。

定时计数器T0用来控制高音报警器的发音频率以使其发出逼真的报警声；定时计数器T1用作延时函数。

初始化完成后，若无中断请求信号，系统则使数码管的Dp小点闪烁。

图6主程序流程图

初始化完成后，若布防/撤防按键第一次按下，则触发外部中断0，将外部中断1允许位打开，也就是说现在单片机可以接收传感器的信号并作出相应的动作，若传感器感受到在检测范围内有人活动，则将信号传输给单片机，触发外部中断1，使数码管显示E、同时炫目灯与高音报警器打开，实现声光报警功能。

4.2中断函数流程图

下图图7、图8为中断函数流程图：

图7

图8

5.结论

本设计采用KeilC51开发系统[8]，完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程，实现了对信号处理过程的编程和调试。

它具有电路简单、功能齐全、性能齐全、性价比高等特点，是一种经济、实用的家庭防盗报警系统。

本论文完成了软硬件主要功能模块的设计，为进一步设计开发及功能扩展打下了良好的基础。

整个系统主要由AT89C51芯片、热释电传感器、声光报警、键控组成。

性能好，工作稳定，非常适合防盗报警领域。

由于时间关系和水平有限，设计中存在着一些缺陷和不足，还有待于在今后的进一步设计过程中不断完善。

当然防盗报警监控系统的开发是一个实践应用性很强的课题，要使其产品化，能够经受住实际应用的严格考验，还要进行许多深入细致的工作。

而且随着科技水平的不断提高，对智能住宅小区的智能管理系统必然会有不断增长的要求。

为了提高灵敏度，减少误报率，可以采用摄像头作为探测头，将采集到的信号进行图像处理及判断后再决定是否报警。

如果系统接收到报警信号后，保安人员可以通过查询报警记录来确定是否真有人经过。

随着人们对生活质量要求的不断提高，智能住宅小区物业管理系统的功能也将日趋完善。

在新的产品化的管理系统中，人们将会越来越多的体验到现代生活的气息。

参考文献

[1]钱晓军,2004：

《家庭无线智能防盗报警系统》，《安防科技》,第7期。

[2]王青云，2010：

《基于单片机的温度测量系统》，第5期。

[3]何宏，2010：

《微机控制技术实验教学研究与探索》，《信息系统工程》第3期。

[4]张天凡，2008：

《51单片机C语言开发详解》，北京电子工业出版社。

[5]刘勇、蒋祥龙、段莉，2010：

《微机控制技术教学探讨》，《数字技术与应用》，第6期。

[6]张天凡，2008：

《51单片机C语言开发详解》，北京电子工业出版社。

[7]潘新民、王燕芳，2006：

《微型计算机控制系统技术》，北京电子工业出版社。