无线传感报警论文4打印文档格式.docx

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2.3.3解码芯片PT227213

2.4传感器的选择13

2.4.1热释电传感器红外辐射简介13

2.4.2热释电红外感应模块功能特点14

2.4.3热释电红外感应模块使用说明15

3硬件设计15

3.1信号发射模块电路15

3.2红外感应模块电路16

3.3蜂鸣器报警电路16

3.4发光二极管显示电路17

4.软件工作流程18

5.设计问题及解决方法19

6.设计总结20

参考文献21

谢辞22

家庭防盗报警系统设计

学生：

刘建国指导老师：

古丽米拉纪朝凤

伴随着市场经济的飞速发展，人民的生活水平日益提高，区别于大型公司、库房以及工厂的安防系统的家庭安防系统日益受到人们的关注。

本论文研究的是以STC89C52单片机为核心的防盗报警器，在实现报警的同时，还可以布防，该设计选用热释电红外传感器为检测元件，利用此传感器信息融合技术设计的可用于小型家庭偷盗的报警器。

本论文所设计的系统防盗系统运行稳定可靠、操作简单。

通过采用传感器电路检测非法闯入，一旦发现盗贼潜入，传感器电路检测到信号后,送至单片机主机提出申请，待单片机响应后,驱动蜂鸣器报警装置实现报警。

本文从硬件和软件两方面介绍了该报警器的主要功能及特点，详细阐述了该报警器的工作原理、设计理念及其实现过程。

关键词：

单片机；

热释电红外传感器；

报警电路

TheDesignofImfraredAlarm

LiuJianguotutor:

GuliMiraJiChaofeng

Abstract:

withtherapiddevelopmentofmarketeconomy,people'

slivingstandardsareimproving,homesecuritysystemfromLargeFirm,warehouseandfactorysecuritysystemhasattractedmoreandmoreattention.Theresearchofthispaperistheanti-theftalarmbasedonSTC89C52microcontrollerasthecore,intheimplementationofthealarmatthesametime,canalsobedeployed,theselectionofthedesignofpyroelectricinfraredsensorforthedetectiondevice,thealarmdeviceforsmallhouseholdtheftofthissensorinformationfusiontechnologycanbedesigned.Operatingsystemsecuritysystemdesignedinthispaperisstableandreliable,simpleoperation.Thesensorcircuitbydetectingtheillegalintrusion,oncefoundthievessneakcircuit,sensorsignalisdetected,senttothehostMCUapplication，MCUtoresponsbuzzeralarmalarmdeviceThispaperintroducesthemainfunctionsandcharacteristicsofthealarmfromtwoaspectsofhardwareandsoftwareexpoundstheworkingprinciple,designideaandrealizationprocessofalarm.

Keywords：

SCM;

Pyroelectricinfrared;

Sensoralarmcircuit

引言：

伴随着社会的发展，科学技术的不断进步，人们生活水平得到很大的提升，紧接着对私有财产的保护意识也在不断的增强，因而对防盗设施也提出了新的要求。

本设计就是为了满足现代住宅防盗的需求而进行设计的家庭式电子防盗系统。

就目前市场上出现较多的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几种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。

而本设计中所使用的红外线是不可见光，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。

这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域，当有人非法闯入时，单片机就能驱动蜂鸣器报警装置。

1防盗系统的基本情况

1.1国内外防盗控制系统的历史、现状与发展

防盗报警系统多是采用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的入侵行为，产生报警信号，并辅助提示值班人员或其主人发生报警的区域部位，显示可能采取的对策的系统。

防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。

一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号，从而迅速采取应急措施。

防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了入侵防范系统。

防盗报警系统通常由探测器（又称防盗报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。

报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的核心，而传感器又是报警探测器的核心元件。

采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置。

中国防盗控制技术的发展起源于上世纪60年代初北京故宫博物院的安防报警系统。

当时，中国老一辈的安防技术工作者在完全隐蔽、可靠报警、绝对防火的全木质结构环境下完成了该系统的安装与调试，该系统就发挥了很好的作用。

之后的若干年，中国安防技术也一直是以防盗报警系统为主，其应用场所也主要是金融与文博系统。

由于当时基于光电导摄像管的摄像机体积大且价格昂贵，因而在安防技术市场中可视化的闭路电视监控系统的应用案例较少。

随着时代的发展，智能防盗技术有了较大的提升，在1994年秋在北京全国农业展览馆举办的展览会上，展出了部分关于防盗控制系统产品；

随后在1995年夏在天津国际展览中心的消防安防设备展览会上，展出了更多的安防技术相关产品，气氛火热。

紧接着到1996年，由中国安防产品行业协会等单位主办了全国首届“国际社会公共安全产品博览会”，一下子吸引了国内外300多厂商参展，由此标志了中国防盗及安防技术市场的形成。

在国内安防防盗市场开始蓬勃发展的同时，2001年11月，中国安防界在深圳成功举办了首届中国安防论坛，全国人大副委员长、中国科协主席周光召院士题词。

中国科学院和中国工程院的5位院士以及国内30多位安防领域的知名专家、教授发表了演说，较全面地展示了中国安全防范领域的技术动态和发展方向，促进了学术界和企业界的交流与合作，探讨了中国公共安全行业如何应对WTO，以及行业发展、管理、动作更加科学化、规范化的有关问题。

首届安防论坛的举办，为架构中国安防的理论体系，研讨中国安防的发展战略，取得很大成果。

1.2研究的目的和意义

随着经济的飞速发展，人们对于居住环境的安全、方便、舒适提出了越来越高的要求，因此智能化住宅随之出现，也随着改革开放的深入和市场经济的迅速发展、提高，城市外来流动人口大量增加，带来许多不安定因素，刑事案件特别是入室盗窃、抢劫居高不下，因此家庭智能安全防盗系统是社区智能化建设中不可缺少的一项，而以往的做法是安装防盗门、防盗网，但普遍存在有碍美观，不符合防火要求，而且不能有效地防止犯罪分子对住宅的入侵，故利用高科技的电子防盗报警系统也就应运而生。

1.3设计任务与要求

（1）本设计由热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制软件组成。

（2）系统可实现功能：

当探测器工作时，一旦有人闯入，热释电红外传感器将探测到红外信号，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，随后打开门限阀门送出TTL电平至STC89C52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使蜂鸣器发声。

（3）该系统的优势：

红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。

此类装置设计的要点：

其一是能有效判断是否有人员进入；

其二是尽可能大地增加防护范围。

当然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。

目前家庭住宅的主要防范措施是利用防盗门，商店的防盗措施主要是监控器和出门口的红外报警器。

随着人们认识的深入，利用智能防盗、防火、防煤气将成为人们的首要选择，智能安防也是安防行业的发展趋势。

1.4方案选择论证

防盗报警系统一般是由入侵探测器、防盗报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。

它的最简单形式是本地（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是入侵探测器和本地报警控制器，以及声光报警器。

该系统设计方案有以下两种：

方案一：

利用固定点电话联网防盗报警系统来实现家庭防盗报警，该系统由编程主机、探测器、门磁和遥控器组成，一旦发生警情，能把报警信息通过邮电通讯网络瞬间远程传输到用户设定的固定电话上，同时向接警中心报告，中心联网电脑可通过电子地图、数据库、电脑语音提示、监听现场情况，显示发生警情的单位、地址、方位、发案时间、所辖派出所（巡逻大队）经历分布，及时调动警力做出快速处理。

方案二：

通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果送入单片机，通过单片机控制报警灯和高音报警器的启动。

通过比较，方案二能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，固本设计选择方案二。

2.系统设计

2.1系统功能

本系统主要是用于入室防盗，当热释电红外传感器在门窗等布防区域监测到有人的时候，就会发出信号，单片机转换信号，实现电平转换，从而驱动声光报警电路进行报警。

2.2系统框图

本次设计主要有发射发射和接收模块两部分，发射模块如图2-1所示，首先由热释红外传感器接收到红外入侵信号，信号经放大处理后，传输给解码芯片，通过数据与地址的核对之后，信息由发射电路经天线发出，同时接收模块通过天线接收信息，解码芯片接受到与之引脚一致的编码信号所发出的的信息并进行解码，随后信号经中央处理芯片处理，输出高电压，使LED亮灯、蜂鸣器报警，如图2-2所示。

图2-1红外发射模块硬件框图

图2-2主系统接收模块硬件框图

2.3电路硬件芯片介绍

2.3.1STC89C52

40个引脚，4kbytesflash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（ram），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（wdt）电路，片内时钟振荡器。

AT89S52单片机如图2-3，是一种低功耗高性能的CMOS8位微控制器，内置8KB可在线编程闪存。

该器件采用Atmel公司的高密度非易失性存储技术生产，其指令与工业标准的80C51指令集兼容。

片内程序存储器允许重复在线编程，允许程序存储器在系统内通过SPI串行口改写或用同用的非易失性存储器改写。

通过把通用的8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上，STC89C52便成为一个高效的微型计算机。

它的应用范围广，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。

图2-3AT89S52引脚图

此外，STC89C52设计和配置了震荡频率可为12MHZ并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，cpu暂停工作，而ram定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存ram的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。

同时该芯片还具有pdip、tqfp和plcc等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

按照功能，AT89S52的引脚可分为主电源、外接晶体振荡或振荡器、多功能

I/O口、控制和复位等。

（1）多功能I/O口。

AT89S52共有四个8位的并行I/O口：

P0、P1、P2、P3端口，对应的引脚分别是P0.0～P0.7，P1.0～P1.7，P2.0～P2.7，P3.0～P3.7，共32根I/O线。

每根线可以单独用作输入或输出。

P0端口，该口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

在作为输出口时，每根引脚可以带动8个TTL输入负载。

P1端口，该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P1口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

P2端口，该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P2口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

P3端口，该口是带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，P3口的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

在AT89S52中，同样P3口还用于一些复用功能，如表2-4所列。

在对Flash编程和程序校验期间，P3口还接收一些控制信号。

表2-4P3端口引脚与复用功能表

端口引脚

复用功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

INT0（外部中断0）

P3.3

INT1（外部中断1）

P3.4

T0（定时器0的外部输入）

P3.5

T1（定时器1的外部输入）

P3.6

WR（外部数据存储器写选通）

P3.7

RD（外部数据存储器读选通）

（2）RST 

复位输入端。

在振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使其单片机复位。

看门狗定时器（Watchdog）溢出后，该引脚会保持98个振荡周期的高电平。

在SFRAUXR（地址8EH）寄存器中的DISRTO位可以用于屏蔽这种功能。

DISRTO位的默认状态，是复位高电平输出功能使能。

（3）ALE/PROG 

地址锁存允许信号。

在存取外部存储器时，这个输出信号用于锁存低字节地址。

在对Flash存储器编程时，这条引脚用于输入编程脉冲PROG。

一般情况下，ALE是振荡器频率的6分频信号，可用于外部定时或时钟。

但是，在对外部数据存储器每次存取中，会跳过一个ALE脉冲。

在需要时，可以把地址8EH中的SFR寄存器的0位置为“1”，从而屏蔽ALE的工作；

而只有在MOVX或MOVC指令执行时ALE才被激活。

在单片机处于外部执行方式时，对ALE屏蔽位置“1”并不起作用。

（4）PSEN 

程序存储器允许信号。

它用于读外部程序存储器。

当AT89S52在执行来自外部存储器的指令时，每一个机器周期PSEN被激活2次。

在对外部数据存储器的每次存取中，PSEN的2次激活会被跳过。

（5）EA/Vpp 

外部存取允许信号。

为了确保单片机从地址为0000H～FFFFH的外部程序存储器中读取代码，故要把EA接到GND端，即地端。

但是，如果锁定位1被编程，则EA在复位时被锁存。

当执行内部程序时，EA应接到Vcc。

在对Flash存储器编程时，这条引脚接收12V编程电压Vpp。

（6）XTAL1 

振荡器的反相放大器输入，内部时钟工作电路的输入。

（7）XTAL2振荡器的反相放大器输出。

在此次设计中STC89C52主要用到了P1.5、P1.6、P1.7进行了数据输入，通过内部上拉电阻吧端口拉倒高电位，同时VCC接通蜂鸣器，VSS接通LED，实现报警。

2.3.2编码芯片PT2262

PT2262如图2-5，是一款用以解码的芯片，编码芯片PT2262发出的编码信号由：

地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2262接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。

当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平时高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平时高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100%的调幅。

A0-A11、1-8、10-13地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”（悬空），必须与2262一致，否则不解码，D0-D5、7-8、10-13地址或数据管脚，当做为数据管脚时，只有在地址码与2262一致，数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平，否则输出为低电平，锁存型只有在接收到下一数据才能转换。

VCC18电源正端（+），VSS9电源负端（－），DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端，OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率，OSC215振荡电阻振荡器输出端，VT17解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）。

图2-5PT2262

此次设计中该芯片通过接收到BISS0001传输过来的信号，并通过地址码核对，VT脚输出高电平，相对应的数据脚Dout也输出高电平，然后经FS1000A进行振幅调制，发射给主控模块。

2.3.3解码芯片PT2272

PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。

M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制，此次设计便是采用的-M4后缀。

后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时（PT2272-M6），对应的地址编码应该是6位。

此次设计中该芯片选用了M4系列，通过与PT2262完全相同的地址编码，实现配对，并接收到来自发射模块的信息，同时VT脚输出高电平，传输到STC89C52。

2.4传感器的选择

2.4.1热释电传感器红外辐射简介

热释电传感器是利用红外辐射与红外测温的原理来探测的，红外测温属非接触式测温，是测温技术中的主要手段，其特点是测温范围广，响应速度快和不明显破坏被测对象温度场，因而广泛应用于工业、农业、交通等领域。

非接触红外测温有以下几点优点：

（1）测量不干扰被测温场，不影响温场分布，从而具有较高的测温准确度。

（2）测温范围宽。

（3）探测器的响应时间短，反应速度快，易于快速与动态测量。

（4）不必接触被测物体，操作方便。

（5）可以确定微小目标的温度。

通常将电磁波谱间隔在0.76～1000μm的区域称为红外光谱区，红外传感器是一种新型的传感器，能够探测物体辐射的红外线。

热释电元件的工作原理是基于热释电效应，即在强电介质温度变化ΔP的自然极化的存在，此时传感器有电信号输出，晶体的这种性质被称为热释电极或热释电效应。

其中，红外测温是通过探测物体表面发射的能量来测量其温度，由物理学可知，处于绝对温度（－273.15℃）以上的任何物体，都要释放热能，而红外辐射温度计测量其中与温度有关波长范围内的热能，并将其转换与温度成比例的电信号，由此测出其温度。

具体红外感应参数如下表2-6所示。

表2-6热释电红外传感电气参数

电气参数

DYP-ME003人体感应模块

工作电压范围

DC4.5-20V

静态电流

<

50uA

电平输出

高3.3V/低0V

触发方式

L不可重复触发/H重复触发

延时时间

5S（默认）可制作范围零点几秒-几十分钟

封锁时间

2.5S（默认）可制作范围零点几秒-几十秒

电路板外形尺寸

32mm*24mm

感应角度

100度锥角

感应距离

7米以内

工作温度

-15-+70度

感应透镜尺寸

直径：

23mm（默认）

2.4.2热释电红外感应模块功能特点

（1）全自动感应：

人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围输出低电平。

（2）两种触发方式：

（可跳线选择）

（3）具有感应封锁时间（默认设置：

无封锁时间），此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。

（4）工作电压范围宽：

默认工作电压DC4.5V-20V。

（5）微功耗:

静态电流<

50微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。

（6）输出高电平信号：

可方便与各类电路实现对接。

2.4.3热释电红外感应模块使用说明

（1）感应模块通电后有15秒左右的初始化时间，在此期间模块会检测LED是否能正常工作，15秒后进入待机状态。

（2）应尽量避免灯光等干扰源近距离直射红外感应模块，以免引进干扰信号产生误动作；

使用环境尽量避免流动的风，风也会对感应器造成干扰。

检测时，当人体从左到右或从右到左走过时，红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，在检测到人体散发的红外时，系统会经过一系列转换，实现报警和入侵地点定位。

3硬件设计

3.1信号发射模块电路

如图3-1所示，编码芯片接收到来自红外传感器放大的信号，通过信息核实，将信息进行编码，由FS1000A发射模块发出信号，于此同时接收模块解码信号接收到信号，通过XD-YR04输出解码后的高电平，触发报警装置，实现报警。

图3-1解码芯片电路图

3.2红外感应模块电路

如图3-2所示，该模块的数据端接单片机的P3.0口，热释电感应到有人时，P3.0是高电平，没人时是低电平。

其中，BISS001芯片具有单独的高输入阻抗运算放大器，并能进行信号的转换与处理，是双向鉴幅器，可有效抑制干扰，其中继电器因电流实现了信息感应与处理的连接。

图3-2热释电红外感应以及继电器电路图

3.3蜂鸣器报警电路

如图3-2所示，该系统设计的是蜂鸣器报警，因为单片机输出电流小，可用三极管8850驱动蜂鸣器发出声响，实现报警功能。

图3-3蜂鸣器电路图

3.4发光二极管显示电路

如图3-4所示，单片机给出高电平时灯亮。

进入布防状态除了电源指示灯外，其余灯是熄灭的，当感应器有感应到信号时，就会变亮。

图3-4LED显