报警器课程设计1Word文件下载.docx
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2.2系统总体设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3
2.2.1总体设计框图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3
第3章硬件设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3.1硬件选型、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3.1.1系统硬件电路的选择及说明、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3.1.2热释电红外传感器的简单介绍、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、4
3.1.3PIR的原理特性、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5
3.1.4AT89C51单片机概述、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、5
3.1.5AT89C51管脚概述、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、6
3.2硬件电路设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、7
3.2.1热释电红外传感器原理、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、7
3.2.2放大电路的设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8
3.2.3时钟电路的设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、8
3.2.4复位电路的设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、9
3.2.5发光二极管报警电路的设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、10
3.2.6声音报警电路的设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、10
第4章软件设计、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11
4.1主程序工作流程图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、11
4.2中断服务程序工作流程图、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、12
4.3设计编程程序、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、12
第1章绪论
现阶段科技的飞速发展和人民生活水平的提高,人们对其住宅和工作地点的要求也在不断的提高,尤其在家居安全方面,不得不留意那些不速之客。
现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大的提高了小区的安全程度,有效的保证了居民的人身和财产安全。
就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,但是这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。
而本文涉及的红外线是不可见光,有很强的隐秘性和保密性,因此在城市小区、中小型企业、农村的防盗与警戒等安保装置中得到的广泛的应用。
此外,在电子防盗,人体探测等领域中被动式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的欢迎。
多路防盗报警系统其性能灵敏、可靠。
发生盗情时可以立即报警,同时有两个警灯交替闪烁,并有警车的报警声音发生,增加了对犯罪分子的威胁气氛,该报警系统适用于家庭防盗,也适用于中小型企事业单位等场所。
1.1选题的背景与意义
1.1.1课题背景
近年来,随着改革开放的发展,电子电器的飞速发展,人民生活水平的不断提高,各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有,除此之外,农村家庭所饲养的牲、畜也常为不发份子所惦记,这些都是人们来之不易的财产,因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。
现在很多小区都安装了智能报警系统,因而大大提高了小区和家庭的安全程度,有效的保证了居民的人身财产安全,由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,在防盗和警戒等安保装置中得到了广泛的应用,红外报警器大多采用国外的先进技术,其功能也非常先进,此外在电子防盗,人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉,技术性能稳定等特点受到广大用户和专业人士的欢迎
1.1.2红外线防盗报警器研究的目的
报警器适用于仓库、住宅等地防盗报警。
在没有人在的情况下它可自动完成报警任务,防止盗窃的发生。
自动报警器的设计在一定情况下解决了无人看护仓库、住宅等地物品的保护,使厂家的资产和个人的财产免受损失。
本报警器可用于医院住院病人的有线呼叫,设置不间断电源,当电网停电时,备有直流稳压电源在同一地点可监视多处的安全情况,一旦出现偷盗,用指示灯显示相应的地点,并通过扬声器发出报警声响。
1.1.3红外线防盗报警器的发展前景
随着经济飞速发展,贫富差距越来越大,各地盗贼频繁入室行窃日益猖獗已经成为社会的一大公害、如今人们的经济条件不断改善,生活水平的不断水提高,安全防范意识不断增强,防盗报警器越来越受到人们的高度关注和重视。
红外线防盗报警器的技术追求和发展趋势可以概括为以下几个方面:
(1)随着我国社会和经济的发展,百姓的收入水平不断提高,私有财产的迅速积累,从而使得安全与健康成为富裕起来的人们最为关注的两大热点,家庭安全保障首当其冲,此为防盗产品风火而起的第一机会点
(2)对美的追求,对高品位、舒适、爽目居住环境的向往,科技安防成为时尚和潮流
(3)智能安防市场目前还停在行业用户,个人及家庭消费尚未全面启动,基本是一片空白市场,潜力不可估量
第2章系统总体设计
2.1方案的选择
2.1.1总体设计思路
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、数据传输、功能设定、本地报警等功能。
就此设计的核心模块来说,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、以及外围的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、
2.2系统总体设计
2.2.1总体设计框图
从设计的要求来分析该设计须包含如下结构:
热释电红外传感器探头电路、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2-1所示:
图2-1、总体设计框图
处理器采用51系列单片机AT89C51。
整个系统是在软件系统控制下工作的。
设置在监测点上的红外探头将人体辐射的光普变成电信号,经过放大电路,比较电路送至门限开关,打开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机。
在单片机内,经过软件查询、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工作。
当报警延迟一段时间后自动解除,也可以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,或者在声光报警10s后定时器实现自动先出报警
第3章硬件设计
3.1硬件选型
3.1.1系统硬件电路的选择及说明
硬件电路的设计见下面的附图,在本设计中用到如下器件:
AT89C51、热释电红外传感器、LED、按键、反相器74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围电路,以及单片机的手工复位电路等。
其中D1为电源工作指示灯,D2是正常工作指示灯,TXD脚置高电平时声音报警开始工作。
电路设有2个按键,S1键作为倒计时的暂停键,S2键作为电路复位键。
3.1.2热释电红外传感器的简单介绍
热释红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏探测原件,是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成入侵报警器或各种自动化节能装置。
它能以非接触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3-1为热释电红外传感器的内部电路框图。
图3-1热释电红外传感器的内部电路框图
3.1.3PIR的原理特性
热释电红外线传感器主要是有一种高热电系数制成的探测元件,在每一个探测器内装入一个或者两个探测元件,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。
有探测元件将探测并接收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,而对其他波长的红外线有滤光片予以吸收,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,一旦热侵入探测区域,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元件接收,但是两片热释电接收到的热量不同,热释电不同不能抵消,经过信号处理而输出电压信。
3.1.4AT89C51单片机概述
AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(ERR0R)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEI公司的高密度,非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大。
AT89C51单片机可提供许多高性能比的应用场合,可以灵活应用于各种控制领域。
图3-2为单片机的基本组成功能方块图。
有图可见,在这一块芯片上,集成了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等,各部分通过内部总线相连接,下面介绍几个主要部分。
图3-2AT89C51功能方块图
3.1.5AT89C51管脚说明
ATMEL公司的AT89C51是一种高效控制器,采用40个引脚双列直插封装形式。
AT89C51单片机是高性能单片机,因为受引脚数目的限制,所以不少引脚具有第二功能。
VCC:
供电电压
GND:
接地
P0口:
P0口为一个8位漏极开路双向I/O口,每脚可以吸收8TTL门电流,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流,P1口管脚写入1后,被内部上拉为高电平,可用作输入,P1口呗外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写为1时其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入,并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故,P2口当用作外部程序存储器或者16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址1时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容,P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流当P3口写入1后,它们被内部上拉为高电平,并用做输入,作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流、
P3口也可以作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
P3口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2INT0(外部中断0)
P3.3INT1(外部中断1)
P3.4T0(计时器0外部输入)
P3.5T1(计时器1外部输入)
P3.6WR(外部数据存储器写选通)
P3.7RD(外部数据读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号、
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE:
当访问外部存储器时,地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。
PSEN:
外部程序存储器的选通信号端。
XTAL1:
反向震荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入
XTAL2:
反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件,应不接、
3.2硬件电路设计
3.2.1热释电红外传感器原理
本设计所用的热释电传感器采用双探测元的结构。
其工作原理及设计电路图如图3-3所示,在VCC电源端利用C7和C8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C7,R15的稳压使输出变为高电位,在经过NPN的转化,使输出为低电平。
图3-3热释电红外传感器的原理图
3.2.2放大电路的设计
如图3-4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3-4放大电路图
3.2.3时钟电路的设计
XTAL1和XTAL2分别为反相放大器的输入和输出。
该反相放大器可以配置为片内振荡器。
石晶震荡和陶瓷振荡均可采用,如果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3-5所示为时钟电路
图3-5时钟电路图
3.2.4复位电路的设计
复位方法一般有上电自动复位和外部手动复位,单片机在时钟电路工作以后,在REST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3-6所示为复位电路
图3-6复位电路
3.2.5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引脚被置为低电平后,发光二极管被点亮,起到报警作用。
图3-7所示为发光二极管报警电路
图3-7发光二极管报警电路
3.2.6声音报警电路的设计
如下图所示,用一个Speaker和三极管、电阻接到单片机上的TXD引脚上,构成声音报警电路,如图3-8所示
图3-8声音报警电路
第4章软件设计
4.1主程序工作流程图
按上述原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如图4-1所示
图4-1主程序工作流程图
4.2中断服务程序工作流程图
本主程序实现的功能是:
当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号,表示有人闯入监控区,从而经过单片机内部程序处理后,驱动声光报警电路开始报警,报警持续10秒钟后自动停止报警,然后程序开始循环工作,检测是否还有下次触发信号,等待报警从而使报警器进入连续工作状态。
同时,利用中断方式可以实现报警持续时间未到10秒时,用手工按键停止声光报警的作用。
手工按键停止报警中断服务程序工作流程图,如下图4-2所示
图4-2中断服务程序工作流程图
4.3设计编程程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0003H
LJMPPINT0
ORG0200H
MAIN:
MOVIE,#81H;
CPU开放中断,INT0允许中断
SETBIT0;
外部中断为边沿触发方式
MOVSP,#30H;
指针入口地址
SETBP3.0
CLRP3.1
MOVP1,#0FFH;
使P1口全部置1
MOVP2,#00H;
P2口清零
CLRP1.2
LP:
JNBP1.0,LA;
检测输入信号,是否有输入信号
LA:
ACALLDELAY;
消除延抖
JNBP1.0,ALARM;
再次检测输入信号,若有输入信号转入报警子程序
AJMPLP
DELAY:
MOVR1,0AAH
LD2:
MOVR2,0BBH
LD1:
NOP
DJNZR2,LD1
DJNZR1,LD2
RET
ALARM:
SETBP1.2;
开始报警时运行正常指示灯熄灭,红灯和声报警启动
CPLP3.0
CPLP3.1;
10s定时
MOV51H,#14H;
10s循环次数
MOVTMOD,#01H;
定时器T0定时方式1
MOVTL0,#0B0H;
置50ms定时初值
MOVTH0,#3CH
SETBTR0;
启动T0
L2:
JBCTF0,L1;
查询记数溢出
SJMPL2
L1:
MOVTL0,#0B0H
DJNZ51H,L2;
未到10s继续循环
SETBP3.0;
10S到关闭报警
CLRP1.2;
报警结束,正常运行绿指示灯亮
LJMPLP;
循环,继续工作
2、外部中断INT0服务程序
PINT0:
CLREX0;
外部中断0服务程序开始,屏蔽外部中断
PUSHPSW
PUSHACC
JNBP3.2,LN;
监测是否有人中断输入
LN:
LCALLDELAY;
延时抖动
JNBP3.2,LN1
AJMPLN2;
无中断输入,中断返回
LN1:
CLRP1;
使报警结束,绿指示灯亮
POPACC
POPPSW
SETBEX0;
开放外部中断0
LCALLLP;
在中断继续监测是否有输入信号
LN2:
RETI
END