家庭防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、摘要隨著電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)以其體積小、集成度高、價(jià)格低、性價(jià)比高的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于生活、社會和工業(yè)領(lǐng)域，如各種家用電器、智能儀器、數(shù)控機(jī)床、數(shù)據(jù)采集和工業(yè)控制等。因此，利用單片機(jī)和一些簡單的器件設(shè)計(jì)了一個(gè)適合家庭使用的防盜系統(tǒng)。它具有價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)代人對住宅建筑的安全性和智能化功能要求越來越高。人們迫切需要一種智能家居防盜報(bào)警系統(tǒng)，能夠可靠地進(jìn)行日常的安全防范工作。這種報(bào)警系統(tǒng)可以確保居民的生命和財(cái)產(chǎn)不會丟失，并使人們能夠安心工作或外出。本設(shè)計(jì)是一個(gè)用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)。傳感器檢測家庭安全隱患，并將檢測結(jié)果傳送給單片機(jī)，單片機(jī)控制報(bào)警燈和高音報(bào)

2、警器的啟動(dòng)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)、防盜系統(tǒng)、傳感器內(nèi)容摘要一單線理論11.1發(fā)展概述和設(shè)計(jì)背景11.2防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展前景12基本知識和介紹32.1 AT89C 51微控制器概述33方案設(shè)計(jì)93.1總體設(shè)計(jì)理念93.2特定電路模塊設(shè)計(jì)103.3系統(tǒng)硬件電路的選擇和描述134軟件程序?qū)崿F(xiàn)154.1主程序工作流程圖154.2設(shè)計(jì)編程程序16結(jié)論18參考文獻(xiàn)19謝謝你20單線理論1.1發(fā)展概述和設(shè)計(jì)背景隨著社會的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們的生活水平也有了很大的提高，私有財(cái)產(chǎn)也逐漸增多。因此，人們對家庭防盜系統(tǒng)提出了新的要求。目前，傳統(tǒng)的防盜安全系統(tǒng)都是機(jī)械式防盜系統(tǒng)，如防盜網(wǎng)絡(luò)和安全窗口等，在實(shí)際應(yīng)

3、用中暴露出許多隱患。然而，市場上的家用防盜報(bào)警器主要包括壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)式電子防盜報(bào)警器和壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器等。但是這些報(bào)警器也有一些缺點(diǎn)：(1)由于壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器安裝在坐墊上，當(dāng)主機(jī)停止工作時(shí)，主機(jī)在家中行走時(shí)容易產(chǎn)生誤報(bào)警和誤報(bào)警，可靠性低。(2)開關(guān)式電子防盜報(bào)警器一般只有一個(gè)固定點(diǎn)，有效范圍小，開關(guān)容易斷開，誤報(bào)警和誤報(bào)警率高，不可靠。(3)遮陽型觸發(fā)防盜報(bào)警器暴露在陽光下會引起誤報(bào)警。同時(shí)，如果由于風(fēng)幕的擺動(dòng)等原因造成光線被遮擋，也會造成誤報(bào)，可靠性不高。雖然比機(jī)械式更方便、更緊湊，但就閉路監(jiān)控和防盜而言，其安裝電路復(fù)雜，技術(shù)要求較高，不利于廣泛使用，不能滿足現(xiàn)代人

4、的需求。此外，該報(bào)警器只能用于單個(gè)住宅區(qū)，不能應(yīng)用于向高海拔和組團(tuán)式花園住宅區(qū)發(fā)展的現(xiàn)代住宅區(qū)的需求。因此，為了適應(yīng)現(xiàn)代生活方式，家庭防盜系統(tǒng)需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。本設(shè)計(jì)旨在滿足現(xiàn)代住宅防盜和家庭防盜系統(tǒng)的需求。在原有防盜報(bào)警器的基礎(chǔ)上，它有了很大的改進(jìn)，不僅可以作為單一的住宅單元使用，而且可以適用于大型住宅區(qū)。工作性能好，穩(wěn)定性高，安全可靠，不容易漏報(bào)和誤報(bào)。此外，它采用單片機(jī)作為信號處理器，與計(jì)算機(jī)連接，并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理。1.2防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展前景隨著社會的發(fā)展，農(nóng)村的城市化和人員流動(dòng)的增加，社會保障狀況變得更加復(fù)雜，因此保障問題顯得尤為重要。傳統(tǒng)的機(jī)械式家居防衛(wèi)在實(shí)踐中暴露出一

5、些明顯的問題，如：(1)影響建筑美觀，保持城市整潔；(二)發(fā)生火災(zāi)影響救援行動(dòng)的；(3)罪犯可以摧毀它和ente作為新一代智能安防防盜報(bào)警系統(tǒng)，它應(yīng)運(yùn)而生并得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。此外，為了進(jìn)一步規(guī)范住宅小區(qū)的智能化建設(shè)，建設(shè)部專門制定了智能住宅小區(qū)等級標(biāo)準(zhǔn)。因此，住宅安全體系的建設(shè)已逐漸被納入許多住宅建設(shè)的必要項(xiàng)目。數(shù)字化、無線化和集成化是防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。其技術(shù)發(fā)展趨勢更加穩(wěn)定可靠。例如，探測器需要抗射頻干擾/電磁干擾、防雷保護(hù)等。為了適應(yīng)惡劣的天氣。它具有更加多樣化的功能，如調(diào)頻、屏蔽、防噴罩、防損壞等。其外觀更加精致、緊湊，以滿足室內(nèi)裝飾日益提高的品味需求。操作界面人性化，設(shè)計(jì)更

6、加智能化。更強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和更方便的擴(kuò)展性。上述發(fā)展基于數(shù)字化、無線和集成三大核心技術(shù)1。基礎(chǔ)知識和介紹2.1 at89c 51單片機(jī)概述SCMC，單片機(jī)簡稱計(jì)算機(jī)。微控制器是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。它主要面向控制，所以也叫微控制器單元(MCU) 2。在過去的二三十年里，單片機(jī)發(fā)展非常迅速。世界著名的計(jì)算機(jī)制造商已經(jīng)向市場投放了50多個(gè)系列和100多個(gè)品種的單片機(jī)。目前，世界上比較著名的8家單片機(jī)制造商和主要型號如下：美國英特爾公司：MCS-51系列及其增強(qiáng)型系列美國摩托羅拉：6801系列和6805系列阿特梅爾公司：89C51單片機(jī)Zilog公司：Z8系列和SUPER8飛兆公司：F8系列和3

7、870系列洛克威爾公司：6500/1系列德州儀器公司；TMS7000諾基亞西門子通信公司：TMS7000所謂的單片機(jī)是一種具有一定規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)，它把中央處理器、只讀存儲器、隨機(jī)存取存儲器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出接口電路集成在一個(gè)芯片上。與通用微機(jī)相比，單片機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)和指令設(shè)置上有其獨(dú)特的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)，是一種低電壓、高性能的CMOS8位微處理器，具有4K字節(jié)閃存。該器件采用ATMEL高密度非易失性存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和輸出引腳兼容，為嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活、廉價(jià)的解決方案。2 . 1 . 1 at89c 51的主要性能主要表現(xiàn)

8、如下：(1)與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容；(2)系統(tǒng)可編程閃存中的4K字節(jié)；(3) 1000次擦除循環(huán)；(4)全靜態(tài)運(yùn)行：0Hz 24Hz；(5)三級加密程序內(nèi)存鎖定；(6) 128*8字節(jié)的內(nèi)部內(nèi)存；(7) 32個(gè)可編程輸入/輸出端口；(8) 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；(9) 6個(gè)終端源；(10)可編程串行通道；(11)低功耗空閑和掉電模式；(12)看門狗定時(shí)器。2 . 1 . 2 at89c 51的引腳結(jié)構(gòu)如圖2-1所示為AT89C51引腳結(jié)構(gòu)圖：圖2-1AT89C51引腳結(jié)構(gòu)2.2熱釋電紅外傳感器簡介目前，家用防盜報(bào)警器有多種傳感器，如人體熱釋電傳感器、門磁傳感器、振動(dòng)位移傳感器、紅外反

9、射開關(guān)無線探頭、門把手人體接近傳感器、雷達(dá)波人體探測無限探頭等?？紤]到既要滿足可靠檢測的需要，又要經(jīng)濟(jì)、適用、易于安裝和操作，我們選擇了人體熱釋電紅外傳感器。當(dāng)竊賊從門窗進(jìn)入房間時(shí)，人體運(yùn)動(dòng)的紅外信號可以被人體熱電傳感器探測到。2.2.1熱釋電紅外傳感技術(shù)熱釋電探測器是熱釋電紅外傳感器的重要組成部分。熱釋電探測器是一種具有電效應(yīng)的探測器。它可以在室溫下使用，具有寬的光譜響應(yīng)和寬的工作頻率。因此，它易于使用并具有廣泛的應(yīng)用。原理是利用熱電晶體管材料的自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化而產(chǎn)生的熱電效應(yīng)。當(dāng)晶體受到輻射照射時(shí)，自發(fā)極化強(qiáng)度由于溫度的變化而變化。結(jié)果，在垂直于自發(fā)極化方向的兩個(gè)外表面之間會出現(xiàn)感應(yīng)

10、電壓。光輻射的能量可以通過感應(yīng)電壓的變化來測量。傳感器的敏感元件是壓電陶瓷。制作上電極和下電極，并在表面上添加黑色氧化膜以提高其轉(zhuǎn)換效率。圖2-2是熱電傳感器的物理照片。圖2-2熱釋電傳感器物理示意圖菲涅耳透鏡菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前形成交替的“盲區(qū)”和“高靈敏度區(qū)”，以提高其探測和接收靈敏度。當(dāng)有人走過鏡頭時(shí)，人體發(fā)出的紅外線不斷交替地從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏度區(qū)”，從而使接收到的紅外信號以強(qiáng)脈沖和弱脈沖的形式輸入，從而增強(qiáng)其能量振幅。菲涅爾透鏡具有兩種功能：一是聚焦，即將熱釋電紅外信號折射(反射)到紅外反射器上，二是將探測區(qū)域分為多個(gè)亮區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)域的運(yùn)動(dòng)物體能

11、夠在紅外反射器上以溫度變化的形式產(chǎn)生變化的熱釋電紅外信號。圖2-3菲涅耳透鏡簡而言之，菲涅耳透鏡在透鏡的一側(cè)有等距的齒。通過這些齒，它可以在特定的光譜范圍內(nèi)達(dá)到光學(xué)帶通(反射或折射)的效果。用于拋光光學(xué)設(shè)備的傳統(tǒng)帶通濾光器制造昂貴。菲涅耳透鏡可以大大降低成本。上面的圖2-3。目前，人類經(jīng)驗(yàn)和知識系統(tǒng)中的光調(diào)制器通常使用多元件陣列菲涅耳透鏡，其用作紅外輻射收集器和調(diào)制器。熱釋電傳感器只能與菲涅爾透鏡結(jié)合使用，才能發(fā)揮其最大作用。菲涅耳透鏡的加入可以將傳感器的探測半徑從小于2米提高到至少8米。菲涅爾透鏡實(shí)際上是一個(gè)透鏡組，每個(gè)單元通常只有一個(gè)小的視場，相鄰的視場既不連續(xù)也不交叉，并且被一個(gè)盲區(qū)隔開

12、。這樣，當(dāng)人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器的監(jiān)控范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡傳輸?shù)絺鞲衅鳎纬刹粩嘟惶孀兓拿^(qū)和亮區(qū)，使得敏感單元的溫度不斷變化，傳感器輸出信號。換句話說，當(dāng)人體在監(jiān)控范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，在進(jìn)入視野之后，人體離開視野并進(jìn)入另一個(gè)視野。對于傳感器來說，人體輻射的紅外線相當(dāng)于暫時(shí)看不見人，傳感器的溫度是不斷變化的，所以會有一個(gè)接一個(gè)相應(yīng)的電信號。2.2.3熱電紅外傳感器人體紅外輻射的中心波長為9 10um，而探測元件的波長靈敏度在0.2 20um范圍內(nèi)幾乎不變。傳感器頂部開有裝有濾光透鏡的窗口，濾光器可以透過7-10 m的光的波長范圍，正好適合檢測人體的紅外輻射，而其他波長

13、的紅外線被濾光器吸收，從而形成專門用于檢測人體輻射的紅外傳感器。一旦進(jìn)入探測區(qū)域，人體的紅外輻射被一些鏡子聚焦，并被熱電元件接收。然而，這兩個(gè)熱電元件接收不同的熱和熱電，這是不能抵消的。信號處理后，報(bào)警。熱釋電紅外傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不發(fā)出任何形式的輻射，功耗低，隱蔽性好，價(jià)格低。抗干擾性能：(1)防止小動(dòng)物干擾：探測器安裝在推薦的操作高度，一般不會對小動(dòng)物發(fā)出警報(bào)(3)抗光干擾：在正常靈敏度范圍內(nèi)，探測器通過玻璃被3米外的H4鹵素?zé)粽丈?，不產(chǎn)生報(bào)警。2熱電傳感器的安裝要求熱釋電紅外傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有很大關(guān)系。正確安裝應(yīng)滿足以下條件：(1)熱釋電紅外傳感器應(yīng)距地

14、面2.0-2.2米。(2)熱釋電紅外傳感器遠(yuǎn)離空氣溫度變化敏感的地方，如空調(diào)、冰箱、爐灶等。(3)熱釋電紅外傳感器的探測范圍內(nèi)不允許有屏幕、家具、大盆景或其他隔斷。(4)不要將熱釋電紅外傳感器直接指向窗戶，否則窗外的熱空氣干擾和人員的移動(dòng)會造成誤報(bào)警。如果條件允許，最好拉上窗簾。紅外熱釋電傳感器不應(yīng)安裝在氣流強(qiáng)的地方。2.2.4熱釋電紅外傳感器控制電路芯片的選擇熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號很小，控制信號只能通過放大、比較等幾個(gè)環(huán)節(jié)輸出。它是執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作的電路。熱釋電紅外傳感器系統(tǒng)主要由光學(xué)系統(tǒng)、熱釋電紅外探測器、信號濾波與放大、信號處理電路等組成。紅外熱釋電處理芯片BISS0001是由運(yùn)算放

15、大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定時(shí)器、阻斷時(shí)間定時(shí)器等組成的數(shù)模混合專用集成電路。它具有高性能的傳感信號處理能力。它配有一個(gè)熱釋電紅外傳感器和少量的外圍部件，形成一個(gè)被動(dòng)的熱釋電紅外開關(guān)，可以自動(dòng)快速地打開報(bào)警裝置。由于紅外熱釋電傳感器只對快速變化的紅外信號敏感，而紅外信號在本質(zhì)上一般是緩慢變化或不變的，因此探頭部分需要一個(gè)能調(diào)制紅外輻射的裝置，即我們使用的菲涅耳透鏡。因?yàn)榉颇哥R使用光學(xué)透鏡的特殊組合，所以在檢測器前面可以產(chǎn)生交替的場區(qū)域，即交替的“盲區(qū)”和“有效區(qū)域”。這樣，通過菲涅耳透鏡照射在敏感單元上的外部目標(biāo)的紅外輻射將是交替的紅外輻射。當(dāng)該交變紅外信號照射在檢測器晶體上時(shí)

16、，晶體的溫度將改變，從而引起自發(fā)極化強(qiáng)度的改變，并且晶體表面上的束縛電荷也將改變，從而產(chǎn)生隨紅外輻射而改變的電信號。3方案設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)理念該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)。該模塊分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可分為熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、發(fā)光二極管控制電路及相關(guān)控制管理軟件。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳輸、功能設(shè)置、本地報(bào)警等功能。至于本設(shè)計(jì)的核心模塊，單片機(jī)是設(shè)計(jì)的核心單元，所以本系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也由硬件和軟件組成。硬件包括由單片機(jī)、輸入輸出設(shè)備、外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)。軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)幾個(gè)階段。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)必須包括以下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感器探頭電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)控制和管理軟件；它們之間的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1的總體設(shè)計(jì)框圖所示。AT89C51重接電路信號檢測電路報(bào)警執(zhí)行電路發(fā)光二極管發(fā)光顯示器放大驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器圖3-1總體設(shè)計(jì)框圖處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51。整個(gè)系統(tǒng)在系統(tǒng)軟件的控制下工作。設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜轉(zhuǎn)換成電信號，通過放大電路和比較電路發(fā)送到閾值開關(guān)，打開閾值閥將TTL電平