防盗报警器的设计毕业设计论文.doc

南京信息职业技术学院 毕业设计论文作者 学号 题目 防盗报警器的设计 指导教师 评阅教师 完成时间： 2015年 4 月 17日 毕业设计(论文)中文摘要(题目)：防盗报警器的设计摘要：随着现代电子信息的高速发展，社会治安相对于以前已经有了非常大的改善。但是在一些地方还是时不时会出现一些入室盗窃事件，这些地方都需要我们做好安全防护措施 。目前大多的防盗报警装置都是安装在比较大型范围的场所，适合安装在家庭的比较少。而家庭报警器不仅需要有报警装置，还需要其他的扩展功能。本文考虑到家庭的实际情况，考虑到51单片机，体积小，价格低等特点，设计出实现一款适合大多数家庭的家庭防盗报警器。本文设计了一款基于AT89C51单片机的家庭防盗报警器，该系统利用热电型红外传感器监控家里面的情况，并且如果家里面发送盗窃是可以及时将信息传递给主人,具有高效，方便，快速等特点。因为本设计采用的是红外传感器检测,所以可以实时检测信号,遇到危险可以立即报警。并可以在并LCD上显示危险。该系统选用AT89C51单片机,遥控控制系统开始检测和结束检测，方便主人，系统终端部分选用是蜂鸣器报警电路和LCD液晶显示。关键词：AT89C51;按键控制；12864液晶显示；红外传感器毕业设计(论文)外文摘要Title: Design of anti-theft Abstract:With the rapid development of modernelectronicinformation,relative to the previoussocial securityhave the very bigimprovement.But in some placesstillfrom time to time there will besomeburglary incident,allwe need todo securitymeasures.At present,most of theanti-theft alarm deviceisinstalled in thelargerange of places,suitable for installationin the familyis relatively small.While the familyalarmnot only needs to have thealarm device,alsoneed to expandother functions.In this paper,considering the actualsituation ofthe family,taking into account the 51microcontroller,small size,lowprice,designand implement ahome burglar alarmformost families.In this paper,a design based onAT89C51 microcontrollerfamilyanti-theft alarm,the system usesinfrared pyroelectricsensor monitoringinside the house,and if thehometheftcan betransmittedtimely information to theowner,has the advantages of high efficiency,convenient,fastand othercharacteristics.Becauseof this design is based oninfrared sensor,so it can bereal-time signal detection,can immediatelyalarmmeetdanger.And can be in danger and shown on LCD.The system usesAT89C51 SCM,remote controlsystemtesting anddetection of end,easy tomaster,the terminalpart of the selectionsystemisa buzzer alarmcircuitand LCD display.keywords:AT89C51button control;12864;liquid crystal display;infraredsensor1. 绪论本设计中利用了射频技术，射频技术是利用射频通信达到无线传输数据的自动识别技术。利用射频信号的特点实现无线接收和传输信号，并能够识别信号。系统由AT89C51，无线射频发送模块SC2262，无线射频接收模块SC2272，12864液晶，蜂鸣器，实时时钟芯片DS1302，红外热传感器，按键等构成。要求按键控制部分控制系统的工作情况，控制的开始与结束。信号接收与处理模块在接收到按键的开始信号后，系统开始运行，热电型红外传感器开始工作，检测人体红外信号，检测到和未检测到在LCD显示屏上显示对应的内容，直到检测到停止布防的信号，系统运行结束。 1.1. 系统开发背景随着经济的发展，人们的安全意识也越来越高，因为现在很多地方入室盗窃等问题的出现，人们对自己的安全和家人的安全需求得到了很大的提高。而目前，为了保证自己的人身和财产安全，现在好多的大城市都安装了安全护栏和防盗窗，这些防盗窗给加入带来了安全的同时也给家人带来了隐患。如果发生危险，例如火灾的情况下，消防员很难进入房间，这样就不能保证可以及时的救治，危及安全 。而且随着我国智能小区的开发与建设，家庭防盗报警已经成为了每个小区的必备之选。而尤其是这些年的快速发展，小区的快速建设，为了提高安全防范措施，给家庭防盗报警器提供了大量的市场，本文开发的是一款基于单片机AT89C51家庭防盗报警器，它利用红外传感器检测信号，按键控制开关，作为目前快速崛起的新一代家庭防盗报警装置，并且在日常生活中得到广泛的应用。 中国家庭防盗报警器起步的比较晚，但近几年发展的非常快，而且发展的空间比较大，防盗报警器这一块市场目前还有很大空间，可以预见以后家庭防盗报警将走进大多数的家庭，现在开发家庭防盗报警装置将活的非常大的市场和利润。1.2. 防盗报警器的国内外现状本设计的危险信号采集是基于红外传感器，先介绍传感器的发展，随着21设计传感器的高速发展，作为具有代表性的高技术，各个国家都将传感器技术作为高科技技术的发展的关键。日本在20世纪80年代开始，就将传感器技术作为现代电子信息技术的发展关键。外国也将这个技术列为重点发展，从而家庭防盗报警也得到了高速发展。现代大多数的防盗装置都是利用物力技术和电子信息技术，监控是为了防止危险分子的进入，蜂鸣报警起提示作用，并告诉别人发送危险的地方。防盗报警系统的作用是为了防止盗窃的发生，危及自己和加入的生民财产安全。如果发生危险，就可以通过蜂鸣器和LED闪光准确的提供危险的地方，方便监控着快速的反应。为了更好的利用报警装置，人们设计出了可以满足在不同需求上的报警装置。目前市场上，红外报警器比较多。随着国内外电子信息的发展，现在报警器市场也得到了广泛发展，更加人性化。比如有：通过先进的空气压力检测技术，可以不需要安装。这样保证了原来的电路不会被破坏等。下图是两个有一定代表性的报警器： 红外线报警器 智能报警器1.3. 设计目的家庭防盗报警器可以作为家庭，仓库等地方的防盗报警装置。可以方便在家庭没有人情况下，方便监管，提供监控，并遇到危险情况时报警，给主人的人身和财产提供保护，使厂家和个人的财产避免盗窃的危险。这款报警器不仅可以运用与家庭防盗报警，也可以运用在应用医院病床报警等地，实现了一款设计多点应用的目的。本设计采用的是蓄电池给整个系统提供电源，即使在无电的情况下也可以实现多点监管，一旦发现有盗窃情况的发生，在本设计中的LED闪光等就会闪亮，不仅可以提示主人危险，而且还可以起到吓跑盗窃者的目的，本设计里面的蜂鸣器发出警报声用来提示报警。1.4. 设计意义家用防盗报警器的设计，为了保证社会家庭和个人生命财产的安全，提高社会各个部门可以在最快时间反应的能力，设计开发一款家庭防盗报警装置有着十分重要的意义。中国的家庭防盗报警器的发展是最近起来才刚刚兴起，随着电子信息也的发展也快速的崛起，而且发展空间远大，市场前进也很广，如果研究开发的家庭防盗报警装置可以进入人们的家家户户，那么积极的研究和开发一款适合目前大多数家庭的报警装置，不仅会带来良好的社会反响，也会带来良好的经济利润。因此，在当前的实际条件下，设计出一款高性价比的1515家庭防盗报警器来方便各类公共场合以及家庭的反正盗窃显得尤为重要，具有十分重大的实际意义和科研价值。个人认为设计家庭防盗报警器的设计主要意义还是在在设计的过程中，设计过程，我们不经需要自主的学习，还要把学到的知道系统的运用，不仅让我们学习到了新的知识也让我们知道在未来的路上我们还有恒多的路要走。1.5. 设计要求在本次设计的主要内容 ： 1 了解家庭防盗报警器的工作原理，掌握家庭防盗报警器设计的基本要求。2 熟悉家庭防盗报警器的功能，选择传感器并设计信号处理电路，用绘制系统总体结构图和传感器、信号检测和控制单元电气原理图。 3 根据工作原理，绘制软件工作流程图，编写算法软件。 4 制作实验室原型。本设计基于AT89C51单片机，分问两个主要部分，一个是按键控制电路部分，一个是信号接收处理电路部分。a. 按键电路控制部分主要是由2个按键和单片机组成，按键控制着整个电路的运行，也就是控制这系统的开始和结束，方便用户无线管理，电源采用蓄电池提供电源，没电时，外接充电器，这样就可以脱离没有电源使用。按键控制还包括一个LED电源指示等，按键按下，输出控制信号是LED闪烁。b. 信号接收处理电路部分，主要是用热电型红外传感器作为接收模块，按键控制中的按键1按下后开始采集人体红外信号，采集到信号后通过单片机处理在LCD液晶显示器上显示，采用上电自动复位，如果在系统运行期间采集到人体红外信号，LCD液晶显示的同时，那蜂鸣器提示报警。2. 系统架构：2.1. 系统组成系统由AT89C51，无线射频发送模块SC2262，无线射频接收模块SC2272，12864液晶，蜂鸣器，实时时钟芯片DS1302，红外热传感器，按键等构成。在本设计中主分2个部分，一个是按键电路控制部分，一个是信号接收与处理部分，电源电路为这个系统提供电源，由蓄电池提供。蓄电池电力有外接的充电器提供。2.1.1. 按键控制电路部分按键电路主要控制系统的运行可停止，按键1按下，系统检测信号，开始布防，SC2262传感器检测信号并将检测到的信号发送出去。按键2 按下，系统监测停止布防。运行流程如下图1：天线射频发射模块按键电路电源电路图1:按键电路运行流程2.1.2. 信号接收与处理部分红外传感器接收到按键信号开始接收人体红外信号，同时从DS1302时钟芯片上扫描时钟信息，通过单片机输出到LCD液晶显示屏上，液晶接收时钟信号在LCD液晶显示屏上显示时间的同时，显示“开始布防”，到显示热电型红外传感器接收到人体红外信号后，在LCD上显示“危险”。LED灯亮，蜂鸣器输出低电平报警，按键2按下后，LCD上显示“停止布防”。蜂鸣器结束报警。LED灯熄灭。运行流程如下图2：射频接收模块 单 片 机蜂鸣器电路时钟电路最小系统LED指示电路按键电路红外传感器LCD显示电路图2：信号接收与处理部分运行流程3. 主要元器件介绍3.1. 单片机部分3.1.1. 单片机简介单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-Chip Microcomputer），又称微控制器。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、存储器、振荡器、I/O接口、定时器/计时器等集成到一块芯片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。引脚图，如下图3所示：图3：AT89C51单片机引脚图3.2. LCD显示屏介绍因为汉字是8*8的，故选用12864液晶显示屏，12864是点阵数液晶模块128*64的简称，下面是元器件图4和实物图图5：图4： 12864元器件图图5： 12864液晶显示实物图本设计中，12864显示屏采取3线串口通信方式与单片机连接。3.3. 热电型红外传感器本设计中的热释电红外传感器可以不接触到人体的情况下监测到人体辐射的红外线信号，并将这种红外线信号转变为电压信号，同时，它好可以区别出运动的东西与其他东西。热释电红外传感器设计的监控报警系统有一下特点：内部结构不复杂，价格低廉。多次实验检测表明，该系统运行比较稳定。热释电红外报警器安装唉室内比较好，它的误报率和安装的地方和办法有很大联系。想准确安装需要满足以下条件：（）报警器安装的距离需要满足23米。（）报警器远离空调，冰箱，火炉这些可以让温度发送变化的地方。（）报警器和报警范围不要有阻挡的东西。（）报警器不要不折像窗户这些空气流动比较大，温度改变比较大的地方可以把窗户关起来。本设计中使用的传感器，热释电人体红外线传感器是由信号敏感单元，阻抗变换器和滤光窗等这些部件组成。实物图与电路图6如下： 图6：热电型红外传感器3.4. 单片射频收发芯片单片射频收发芯片的简称是NRF2401，芯片里面有晶体振荡器，频率合成器，功率放大器，频率合成器，晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功能的大小和通信频道可以让程序进行更改。射频模块耗能很低，以-5dBm的功率向外发送信号时，工作电流的大小为10.5mA，接收时电流的大小是18mA，很多种低功率工作状态，节节约能源效果显著。它DuoCeiverTM技术使nRF2401能够使用同一天线，同一时刻接收两个不同频段的信号。nRF2401可以在多种射频通信的地方，像无线的鼠标，射频传输系统，遥控开关，遥控开关等。电路元件图和实物图7如下：图7：单片射频收发芯片元件图图8：单片射频收发芯片实物图4. 硬件电路设计部分4.1. AT89C51单片机的最小系统构成本设计的最小系统，,如图下图9所示。定义：本设计的最小系统，,或者称为最小应用系统,是指用在几级当中用最少的元器件可以达到工作的设计系统，设计中的最小系统一般应该包括:单片机、电源、晶振电路、复位电路。由40管脚接+5V电压作为电源电路，把晶振电路，复位电路，单片机统一接起来，够成最小系统。因为99SE中AT89C51单片机是没有VCC和GND的，内置的，所以采用画的电路原件，画出了单片机的VCC和GND引角。左边分别是最小系统中的复位电路和晶振电路，而电源是接到VCC40引角的。20 引角接地。图9：单片机最小系统4.2. 单元电路设计4.2.1. 复位电路本设计中因为用的是AT89C51单片机，所以采用上电复位电路，故只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。如下图10：图10：复位电路4.2.2. 时钟电路 本设计中的时钟电路给这个设计提供频率，控制它的快慢。本次设计采用的晶振为16MHz。如图11：图11：晶振电路4.2.3. 电源电路本设计中有2个模块，所以有2个电源电路,一个按键电路部分的电源电路，一个是信号接收部分的电源电路，下面是对电源电路部分电源的接收：本设计所有系统都需要5V供电，故需要把外部输入的9V电源经7805稳压后得到5V稳定的电压，为整个系统提供电源。如下图12：图12：电源电路按键电路因为考虑到需要无线使用，也就说需要在没有电源的情况下使用，故在本设计中我们采用蓄电池为按键电路部分供电，12V的蓄电池蓄电池采用外接充电器充电，如下图13:图13:电源电路4.2.4. 12864显示部分12864LCD是128*64的点阵液晶模块的简称，本设计中，采用三线串口通信方式与单片机连接。如下图14：图14：12864显示部分4.2.5. 蜂鸣器电路本次设计选用的是单片机的P1口的P1.7口与蜂鸣器相连，来控制蜂鸣器信号的输出，开关2按下时时，单片机的P1.7口输出高电平时，蜂鸣器报警，当输出低电平时，蜂鸣器停止工作，如下图15：图15：蜂鸣器电路4.2.6. 无线信号发送与接收模块无线射频发送模块SC2262是一个带有8位地址码可选择，加按键码组合过无线射频发射模块，1-2脚为工作电压，K0-K3为按键输入，低电平有效果。VT脚位发射指示输出端（发射时输出高电平），当有按键按下时，模块会把当前的地址码和按键码一起。由天线发送出去。注意：SC2262的地址和SC2272的地址一定要设置成一样的地址，否则通信不能建立。（模块上有地址跳线焊盘）2：无线射频接收模块SC2272是一个带射频接收和译码电路的模块，当接收到发射机发来的信号时，进行译码，如果地址码相等，就进行按键码判断，然后经D0-D4输出。（低电平有效）。如下图16：图16：视频信号接收与发射模块4.2.7. 红外热传感器模块红外热传感模块的1-2脚为电源输入，OUT端为信号输出端（低电平有效果）。当检测范围（一般1-5米）内出现人体等物体后OUT端输出一个低电平。否则为高电平。如图17：图17：热电型红外传感器4.2.8. 危险指示灯部分检测到危险信号，LED指示灯亮。（P1.3输出低电平），当检测到热电型红外传感器无信号时，LED指示灯灭。（P1.3输出高电平）如图18：。图18：危险指示灯4.2.9. 按键电路当发射按键S1按下时，接收模块的D0端输出低电平，S1松开有变位高电平。当发射按键S2按下时，接收模块的D1端输出低电平，S2松开有变位高电平。如下图19：图19：按键电路4.2.10. 时钟芯片电路DS1302实时时钟芯片是SPI通信方式的时钟芯片，VCC1是外部电池输入端，为系统保存时间用，当系统掉电后通过外接电池给芯片供电，以保证系统重新上电后时间不变。芯片的X1和X2是外接晶体，频率为32。768KHZ。为内部运行提供时钟源。芯片的CE脚为片选端，低电平时禁止往DS1302写入数据，高电平时才可以写入数据。芯片的IO脚是双向数据传传输线。CLK引脚为时钟线，数据传输时，在CLK的时钟作用下把IO端的数据一位一位的传输。DS1302可以通过指令把小时、分钟、秒钟，写入或者读出。如图20：图20：时钟信号电路5. 系统程序框图开始系统初始化12864显示时间读出DS1302信息红外传感器有信号？ 否 是显示基本信息液晶显示“危险”蜂鸣器停止蜂鸣器报警LED灯灭LED闪亮 是停止布防？显示停止布防 否系统上电后首先初始化蜂鸣器（输出一个低电平），对12864初始化，接着从DS1302读出时间显示现在液晶屏上。然后进入里面，开始检测红外传感器，当传感器有信号时（P3.2为低电平），在液晶上显示“危险”，蜂鸣器报警（P1.3输出低电平），LED灯亮起（P3.3输出低电平）。当检测到红外传感器无信号时（P3.2为高电平），在液晶上把“危险”两个字擦掉，蜂鸣器停止报警。 （P1.3输出高电平），LED熄灭（P3.3输出高电平）。当检测到停止布防信号后（P3.1为低电平）时，显示停止布防，蜂鸣器停止报警，LED熄灭（P3.3输出高电平），把KS标志位置0后跳出程序的while(ks)循环，重新回到while(1)循环里面检测开始布防信号。在程序的每个循环函数里面不停的扫描时间调节按键，如果时间发生改变就把时间更新到DS1302芯片里面去。（DS1302_Write(miao,fen,shi);6. 系统的硬件调试及软件调试6.1. 硬件调试部分：单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不可的，许多硬件故障是在调试软件时才发现的。但通常是先排除系统中明显的硬件故障后才和软件结合起来调试的。通常我们采取软件与硬件联调，然后根据实物显示出的数据在走具体的更改，当然实物调试和软件调试是可以分开的，下面为硬件调试和软件调试做简单介绍:硬件调试分脱机调试和联机调试，脱机调试就说在系统不上电的情况下，通过其他检测设备，像万用表这些检测下电路连接的正确性，靠观察看这个电路连接是否连接正确，电路焊接有没有稀罕漏焊等情况。联机调试可以检测出靠肉眼无法看出的故障，系统通电后，检测运行是否正常。若不正常，及时发现问题并解决。可以更据示波器，观察示波器上的波形等，有故障寻找原因。6.2. 软件调试部分：软件调试主要是对程序的检测和各个分电路的检测，软件程序主要通过 Keil uVision4软件来检测，保证错误率为零，对于子电路，分开来一个一个的检测，符合程序的环境。7. 附录：7.1. 系统主程序#include #include#include 12864.h#include ds1302.h/*/sbit fengming=P13;/蜂鸣器（高电平有效）sbit kfjia=P14;/分钟加按键（低电平有效）sbit kfjian=P15;/分钟减按键（低电平有效）sbit ksjia=P16;/小时加按键（低电平有效）sbit ksjian=P17;/小时减按键（低电平有效）sbit bf_on=P30;/布防信号（低电平有效）sbit bf_off=P31;/停止布防信号（低电平有效）sbit hw=P32;/红外传感器信号（低电平有效，当检测范围内检测到人体时此引脚位低电平，否则为高电平）sbit LED=P33;/危险指示灯/*/void shijiandiaojie()/时间调节程序 if(kfjia=0)/检测分钟加按键 delay_ms(10); if(kfjia=0) while(kfjia!=1)/等待按件释放 fen+; if(fen60) fen=1; DS1302_Write(miao,fen,shi);/把设置的时间更新到DS1302 if(kfjian=0)/检测分钟减按键 delay_ms(10); if(kfjian=0) while(kfjian!=1)/等待按件释放 fen-; if(fen=0) fen=60; DS1302_Write(miao,fen,shi);/把设置的时间更新到DS1302 /*/if(ksjia=0)/检测小时加按键 delay_ms(10); if(ksjia=0) while(ksjia!=1)/等待按件释放 shi+; if(shi12) shi=1; DS1302_Write(miao,fen,shi);/把设置的时间更新到DS1302 if(ksjian=0)/检测小时减按键 delay_ms(10); if(ksjian=0) while(ksjian!=1)/等待按件释放 shi-; if(shi=0) fen=1; DS1302_Write(miao,fen,shi);/把设置的时间更新到DS1302 /*/uchar ks=0;/布防开始标志void main() fengming=0;/关闭蜂明器 delay_ms(100); lcdinit();/初始化12864液晶 delay_ms(100); hzdisp(张凤闯毕业设计,0x81); DS1302_readtime();/从DS1302读时间 hzdisp(时间=,0x98); dispsj(shi,fen,miao,0x9b);/把时间显示在12864上 while(1) if(bf_on=0)/接收到部防信号 while(bf_on!=1);/等待遥控按键松开 ks=1; hzdisp(布防开始,0x88); while(ks)/布防开始 检测红外传感器 if(hw=0)/检测到红外传感动作 hzdisp(危险,0x8D);/显示危险 fengming=1;/报警 LED=0;/灯亮 else/检测到红外传感不动作 hzdisp( ,0x8D);/把危险两个字擦除fengming=0;/关报警LED=1;/关灯 /*/ if(bf_off=0)/检测停止布防信号 while(bf_off!=1);/等待遥控按键松开 ks=0; hzdisp(停止布防 ,0x88);/显示停止布防 fengming=0;/关报警 LED=1;/关灯 /*/ shijiandiaojie();/时间调节程序 dispsj(shi,fen,miao,0x9b);/把时间显示在12864上 shijiandiaojie();/时间调节程序 dispsj(shi,fen,miao,0x9b);/把时间显示在12864上 7.2. 时钟芯片程序#include ds1302.h#include #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar DS1302_addr= 0x80, /0,写入秒(Second)寄存器 0x81, /1,读出秒(Second)寄存器 0x82, /2,写入分(Minute)寄存器 0x83, /3,读出分(Minute)寄存器 0x84, /4,写入小时(Hour)寄存器 0x85, /5,读出小时(Hour)寄存器 0x8e, /14,写保护_寄存器 ;/*/sbit T_SCLK = P36; /ds1302时钟引脚 sbit T_DIO= P35; /ds1302数据引脚 sbit T_CE = P34; /ds1302片选引脚（高电平有效果）/*/sbit ACC_0 = ACC0;sbit ACC_1 = ACC1;sbit ACC_2 = ACC2;sbit ACC_3 = ACC3;sbit ACC_4 = ACC4;sbit ACC_5 = ACC5;sbit ACC_6 = ACC6;sbit ACC_7 = ACC7; /*/uchar miao,fen,shi; /时间变量/*向DS1302入一字节数据或者指令*/void DS1302_Input_Byte(uchar Input) uchar i; ACC =Input; for(i=8; i0; i-) T_DIO = ACC_0; T_SCLK = 1; T_SCLK = 0; ACC = ACC 1; /*从DS1302读取一字节数据，返回读到的数据*/uchar DS1302_Output_Byte(void) uchar i; for(i=8; i0; i-) ACC=1; T_DIO= 1; ACC_7 = T_DIO; T_SCLK = 1; T_SCLK = 0; return(ACC); /*向DS1302指定的地址写入数据*/void DS1302_Write_one( uchar addr,dat ) / 写入地址、数据子程序 T_CE=0; /T_CE引脚为低，数据传送中止 T_SCLK=0; /清零时钟总线 T_CE = 1; /T_CE引脚为高，逻辑控制有效 DS1302_Input_Byte(addr); / 地址，命令 DS1302_Input_Byte(dat); / 写1Byte数据 T_SCLK = 1; T_CE = 0; /*从DS1302指定的地址读取数据，返回读到的数据*/uchar DS1302_Read ( uchar addr ) /数据读取子程序 uchar date; T_CE=0; T_SCLK=0; T_CE = 1; DS1302_Input_Byte(addr); / 地址，命令 date = DS1302_Output_Byte(); / 读1Byte数据 T_SCLK = 1; T_CE = 0; return(date);/*向DS1302写入时间数据*/void DS1302_Write( uchar sec_w,min_w,hour_w) DS1302_Write_one(0x8e,0x00);/使能数据写入 DS1302_Write_one(0x80,sec_w);/