基于单片机的无线防盗报警器设计文档格式.docx

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关键词：

无线防盗报警；

热释电红外传感器；

单片机；

无线传输

WirelessburglaralarmMCU-baseddesigns

Abstract:

Withthedevelopmentofsociety,thesecurityhasbeenpaidmoreandmoreattention.Cableanti-theftalarmalsochangesfromtheprevioustothecurrentwireless.Butmoreandmorewiderangeofapplications,fromthefamilysecuritytohigh-endresidentialsecurityandaseriesofsecuritywhereneeded.Thispaperusesthepyroelectricinfraredsensordataacquisition,NRF24L01wirelessdatatransmissionandmicrocontrollercontroltechnology,developedawirelessanti-theftalarmsystembasedonscm.Thisdesignincludesdataacquisition,datatransmission,dataoutputmodulethree.Thedataoutputintheformofalarm.Alarmwithsoundandlightemittingdiodealarmsystemalarmsystemcombinedtoalarm.ThedesignprincipleisthroughtheSTC89C52RCMCUthesensordata,andthensenttothealarmsystem,alarmfunction.

Keywords:

Wirelessburglaralarm;

Pyroelectricinfraredsensor;

microcontroller;

Wirelesstransmission

1引言

1.1本课题研究背景

随着现代科学信息技术的不断发展，无线技术在生活中无处不在，其中无线防盗在小区和家庭财产安全保障方面已经起到重要的作用。

在传统的防盗保护措施中，人们主要通过安装防盗窗、防盗门，小区物业和仓库管理也主要是通过雇佣了大量的保安人员等方式，然而社区失窃的案件仍时有发生，这些案件的发生非常隐蔽，等到发现时已经造成严重的财产损失。

所以这些传统的防盗都存在着很大的缺陷和不足。

目前市场上也存在一些家庭和仓库的电子防盗报警器，但是这些报警器的功能都比较单一，主要以声音触发式防盗报警器、湿度防盗报警器以及有线红外防盗报警器为主，但是这几种防盗报警器都存在一些不足，只能用于一定范围或者一定强度的近距离报警，而且抗干扰性能比较弱。

并且现代的住宅区的结构已经发生了很大的变化，从以前的独立式逐渐向群体花园式住宅区的方向发展，向高空发展，仓库的布局也从以前的单一布局到现在的复杂结构。

所以现在市场上的报警器不能满足当前的防盗的需求。

本设计的目的是为了满足现代居民住宅、大型小区以及布局复杂仓库的防盗需要而设计的无线电子防盗报警器。

从性能和灵敏度上都比以前简单防盗器有了很大的改进，从而可以满足现在结构复杂和规模较大的住宅区和仓库的防盗报警，而不是仅仅局限于结构单一的住宅区。

此设计出的无线报警器防盗性能好、不易出现不报和误报现象，而且比之前的有线防盗器更实用。

不仅如此，整个系统用了单片机作为最小系统的信号处理器，从而可以很好的与计算机相连接，通过计算机来统一管理信息。

1.2无线防盗报警器的发展

上个世纪，由于无线技术的落后，所有的防盗报警器都是通过布线来连接的，这就造成了有线报警器在安装的时候工作量大、造价高等缺点。

加上国内的很多住宅和仓库等建筑都是由水泥和砖等一些建筑材料筑成[1]。

除非一开始就考虑到布线问题，不然在布线上将造成更大的困难。

然而随着这些年来无线技术研究的不断深入，与其同时无线本身具有节省人力物力、节约空间等优点，所以无线技术现在在生活中应用变的越来越大众化。

防盗报警器也从之前的有线防盗报警器发展到现在的无线防盗报警器。

随着当今世界的科学技术的迅速发展，我国的无线防盗报警器的技术也已经越来越完善。

各项技术都得到长足的发展，例如：

误报率越来越低、越来越智能化、安全性高、人工维护费用逐渐减少、很强的抗干扰性。

新一代无线防盗报警器基本上具有以下特点：

⑴操作简便，每个系统都配有功能和图案标志想配的遥控器，各项操作也会有不同的声音提示。

⑵优美外形设计，适于家庭和仓库的安装使用。

⑶给用户提供多种运用方式，适合家庭、仓库管理的多种需要。

⑷集成有双向对讲和监听设备，可用于医院的监护和救护系统、家庭的远程通讯和军事方面的监测等各个方面。

在价格方面，由于一套质量可靠、性能好的无线放到报警器是有线设备的2倍以上，这为无线放到报警系统的大量推广造成了一定的障碍。

从现在市场来看，要想在我国广泛推广无线安防技术，就必须使无线防盗更加智能化，例如与智能楼宇联系在一起的方式[2]。

1.3无线防盗报警器的研究的意义

无线防盗报警器在现在的安防上起到越来越重要的作用，它能有效的保护家庭和仓库等需要保护的地方的财产安全。

随着技术的不断发展，人们对无线防盗系统的研究也更深入，使无线防盗报警系统更简便、安全性更高、抗干扰性更高。

本次设计的无线报警器将可以简单的实现无线报警器的一些功能，即红外传感器、nRF24.L01无线传输、声光报警等功能，能满足现在是市场的需求，具有一点的实际应用价值。

2系统设计总方案

2.1系统设计思路

硬件和软件是本系统设计的两个部分。

其中硬件部分分为主机控制模块和从机采集、发射模块以及报警模块。

主机模块主要是以STC89C52RC单片机为主控制的声音报警系统和发光二级管报警系统。

从机模块主要由红外热释电传感器模块、信号放大模块和无线发收模块组成。

简而言之，整个系统可以划分为数据采集、数据传输、报警系统。

其中数据采集通过被动式红外热释电传感器来采集人体红外数据，用nRF24.L01把采集的数据进行无线数据传输，报警系统是单片机控制的声光报警电路来进行报警功能。

报警系统的工作原理：

本系统采用对人体的红外辐射敏感以及可以抵抗一定的外界干扰的被动式红外热释电传感器对数据进行采集，通过信号放大电路，然后经过nRF24.L01把放大的信号传输出去，最后由STC89C52RC单片机控制的报警主机做出相应的反应，实现各种功能的报警，如：

LED红灯报警、Speaker的声音报警。

其中为了提高报警系统中探测器的探测灵敏度以及热释电红外中探测器的探测距离，本设计在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜。

这样可以大大提高热释电红外采集信息的可靠性。

2.2系统设计框图

基于单片机的无线防盗器由STC89C52RC单片机、红外传感器、NRF24L01无线接发器和声光报警器，以及相关的控制软件组成，无线防盗报警器硬件总体结构如图2-1所示，其中STC89C52RC单片机是中央控制器，是整个设计的核心部件。

图2-1无线防盗报警器总体结构图

3软硬件平台

3.1硬件平台

在基于单片机的无线防盗报警器设计中运用到了许多硬件，如红外传感器，STC89C52RC单片机，NRF24L01无线收发模块，LCD灯，扬声器等。

3.2软件平台

本论文的完成使用了许多软件，其中用到的软件平台有：

3.2.1KeiluVision4

Keil是一个做微控制器（MCU）软件开发工具的公司，是由德国慕尼黑KeilElektronikGmbh和美国德克萨斯KeilSoftware两人组成的。

Keil软件是目前最受欢迎的开发51系列的单片机软件，支持C语言和汇编语言。

KeilC51软件是51系列兼容各种单片机在内的用C语言开发系统，内部提供了包括C编译器、链接器、宏汇编和仿真调试器等众多的开发环境，并且要把这些功能组合在一起要通过一个集成开发环境uVision，可以在计算机各种操作系统下运行，例如windows98、Windows2000等。

本设计系统使用的是KeiluVision4版本，这个版本是2009年2月发布的的，支持更多的ARM芯片。

KeiluVision4的优点也是显而易见的，它具有多显示器、简便的多项目工作程区、灵活性高和项目众多等优势。

它的运行界面如图3-1所示。

图3-1KeiluVision4运行界面

3.2.2MicrosoftOfficeVisio2003

Visio最初是由Visio公司设计的，它的创始人是由三个著名的科学组成。

在2000年被微软收购，成为微软旗下的一款针对一些复杂信息、复杂系统和数据进行可视化处理和分析的软件。

利用OfficeVisio2003可以把现有的数据生成很多种类的标准图表、流程图和机构框图。

OfficeVisio2003里含有大量的模板，基本上涵盖了所有日常所需的日程表、业务图和网状图等图表。

同时，该软件和微软的office兼容，可以随时在编辑文档的时候插入图表和流程图。

节省时间，增加了商业和IT人士的工作效率。

它的运行界面如图3-2所示。

图3-2OfficeVisio2003运行界面

3.2.3AltiumDesigner

AltiumDesigner即Protel软件，由开发商Altium公司推出，是一款电子产品设计必备的开发软件。

AltiumDesigner软件集原理图设计、PCB绘版、电路仿真、拓扑逻辑自动布线和设计输出等技术为一体，从而为设计者们提供了一整套完整的设计方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用AltiumDesigner将能大大改善电子设计的效率和质量[5]。

该软件主要运行在Windows操作系统上，是一种简单的设计软件，支持英文和中文版本。

AltiumDesigner集聚了ProtelDXP等多种版本的功能和优点，提供大量的原理图库以及丰富的虚拟器，并且在工程的设计和调试阶段中，可以方便模块直接的连接，看出每个模块间的逻辑关系，方便调试。

支持软硬件并行开发，使嵌入式系统硬件开发中的串行开发模式的不足得到克服。

它的运行界面如图3-3所示。

图3-3AltiumDesigner运行界面

4系统硬件部分

4.1中心主机控制系统

本系统的核心部分是中心模块。

中心模块的核心部分是单片机。

本次设计是通过设计中常用的STC89C52RC单片机作为核心模块来实现报警控制。

通过它的引脚对声音报警电路和二级管发光电路等控制。

所以我们有必要要先对STC89C52RC的各个引脚和实现的功能进行详细的了解，以及它的一些晶振电路和复用电路等设计。

4.1.1STC8