基于单片机的红外防盗报警器的设计学年论文本科论文.docx
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基于单片机的红外防盗报警器的设计学年论文本科论文
本科学年论文(设计)
基于单片机的红外防盗报警器的设计
系 别
专业
届别
班级
学生姓名
学号
指导教师
职称
二O一五年五月
本科学年论文指导教师评阅表
题目
基于单片机的红外防盗报警器的设计
学生姓名
系
专业
学号
评分项目
得分
工作
表现
10%
学习态度认真、遵守纪律、恪守学术规范
认真开展实验、调研工作,数据真实可靠
虚心接受指导,认真求教
选题
质量
15%
选题符合专业培养目标,体现综合训练基本要求
题目难易度
题目工作量
理论意义或实际价值
文献综述10%
能较全面的综述与本选题有关的主流学派,主要学术观点和成果,及其主要学术贡献和存在的不足
文献综述写作规范、逻辑合理,篇幅符合要求
主要阅读参考文献不少于15篇,其中外文不少于3篇
摘要5%
中文摘要能对全文进行简练的概括,语法正确,文句流畅
研究方法、研究解决的问题,研究的结论(结果)明确
英文摘能与中文摘要一致,符合英语规范
能力
水平
25%
综合运用知识能力
研究方案的设计能力
研究方法和手段的运用能力
外文应用能力
文题相符
成果
质量
35%
写作水平
写作规范
篇幅
成果的理论或实际价值
综合运用知识能力
学年论文评阅成绩(百分制)
指
导
教
师
评
语
是否同意答辩:
指导教师签名:
年月日
注:
优秀(100>×≥90)、良好(90>×≥80)、中等(80>×≥70)、及格(70>×≥60)、不及格(×<60)。
摘要
随着生活水平的大幅度提高,人们对住宅的需求进一步着眼于其质量、功能、服务等多方面。
该设计采用单片机AT89C51为核心的红外报警,实现了系统的智能化控制,本系统采用了热释电红外传感器,它的制作简单、成本低,安装比较方便,而且防盗性能比较稳定,抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。
这种防盗器安装隐蔽,不易被盗贼发现。
同时它的信号经过单片机系统处理后利于跟PC机通信,便于多用户统一管理。
【关键词】防盗报警器单片机红外传感器
Abstract
Withthelivingstandardsofalargemargin,people'sdemandforresidentialfurtherfocusonitsquality,function,serviceandotheraspects.ThedesignusingAT89C51microcontrollerasthecoreoftheinfraredalarm,toachievetheintelligentcontrolsystem,thesystemusesthepyroelectricinfraredsensor,themanufactureissimple,lowcost,installationismoreconvenient,andtheanti-theftperformanceisrelativelystable,stronganti-interferenceability,highsensitivity,safeandreliable.Thisanti-theftdeviceisinstalled,noteasilyfoundbythieves.Atthesametime,itssignalaftertheSCMsystemisconducivetocommunicationwiththePC,sothatmoreusersunifiedmanagement.
【Keywords】TheburglaralarmSinglechipmicrocomputerInfraredsensor
目录
1.前言1
2.基础知识介绍2
2.1热释电红外传感器简单介绍2
2.2PIR的原理特性2
2.3AT89C51单片机简单概述3
3.系统硬件设计4
3.1声音报警电路4
3.2灯光警示电路5
3.3状态显示电路6
4.系统软件设计7
4.1主程序流程图7
4.2中断函数流程图7
5.结论9
参考文献10
1.前言
随着社会经济的发展,人民生活水平日益提高,如何保障财产安全成为社会普遍关注的热点问题,各种报警器设备涌入市场,但是其中有很多功能不完善、技术不成熟、达不到有效防盗功效,红外线报警系统技术目前应用较广泛的一种报警技术,通过单片机进行智能化控制,大大提高防盗的效率。
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[1],但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点:
(一)压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内,当主机停止工作,主人在家走动时,都很容易失报和误报,其可靠性低。
(二)开关式电子防盗报警器一般只有一个定点,有效范围小,而且各种开关也易坏,失报和误报率就高,不可靠。
(三)遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报,同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报,所以这种报警器的可靠性也不高。
再者,就闭路监控电路防盗系统而言:
它的安装线路复杂,而且技术要求比较高,价格也比较昂贵,不利于广泛利用。
综合以上报警器的不足,本系统采用了热释电红外传感器,它的制作简单、成本低,安装比较方便,而且防盗性能比较稳定,抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。
这种防盗器安装隐蔽,不易被盗贼发现。
同时它的信号经过单片机系统处理后利于跟PC机通信,便于多用户统一管理。
2.基础知识介绍
2.1热释电红外传感器简单介绍
热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件[2]。
是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。
它能以非接触形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1示为热释电红外传感器的内部电路框图。
图1热释电红外传感器的内部电路框图
2.2PIR的原理特性
热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件,在每个探测器内装入一个或两个探测元件,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。
由探测元件将探测并接收到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,这个滤光片可通过光的波长范围为7--10um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,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。
一旦人侵入探测区域内,人体红外辐射通过部分镜面聚焦,并被热释电元接收,但是两片热释电元接收到的热量不同,热释电也不同不能抵消,经信号处理而输出电压信号[3]。
2.3AT89C51单片机简单概述
AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案[4]。
故此设计采用AT89C51。
AT89C51的主要性能有:
1)与MCS-51单片机产品兼容
2)4k字节在系统可编程Flash存储器
3)1000次擦写周期
4)全静态操作:
0HZ~24HZ
5)三级程序存储器锁定
6)32个可编程I/O口线
7)两个16位定时器/计数器
8)五个中断器
9)可编程串行通道
10)低功耗空闲和掉电模式
11)看门狗定时器
AT89C51的引脚结构如图2:
图2AT89C51的引脚结构图
3.系统硬件设计
该热释电红外传感器要正常运行要包括几种主要电路:
声音报警电路,灯光警示电路和状态显示电路[5]。
3.1声音报警电路
如下图3所示:
高音报警电路选用12V的高音喇叭作为报警装置,使用SS8050大功率三极管做驱动电路,当SPK为高电平时,三极管导通。
反之则截至。
本系统中经过软件设置使报警器真实模拟了声音频率均匀拉高,还原、再拉高的过程。
形成频率在976~1945Hz之间平滑递增的声音效果。
实现报警器声音非常逼真[6]。
图3声音报警电路图
3.2灯光警示电路
如下图4所示:
这里我们选用12V的炫目灯做灯光警示电路,因炫目灯在正常工作状态下电流比较大,所以这里我们选用使用继电器控制其开关的方案[7]。
这里我们照样使用三极管驱动继电器工作。
图4灯光警示电路图
并联在线圈的两端的是续流二极管,线圈在通过电流时,会在其两端产生感应电动势。
当电流消失时,其感应电动势会对电路中的原件产生反向电压。
当反向电压高于原件的反向击穿电压时,会把原件如三极管,等造成损坏。
续流二极管并联在线两端,当流过线圈中的电流消失时,线圈产生的感应电动势通过二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。
丛而保护了电路中的其它原件的安全。
在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端,当电感线圈断电时其两端的电动势并不是立即消失,此时残余电动势通过一个二极管释放,起这种作用的二极管叫续流二极管。
3.3状态显示电路
如下图5所示:
本系统使用共阴极数码管做为状态显示电路,在正常无人非法闯入室内时数码管的DP点闪烁,若有人闯入数码管则显示E来提示有人非法闯入。
图5状态显示电路图
在这里,串联的几个470欧电阻是限流电阻。
因为数码管是由发光二极管按照一定的顺序排列制成的元件,每个发光二极管的内阻非常小,正常工作电流大致在10~25mA,如不串入限流保护电阻,直接连接很有可能瞬间烧坏数码管。
我们可以依公式来计算出限流电阻的阻值:
R=U/I;其中U=5V,I=(10~15)mA,可得R=330~500欧。
这里我们选用典型值470欧。
10K电阻为上拉电阻,以保证P0口可以输出高电平。
4.系统软件设计
4.1主程序流程图
如下图6所示:
在开机后,单片机首先进行初始化,将数码管、高音警报器、炫目灯等外设关闭,同时将中断总允许位、外部中断0允许位和定时计数器T1开启,关闭外部中断1允许位和定时计数器T0。
其中布防/撤防按键用来触发外部中断0,热释电传感器用来触发外部中断1,外部中断1允许位的开启与关闭由外部中断0来控制。
方便对报警器进行布防与撤防功能。
定时计数器T0用来控制高音报警器的发音频率以使其发出逼真的报警声;定时计数器T1用作延时函数。
初始化完成后,若无中断请求信号,系统则使数码管的Dp小点闪烁。
图6主程序流程图
初始化完成后,若布防/撤防按键第一次按下,则触发外部中断0,将外部中断1允许位打开,也就是说现在单片机可以接收传感器的信号并作出相应的动作,若传感器感受到在检测范围内有人活动,则将信号传输给单片机,触发外部中断1,使数码管显示E、同时炫目灯与高音报警器打开,实现声光报警功能。
4.2中断函数流程图
下图图7、图8为中断函数流程图:
图7
图8
5.结论
本设计采用KeilC51开发系统[8],完成了程序模块规划及各个模块的设计与编程,实现了对信号处理过程的编程和调试。
它具有电路简单、功能齐全、性能齐全、性价比高等特点,是一种经济、实用的家庭防盗报警系统。
本论文完成了软硬件主要功能模块的设计,为进一步设计开发及功能扩展打下了良好的基础。
整个系统主要由AT89C51芯片、热释电传感器、声光报警、键控组成。
性能好,工作稳定,非常适合防盗报警领域。
由于时间关系和水平有限,设计中存在着一些缺陷和不足,还有待于在今后的进一步设计过程中不断完善。
当然防盗报警监控系统的开发是一个实践应用性很强的课题,要使其产品化,能够经受住实际应用的严格考验,还要进行许多深入细致的工作。
而且随着科技水平的不断提高,对智能住宅小区的智能管理系统必然会有不断增长的要求。
为了提高灵敏度,减少误报率,可以采用摄像头作为探测头,将采集到的信号进行图像处理及判断后再决定是否报警。
如果系统接收到报警信号后,保安人员可以通过查询报警记录来确定是否真有人经过。
随着人们对生活质量要求的不断提高,智能住宅小区物业管理系统的功能也将日趋完善。
在新的产品化的管理系统中,人们将会越来越多的体验到现代生活的气息。
参考文献
[1]钱晓军,2004:
《家庭无线智能防盗报警系统》,《安防科技》,第7期。
[2]王青云,2010:
《基于单片机的温度测量系统》,第5期。
[3]何宏,2010:
《微机控制技术实验教学研究与探索》,《信息系统工程》第3期。
[4]张天凡,2008:
《51单片机C语言开发详解》,北京电子工业出版社。
[5]刘勇、蒋祥龙、段莉,2010:
《微机控制技术教学探讨》,《数字技术与应用》,第6期。
[6]张天凡,2008:
《51单片机C语言开发详解》,北京电子工业出版社。
[7]潘新民、王燕芳,2006:
《微型计算机控制系统技术》,北京电子工业出版社。