基于单片机控制的红外防盗报警器的设计毕业设计说明书.docx

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基于单片机控制的红外防盗报警器的设计毕业设计说明书

课程设计说明书

题目：

基于单片机控制的红外防盗报警器的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

基于单片机控制的红外防盗报警器的设计

摘要

随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，人们对区域治安环境以及安全防范的要求也越来越高，同现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，所以保证区域安全必须从运用现代化的防盗报警技术。

设计将介绍一种基于单片机控制的红外防盗报警器的装置，由于它是利用人眼不可见的红外光束，组成监控区域，所以具有极强的保密性和可靠性。

系统除用于家庭、仓库、门窗、围墙、栅栏防盗报警外，也可用于其他需要监控的场合。

设计包括硬件和软件设计两个部分。

硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。

处理器采用51系列单片机AT89S51。

整个系统是在系统软件控制下工作的。

系统程序可以划分为以下几个模块：

数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。

关键词:

红外传感器，单片机AT89S51，数据采集，报警电路

DESIGNOFINFRAREDALARMSYSTEMBASEDONSINGLE-CHIPCONTROL

ABSTRACT

Alongwithsociety'sunceasingprogressandscienceandtechnology,economicalunceasingdevelopment,thepeoplelivingstandardobtainstheverybigenhancement,people'srequisitionforregionalpublicsecurityenvironmentandsafeprecautionishigherandhigher,atthesametimetodaywhenmodernizedtechnologicalhighdevelop,thecrimeismoreintelligent,themeansisconcealedevenmore,soguaranteethesecurityoftheareamustusethemodernizedwarningtechnologyofguardingagainsttheft.

Designwillintroduceamicrocontrollerbasedoncontrolinfraredburglaralarmdevice,becauseitistheuseofthehumaneyeinvisibleinfraredbeamtoformthemonitoredarea,ithasastrongconfidentialityandreliability.Inadditiontothissystemforhome,warehouse,doors,windows,walls,fencesburglaralarm,butalsoneedtobemonitoredcanbeusedforotheroccasions.

Thisdesigndesignstwopartsincludingthehardwareandsoftware.Thehardwarepartiallyincludingthemonolithicintegratedcircuitcontrolcircuit,infraredpokesheadintheelectriccircuit,theactuationexecutionalarmcircuit,theLEDcontrolcircuitandsoonthepartialcompositions.Theprocessoruses51seriesmonolithicintegratedcircuitsAT89S51,theoverallsystemisworksunderthesystemsoftwarecontrol.Thesystemprogrammaydivideintofollowingseveralmodules:

Thedataacquisition,thekeyboardcontrol,reportstothepolicewiththedemonstrationsmallsteelyardfunction.

Keywords：

infraredsensor，AT89S51monolithicintegratedcircuit，datacollection，alarmcircuit

1.绪论

1.1引言

在多元化发展的今天，随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人民收入得到大幅度的增加，生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。

1.2课题背景和意义

在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更加隐蔽，所以采用以电子技术、传感器技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备，并将其构成一个系统，这将发挥最大的监控防盗的功能作用。

由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，为了满足现代防盗的需要，由此产生了以红外探测器为核心部件的报警装置。

就目前市面上报警器装置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，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，同时若遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。

还有，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。

而我所研究的防盗报警器采用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。

此外，在电子防盗、人体探测等领域中，红外探测也由于价格低廉、技术下稳定，更是受到了很多专业人士的欢迎。

同时它也是当前使用比较普遍的报警器之一，并以其灵敏度好、价格实惠，而收到了广大用户的欢迎

1.3课题的研究现状

国内的报警器基本都是以超声波、红外发射\接收以及微波等技术为基础。

从单一封闭式、被动型安全防范模式向多元化、综合化、电控化以及红外报警处理方向发展。

防盗报警产品的发展趋势，产品技术将在数字化、无线化、集成化核心前提下力求突破。

而在应用市场上，将朝更细化的方向前进，成长最快的住宅小区应用为例，有厂商表示，专为住宅小区设计的定向幕帘式和防宠物探测器，成本低、安装简单、适合家庭用的无线联网报警系统，以及小区智能化安防和报警集成系统产品都将是亮点。

国外的红外报警器大多数都是采用先进技术，其功能也非常先进。

其中包括被动式热释电型红外报警器，红外监控无线报警器，超声波防盗报警器，红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器，触摸式防盗报警器等等。

目前国际上应用最多的是主动红外对射总线制报警主机的方式，这种方式具有技术成熟、可靠性高、易扩展、操作简便、经济性好等优点。

1.4课题的应用前景

在现代化技术高度发展的今天，由于犯罪更趋智能化，手段更加隐蔽，社会治安状况更趋复杂，所以人们对私有财产的保护更加注重，而作为社会的基本单元“安全防范问题就显得尤为重要”。

从而使传统的机械式（防盗网、防盗窗）家庭防盗在实际使用中暴露出越来越多的问题，如：

影响楼房美观，市容整洁；影响火灾救援通道；给犯罪分子提供了便利的翻越条件；时间久了会有高空坠物的危险等。

而红外防盗报警器以其制作简单、成本低，安装比较方便，而且安防性能比较稳定，有很强的隐蔽性和保密性，灵敏度高、安全可靠、功耗低等优点越来越受到人们广泛的重视和青睐。

2.红外报警器系统总体设计

2.1系统概述

由于系统采用了热释电红外传感器，它具有防盗性能比较稳定，抗干扰能力强，灵敏度较高，安全可靠，安装隐蔽等特点；则系统可实现如下功能：

（1）设计仅限于对人体的探测；

（2）可探测范围10-20米；

（3）有人闯入时，红外探头将探测到的人体辐射的红外光谱信号送至AT89S51单片机，并进行声光报警；

（4）报警延时10S后可自动解除，也可人工手动解除报警信号，并通过LED显示报警次数；

（5）警情消除后复位电路可使系统复位；

（6）LED显示报警次数，报警次数超过10次，显示清零。

就设计的核心模块来说，AT89S51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总体设计

从上述系统可实现的功能来分析，设计须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、报警和显示等模块子函数。

电路结构组成可划分为：

热释电红外探头电路、报警电路、复位电路、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成；则系统的总体设计框图如图2-1所示：

图2-1总体设计框图

处理器采用单片机AT89S51。

整个系统是在系统软件控制下工作的。

设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出ＴＴＬ电平至AT89S51单片机[1]。

在单片机内，经软件查询、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动作[1]。

当报警延迟10s后自动解除，也可人工手动解除报警信号，然后通过ＬＥＤ显示报警次数，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警。

3.红外报警器系统的硬件设计

电路实现的是一种基于单片机控制的红外防盗报警器。

该防盗报警器通过以AT89S51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数。

3.1AT89S51单片机概述

3.1.1单片机的选择

在众多制作单片机的公司中，我选择了适合系统的ATMEL公司中AT89S51和AT89C51两款单片机，通过对AT89S51与AT89C51比较，它们外型管脚完全相同，AT89C51的HEX程序无须任何转换可直接在AT89S51运行，结果一样。

AT89S51比AT89C51新增了一些功能，如在AT89S51中SP1.5，P1.6，P1.7具有第二功能、支持在线编程、烧写次数增加、最高工作频率增大、内部集成看门狗计时器等，其中支持在线编程和内部集成看们狗是其中主要特点。

通过以上的比较和分析，我们可以得出AT89S51功能和性能都优于AT89C51，故我选择单片机AT89S51。

3.1.2AT89S51单片机的结构

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器（EPROM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器（CPU）和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：

40个引脚，4kBytesFlash片内程序存储器，128bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。

此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。

空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位[2]。

同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。

图3-4为AT89S51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。

下面介绍几个主要部分。

外时钟源外部事件数

外中断控制并行口串行通信

图3-4AT89S51功能方块图

（1）中央处理器（CPU）

中央处理器是单片机最核心的部分，是单片机的大脑和心脏，主要完成运算和控制功能。

AT89S51的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，即它对数据的处理是按字节为单位进行的。

（2）内部数据存储器（内部RAM）

AT89S51中共有256个RAM单元，但其中后128个单元（80H-0FFH）被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的仅有前面128个单元（00-7FH），用于存放可读写的数据。

因此常说的内部数据存储器是指前128个单元，简称内部RAM。

（3）内部程序存储器（内部ROM）

芯片内部有4KB的掩膜ROM，可用于存放程序、原始数据和表格等，因此称为程序存储器，简称内部ROM。

（4）定时器/计数器

出于控制应用的需要，芯片内部共有两个16位的定时器/计数器以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制。

（5）并行I/O口

AT89S51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3口），可以实现数据的并行输入、输出[2]。

（6）串行口

AT89S51有1个全双工的可编程串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。

该串行口功能较强，既可以作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位寄存器使用。

（7）中断控制系统

AT89S51的中断系统功能较强，可以满足一般控制应用的需要。

它共有5个中断源：

2个外部中断源/INT0和/INT1；3个内部中断源，即2个定时/计数中断，1个串行口中断。

（8）时钟电路

AT89S51单片机芯片内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需要外接。

时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，系统允许的最高晶振频率为12MHz。

（9）内部总线

上述部件只有通过内部总线将其连接起来才能构成一个完整的单片机系统。

总线在图中以带箭头的空心线表示。

系统的地址信号、数据信号和控制信号分别通过系统的三大总线—地址总线、数据总线和控制总线进行传送，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。

由上所述，AT89S51虽然是一块芯片，但它包括了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一台简单的计算机。

3.1.3管脚说明

ATMEL公司的AT89S51是一种高效微控制器。

采用40引脚双列直插封装（PDIP）形式，如图3-5所示。

AT89S51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。

图3-5DIP封装引脚图

图3-6SMT的封装图

VCC：

电源电压输入端。

GND：

接地。

P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。

P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，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，可用作输入，P1口被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“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为