瞿志勤基于单片机的太阳能无线对射防盗系统设计二稿0601张老师修改.docx
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瞿志勤基于单片机的太阳能无线对射防盗系统设计二稿0601张老师修改
武汉纺织大学
毕业设计[论文]
题目：
学院：
专业：
姓名：
指导教师：
年月日
武汉纺织大学
毕业设计（论文）任务书
课题名称：
基于单片机的太阳能无线对射防盗系统设计
完成期限：
2013年12月02日至2014年5月23日
学院名称电子与电气工程学院专业班级电气工程11001
学生姓名瞿志勤学号1003731020
指导教师张明指导教师职称副教授
学院领导小组组长签字
一、课题训练内容
随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛应用。
在一些重要的区域，如机场、高档住宅小区、军事仓库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、厂房等处，为了防范非法入侵和各种破坏活动，安装智能化周界报警系统已是一种必要手段。
但是传统的红外对射由于要布线（安装电源线和信号线），安装起来比较麻烦。
对于广大工程商来说，周界报警工程是一个烫手山芋，单单在几公里的周界上布线已经够浪费时间，而且维护时排线更让人头疼。
如果采用太阳能光伏发电技术发电，为防盗系统提供电源，不仅解决了布线问题，降低成本，而且具有环保节能的效果，符合“两型”社会的发展要求。
本论文利用单片机、太阳能光伏发电模块、无线模块及红外对射管设计一个太阳能无线对射防盗系统，用c语言编写出实现太阳能无线对射防盗的程序源代码。
具体包括以下几个方面:
（1）研究太阳能无线对射防盗系统的实现方法，确定合理的设计方案，方案经济实用；
（2）完成太阳能无线对射防盗系统硬件电路设计与软件编译，实现太阳能无线对射防盗系统功能。
二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量的具体要求）
1.开题报告
2000字以上，包括课题的意义、所属领域的发展状况、课题的研究内容、研究方法、研究手段、研究步骤及参考书目等。
2.格式
严格按照武汉纺织大学的毕业论文规范格式要求。
3.学习态度
态度端正、严谨，每周至少与指导教师见面一次，按时按进度完成各项任务。
无故缺勤3次以上，取消答辩资格。
4.论文质量
对太阳能无线对射防盗系统的原理分析具体，能实现装置的硬件和软件的正确设计，并有实验分析。
做到论文的理论知识严谨，效率高以及意义深远。
5.资料阅读与收集
查阅相关论文、书籍，论文阅读数目不低于20篇，数据库包括中国期刊网、万方数据库、维普数据库等。
6.英文译文
翻译一篇与太阳能无线对射防盗系统相关文资料，译文准确，中文翻译不少于4000字。
7.文字表达
文字表达要求通顺、简洁，层次清晰，结构合理。
8.创新要求
在方法上有一定的创新，所得结果有一定的参考价值。
9.答辩准备
做好幻灯片，要求重点突出；进行模拟答辩。
三、毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料
1、主要参数
开题报告2000字以上；论文正文15000字以上；论文错别字出错率少于万分之五；外文翻译4000字以上。
2、主要参考资料
[1]王松德,赵艳,姚丽萍等.红外探测无线遥控数显防盗报警系统[J].光谱学与光谱分析,2009,29（3）:
858-861.
[2]王洪建.AT89C2051在小区防盗报警系统中的应用[J].仪器仪表学报,2005,26（z2）:
188-190.
[3]王艳,卢博友,刘敏等.基于无线传输的果园防盗报警系统[J].安徽农业科学,2009,37（28）:
13981-13982,13984.
[4]唐炜,刘林飞,陈均然等.新型路灯电缆防盗报警系统的设计[J].机械与电子,2014,
（1）:
59-62.
[5]史鑫,李志祥.无线网络时代的电缆防盗报警系统设计研究[J].大观周刊,2012,（46）:
219-219,242.
[6]任杰.基于彩信的无线红外防盗报警系统的硬件设计[D].河北工业大学,2007.
[7]丁燕.基于单片机的防盗报警系统设计分析[J].电子制作,2013,（22）:
37-37.
[8]蔡万雄.手机远程控制防盗报警系统的设计[J].科技资讯,2010,（21）:
4-4.
[9]谢灶连.防盗报警系统的制作[J].电子制作,2011,（10）:
41-45.
[10]周丽,林锦国.智能无线防盗报警系统的设计[J].化工自动化及仪表,2011,38（11）:
1374-1376.
[11]张儒瑞,蒋建国,张银霞等.基于无线传感器的家庭防盗报警系统[C].//全国第20届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集.2009:
87-90.
[12]陈骏,楼晓萍.谈谈防盗报警系统的初步设计[J].西江月,2014,（6）:
495-495.
[13]任航,叶林.太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究[J].电力自动化设备,2009,29（10）:
112-115.
[14]魏文信.太阳能路灯的设计[C].//2009中国道路照明论坛论文集.2009:
143-148.
[15]宋会平,孙荣霞,张锁良等.太阳能电池板充放电测试仪的设计与实现[J].电子测量技术,2012,35
（1）:
22-24.
[16]李路,严明,何友国等.基于PIC单片机的无线报警系统设计[J].通信技术,2011,44（3）:
48-50.
[17]许保彬.基于AT89C52单片机的红外发射与接收系统的研究[J].通信技术,2008,41（9）:
75-77.
[18]赵敏鹏.红外发射与接收装置的设计[J].科学与财富,2012,（7）:
291.
[19]任晋婷.基于单片机的红外遥控系统设计[J].电子世界,2013,（24）:
36-36,37.
[20]詹世建.无线报警器控制系统设计[J].科技资讯,2013,（5）:
34-36.
四、毕业设计（论文）进度表
序
号
起止
日期
计划完成内容
实际
完成情况
检查人签名
检查日期
1
2013/12/02
接受任务
2
2013/12/03-
2014/02/17
查阅资料文献
3
2014/02/18-
2014/03/09
完成开题报告
4
2014/03/10-
2014/03/16
学习相关理论，对论文涉及的内容进行理论分析
5
2014/03/17-
2014/04/20
进行详细设计实验
6
2014/04/21-
2014/05/04
论文撰写
7
2014/05/05-
2014/05/18
修改完善定稿
8
2014/05/19-
2014/05/23
准备答辩
武汉纺织大学毕业设计开题报告
课题名称
基于单片机的太阳能无线对射防盗系统设计
院系名称
电子与电气工程学院
专业
电气工程及其自动化
班级
电气工程11001
学生姓名
瞿志勤
一、课题意义
太阳能全无线对射防盗系统它可以彻底解决周界防盗中安装维护麻烦的问题。
当前，随着经济的迅速发展，人们物质生活水平的不断提高，一个个新建高档住宅小区如雨后春笋般拔地而起，与之相对应的是人们对小区的安全防范意识也逐渐增强，采取了许多措施以保护小区住户的安全。
随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛应用。
在一些重要的区域，如机场、高档住宅小区、军事仓库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、厂房等处，为了防范非法入侵和各种破坏活动，安装智能化周界报警系统已是一种必要手段。
2、所属领域的发展情况
传统的红外对射由于要布线（安装电源线和信号线），安装起来比较麻烦。
对于广大工程商来说，周界报警工程是一个烫手山芋，单单在几公里的周界上布线已经够浪费时间，而且维护时排线更让人头疼。
与传统技术相比，太阳能无线对射防盗系统具有很多独有的优势，可归纳如下：
（1）太阳能无线对射施工、维护方便；
（2）太阳能无线对射较传统的红外对射更加安全；
（3）太阳能无线对射节能环保；
本设计采用太阳能光伏发电技术发电，为防盗系统提供电源，不仅解决了布线问题，降低成本，而且具有环保节能的效果，符合“两型”社会的发展要求。
3、研究内容
本设计实施所需知识覆盖面广，设计任务充实饱满，包括无线对射设计，太阳能小系统设计两大部分。
其中，无线对射设计包括无线对射设备设计和安装；太阳能小系统设计，包括硬件设计和软件系统设计两个部分。
硬件设计任务主要有：
（1）AC/DC变换电路。
包括主电路拓扑设计、电力电子开关等元器件参数计算及选型，电力电子开关驱动电路等；
（2）充放电电路设计。
包括主电路拓扑设计，元器件参数计算及选型；（3）主控制器电路设计和相关负载的接口电路设计等。
软件系统设计任务主要有：
（1）按照系统功能要求进行软件总体结构设计。
（2）太阳能电池最大功率跟踪算法实现；（3）充放电电路进行驱动、保护和控制等。
四、研究方法、研究手段、研究步骤
它的基本设计思路是这样的：
第一，对射内置可充电锂电池，供电部分采用太阳能板提电，这样就可以循环利用太阳能，无需电源线缆。
一般来说太阳能板为非晶硅，不需要太阳直射就内产生电能，安装环境大大扩展。
另外，太阳能板的供电能力要远大于对射的功耗，保证晚上无光线和连续阴雨天也能照常工作。
第二，对射内置无线发送模块，报警信号用无线传输，在符合国家相关政策法规的前提下，尽可能用大功率以保证对射与主机间的无线距离。
可分段研究如下：
图1系统研究步骤
具体研究步骤：
2014/02/25接受任务
2014/02/26-2014/03/03查阅资料文献
2014/03/04-2014/03/10完成开题报告
2014/03/11-2014/03/17学习相关理论，对论文涉及的内容进行理论分析
2014/03/18-2014/04/21进行详细设计实验
2014/04/22-2014/05/05论文撰写
2014/05/06-2014/05/19修改完善定稿
2014/05/20-201/05/25准备答辩
五、参考文献
[1]王松德,赵艳,姚丽萍等.红外探测无线遥控数显防盗报警系统[J].光谱学与光谱分析,2009,29（3）:
858-861.
[2]王洪建.AT89C2051在小区防盗报警系统中的应用[J].仪器仪表学报,2005,26（z2）:
188-190.
[3]王艳,卢博友,刘敏等.基于无线传输的果园防盗报警系统[J].安徽农业科学,2009,37（28）:
13981-13982,13984.
[4]唐炜,刘林飞,陈均然等.新型路灯电缆防盗报警系统的设计[J].机械与电子,2014,
（1）:
59-62.
[5]史鑫,李志祥.无线网络时代的电缆防盗报警系统设计研究[J].大观周刊,2012,（46）:
219-219,242.
[6]任杰.基于彩信的无线红外防盗报警系统的硬件设计[D].河北工业大学,2007.
[7]丁燕.基于单片机的防盗报警系统设计分析[J].电子制作,2013,（22）:
37-37.
[8]蔡万雄.手机远程控制防盗报警系统的设计[J].科技资讯,2010,（21）:
4-4.
[9]谢灶连.防盗报警系统的制作[J].电子制作,2011,（10）:
41-45.
[10]周丽,林锦国.智能无线防盗报警系统的设计[J].化工自动化及仪表,2011,38（11）:
1374-1376.
[11]张儒瑞,蒋建国,张银霞等.基于无线传感器的家庭防盗报警系统[C].//全国第20届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集.2009:
87-90.
[12]陈骏,楼晓萍.谈谈防盗报警系统的初步设计[J].西江月,2014,（6）:
495-495.
[13]任航,叶林.太阳能电池的仿真模型设计和输出特性研究[J].电力自动化设备,2009,29（10）:
112-115.
[14]魏文信.太阳能路灯的设计[C].//2009中国道路照明论坛论文集.2009:
143-148.
[15]宋会平,孙荣霞,张锁良等.太阳能电池板充放电测试仪的设计与实现[J].电子测量技术,2012,35
（1）:
22-24.
[16]李路,严明,何友国等.基于PIC单片机的无线报警系统设计[J].通信技术,2011,44（3）:
48-50.
[17]许保彬.基于AT89C52单片机的红外发射与接收系统的研究[J].通信技术,2008,41（9）:
75-77.
[18]赵敏鹏.红外发射与接收装置的设计[J].科学与财富,2012,（7）:
291.
[19]任晋婷.基于单片机的红外遥控系统设计[J].电子世界,2013,（24）:
36-36,37.
[20]詹世建.无线报警器控制系统设计[J].科技资讯,2013,（5）:
34-36.
指导老师签名：
年月日
摘要
本系统是基于AT89S52单片机控制的太阳能无线对射防盗报警器，主要由太阳能光伏发电模块、红外线发射部分、红外线接收部分、单片机以及声光报警部分组成。
可通过太阳能光伏发电模块作电源，发射电路发射的红外线被遮挡时控制报警系统报警,通过单片机控制报警电路的运行，并能同时进行声光报警，用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰。
系统可以探测到一定范围内的人的闯入,可以应用在安防范围比较确定的情况下。
采用这种方法设计的防盗报警器具有成本廉价和探测效果好的优点，有着广阔的市场前景。
关键词：
单片机；太阳能；防盗报警器；声光报警
ABSTRACT
Thesystemisainfra-redanti-theftalarmcontrolledbySCM-AT89S52,includingSolarphotovoltaicmodule,infra-redpartofthelaunch,partoftheinfraredreceiver,micro-controller,aswellaspartofsoundandlightalarm.Solarphotovoltaicpowergenerationmoduleisusedaspowersupply,Thesystemwillalarmwheninfraredrayhasbeenblocked,throughthesingle-chipmicrocomputertocontroltheoperationofalarmcircuit,andatthesametimesoundandlightalarm,withinfraredtransceivertesttube,installhidden,cannoteasilybefound;detectionsignalusingpulsesignal,energy-savingandanti-jamming.Thissystemcandetectacertainpersonwithinthescopeoftheintrusion,securitycanbeappliedtodeterminethescopeofthecase.Designedusingthismethodofanti-theftalarmanddetectioninacost-effectivenessoflow-costbestadvantages,hasbroadmarketprospects.
Keywords:
Singlechipmicrocomputer;Solarenergy;Anti-theftalarm;Soundandlightalarm
1绪论
在一些电影、电视剧中我们常可以看到，有些博物馆等安全性要求比较高的场所，在安防电脑系统的屏幕上面，显示着一根根红线，如果有人进入不小心“触”到了这根红线，那么报警器就会发响。
这就是红外线对射报警系统。
在原有基础上采用太阳能光伏发电技术发电，为防盗系统提供电源，不仅解决了布线问题，降低成本，而且具有环保节能的效果，符合“两型”社会的发展要求。
1.1课题研究的意义
当前，随着经济的迅速发展，人们物质生活水平的不断提高，一个个新建高档住宅小区如雨后春笋般拔地而起，与之相对应的是人们对小区的安全防范意识也逐渐增强，采取了许多措施以保护小区住户的安全。
随着社会的发展，人们安防意识的提高，现代化的安防技术得到了广泛应用。
在一些重要的区域，如机场、高档住宅小区、军事仓库、监狱、银行金库、博物馆、发电厂、厂房等处，为了防范非法入侵和各种破坏活动，安装智能化周界报警系统已是一种必要手段。
目前，周界防范主要以主动式红外报警系统为主。
其侦测原理乃是利用红外线经LED红外光发射二极体,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离,由受光器接受。
当光线被遮断时就会发出警报。
说的通俗点就是：
红外对射的发送端发出肉眼不可见的红外光，接收端接收，当有人或物体从中间穿过，遮挡了发送端发出的红外光，导致接收端接收不到，接收端就会发出报警信号到接警中心，实现报警行为。
但是传统的红外对射由于要布线（安装电源线和信号线），安装起来比较麻烦。
对于广大工程商来说，周界报警工程是一个烫手山芋，单单在几公里的周界上布线已经够浪费时间，而且维护时排线更让人头疼。
1.2课题的研究背景和现状
红外线报警器分主动式和被动式两种。
主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。
如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。
当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。
被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。
物理学上告诉我们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。
而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。
红外线报警器对温度敏感，温度越高的物体辐射出的红外线越强，当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发报警。
主动式红外探测器是由收、发装置两部分组成。
发射装置向装在几米甚至于几百米远的接收装置辐射一束红外线，当被遮断时，接收装置即发出报警信号，因此，它也是阻挡式报警器，或称对射式探测器。
通常，发射装置由多谐振荡器、波形变换电路、红外发光管及光学透镜等组成。
振荡器产生脉冲信号，经波形变换及放大后控制红外发光管产生红外脉冲光线，通过聚焦透镜将红外光变为较细的红外光束，射向接收端。
接收装置由光学透镜、红外光电管、放大整形电路、功率驱动器及执行机构等组成。
光电管将接收到的红外光信号转变为电信号，经整形放大后推动执行机构启动报警设备。
主动式红外报警器有较远的传输距离，因红外线属于非可见光源，入侵者难以发觉与躲避，防御界线非常明确。
主动式红外报警器是点型、线型探测装置，除了用作单机的点警戒和线警戒外，为了在更大范围有效地防范，也可以利用多机采取光墙或光网安装方式组成警戒封锁区或警戒封锁网，乃至组成立体警戒区。
单光路由一个发射器和一个接收器组成。
双光路由两对发射器和接收器组成。
两对收、发装置分别相对，是为了消除交叉误射；多光路构成警戒面；反射单光路构成警戒区。
1.3课题研究的主要内容
本论文利用单片机、太阳能光伏发电模块、无线模块及红外对射管设计一个太阳能无线对射防盗系统，用c语言编写出实现太阳能无线对射防盗的程序源代码。
具体包括以下几个方面:
（1）研究太阳能无线对射防盗系统的实现方法，确定合理的设计方案，方案经济实用；
（2）完成太阳能无线对射防盗系统硬件电路设计与软件编译，实现太阳能无线对射防盗系统功能。
太阳能全无线对射防盗系统它可以彻底解决周界防盗中安装维护麻烦的问题。
它的基本设计思路是这样的：
第一，对射内置可充电锂电池，供电部分采用太阳能板提电，这样就可以循环利用太阳能，无需电源线缆。
一般来说太阳能板为非晶硅，不需要太阳直射就内产生电能，安装环境大大扩展。
另外，太阳能板的供电能力要远大于对射的功耗，保证晚上无光线和连续阴雨天也能照常工作。
第二，对射内置无线发送模块，报警信号用无线传输，在符合国家相关政策法规的前提下，尽可能用大功率以保证对射与主机间的无线距离。
本课题尝试用价格低廉、应用普遍的AT89S52单片机控制的电路来设计一个主动式对射式的红外线防盗报警器，期望达到方便、实用的效果。
2总体设计的方案
2.1系统的方案构想
该系统以单片机AT89S52系列为核心，采用红外线发射管和红外线接收管为发射和接收装置，由反相器芯片反相间接控制CPU工作。
在CPU程序运行以后控制输出口电平使得蜂鸣器与发光二极管组成的声光报警电路同时进行声光报警。
系统原理框图如图2-1所示。
图2-1系统方框图
2.2系统功能设计
本系统通过太阳能电池板为系统提供电源，采用AT89S52单片机，直流可调开关MC34063，反相器74LS14D等芯片。
其中，AT89S52的P1.2~P1.7为输出口，而P3.0~3.5为输入口。
P1口连接红外线发射电路，P1口为低电平时，红外线发射电路导通，正常发射红外线。
P3口输入经接收红外线电路接收并由反相器反相的电平，当电平到达单片机CPU后，若各口均为低电平，则CPU不做任何反应，此时不报警；而当红外线被认为挡住而使接收电路无法接受到时P3输入口就会输入高电平，此时当在一定的时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，由P3.7口输出报警信号，驱动声光报警电路进行报警。
3硬件电路各部分电路设计
3.1太阳能光伏电源部分
太阳能供电系统主要由硅太阳能电池方阵、充电控制器、蓄电池组以及防反充二极管组成，如图5.2所示：
图3-7太阳能供电系统
按照使用要求，将太阳能电池组件串联或并联组成太阳能电池方阵。
蓄电池是太阳能电池方阵的储能装置。
充电控制器通常由电子线路和电子开关组成。
其作用如下：
1．当蓄电池过充电或过放电时，可以报警或自动切断线路，保护蓄电池。
2．按需要给出高精度的恒电压或恒电流。
3．当负载短路时，可以自动断开。
4．当蓄电池有故障时可以自动切换，接通备用蓄电池，以保证负载正常用电。
5．防反冲二极管的作用是避免太阳能电池方阵欠压时，蓄电池通过太阳能电池放电。
要求能承受足够大的电流，且正向压降小，反向饱和电流也小
系统均采用12V（标称值）蓄电池供电，对电源的设计要求是:
∙电压：
允许变幅10～20V。
∙电流：
应能瞬间提供1A电流；
∙容量：
用太阳能浮充蓄电池供电，应保证设备能长期可靠工作。
∙电池类别：
采用大于10Ah的密封电池或固体电池。
蓄电池组供电、太阳能电池浮充的供电方式。
这种供电方式只要经过合理的设计，都可以保证站点的不间断运行。
它避免了从电源上引入的各种工业干扰和雷击干扰，本系统中采用这种供电方式。
3.1.1蓄电池组
采用上述电池浮充供电方式时，蓄电池的性能是关键。
在各种蓄电池中，性能最优者属碱性蓄电池，它的低温特性和过量充电性能较好，自动放电小，但价格较高，容量不大，一般
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