基于單片機控制的智能家庭防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、 基于單片機控制的智能家庭防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計前言現(xiàn)在我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展, 人民生活水平的提高, 人們對家庭住房的防盜、防劫、防火設(shè)備的重視程度也在不斷提高, 所以現(xiàn)代社會有更多的人需要對偷盜、搶劫、火災(zāi)、煤氣泄漏等事故進(jìn)行監(jiān)測和報警。為了有效的保證居民的生命財產(chǎn)安全, 我們設(shè)計了一款智能家庭防盜報警系統(tǒng)。智能家居報警系統(tǒng)采用這種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠很好地擴展組合，容易增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，滿足在家居中網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布的不確定性，可在房間、隔離處放置一個節(jié)點，避免無線干擾和報警區(qū)域不確定性的問題，由中心節(jié)點對多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點所傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，分析是否發(fā)出報警信號。該系統(tǒng)是利用無處不在的電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控,

2、將at89s51 單片機、isd4000 集成語音芯片、ht1602 液晶顯示驅(qū)動芯片及集成電路組成的雙音多頻撥號電路等有機地結(jié)合在一起, 構(gòu)成一種功能先進(jìn)、實用、成本低廉的家庭智能防盜報警器。 1 電路組成框圖和基本工作原理1.1 電路組成框圖智能家庭防盜報警系統(tǒng)是由無線發(fā)送/ 接受模塊、報警模塊、鍵盤模塊、晶顯示模塊、語音模塊、dtmf解/ 編碼模塊等構(gòu)成, 系統(tǒng)硬件總體框圖如圖1.1-1 所示。圖1.1-1 系統(tǒng)硬件總體框圖1.2 電路基本工作原理介紹當(dāng)家中發(fā)生警情時, 此時家中設(shè)定的無線模塊或者其他傳感器模塊會發(fā)出異常信號給單片機, 單片機接受到信號后立即發(fā)出現(xiàn)場聲光報警信號來威懾侵入

3、者, 同時將單片機自動撥打預(yù)先存儲在24c02 中的電話號碼給主人或者小區(qū)物業(yè)報警, 以便及時采取防盜措施避免財產(chǎn)損失。當(dāng)主人在異地處理家中的情況或者遙控家中的電器的開關(guān)時, 只需要撥打家中的固定電話號碼, 因為該報警系統(tǒng)的電話接口是并聯(lián)在電話機上的, 若鈴聲響五次后無人接通(具體次數(shù)可由軟件設(shè)定),則該報警系統(tǒng)就自動模擬摘機, 在主人輸入預(yù)定的密碼后, 就可以觀測家中的動靜以及控制家中電器的關(guān)、斷。當(dāng)主人在家無須設(shè)防時, 該報警系統(tǒng)還可以顯示時鐘、溫度等等, 還可以設(shè)定起床鬧鈴等多重功能, 這些都可以結(jié)合軟件和相關(guān)芯片來實現(xiàn)。2 系統(tǒng)部分電路功能介紹2.1 mcu模塊 mcu 器件采用atm

4、el 公司生產(chǎn)的at89s51 芯片,如圖2.1-1所示。at89s51 是一個低功耗,高性能cmos 8 位單片機,片內(nèi)含4k bytes isp(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000 次的flash 只讀程序存儲器,具有高密度、非易失性存儲技術(shù)的特點, 芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash 存儲單元。mcu選用的是宏晶科技公司的stc12le5410ad,其工作電壓為3.3 v,便于在所選定的系統(tǒng)電源下工作.這是一款帶a/d轉(zhuǎn)換的單片機芯片,具有超強抗干擾的特性,并且具有超低的功耗,正常工作時電流僅為47ma,空閑時電流1 ma.它的工作周期僅為

5、一個時鐘周期,可以大大降低使用的晶振頻率,從而降低emi(elec-tromagnetic interference,電磁干擾).stc12le5410ad具有引腳少、體積小、價格低、使用方便等特點,可降低開發(fā)成本,縮短開發(fā)周期。 mcu外圍電路包括晶振電路、復(fù)位電路、開關(guān)檢測電路和電壓測量部分.開關(guān)檢測電路用來檢測行程開關(guān)的動作,電壓測量部分利用單片機的a/d轉(zhuǎn)換功能是來測量dtgs-800供電的電池電壓,當(dāng)檢測到電池電壓不足時會發(fā)出報警,此時需將供電部分轉(zhuǎn)換到汽車電源上.mcu及外圍模塊電路。 圖2.1-1 mcu 模塊電路圖2.2 無線模塊無線模塊主要是是處理紅外、無線信號。包括門窗磁報

6、警模塊、火災(zāi)探測 模塊、有害氣體探測模塊等傳感器模塊。在這里主要講解門窗磁報警模塊, 門窗磁探測器選用無線門磁,由一塊永磁體和門磁主體(內(nèi)部有一個常開型的干簧管)兩部分組成,其無線接受模塊的傳感器應(yīng)用電路圖如2.2-1所示 圖2.2-1 無線門磁接受模塊傳感器電路圖h1 是一個干簧管,當(dāng)門閉合時,h1 吸合,c1 兩端點位相同,q1 截止,q2 也截止;當(dāng)門打開時,干簧管觸點打開,有一個電流流過q1 的發(fā)射極、r32(和h12 并聯(lián))、c1、r31、地,使得q2 飽和導(dǎo)通,輸出低電平0 給單片機, 發(fā)出報警信號。2.3 報警模塊p3.2(int0)連接防盜探測器,用來檢測盜情,如果盜情發(fā)生,觸

7、發(fā)外部中斷0,mcu 接到報警信號以后, 開始啟動led 等閃爍報警,同時啟動100db 的聲音報警,來震懾入室的小偷, 同時把信號送給電話模塊, 告訴主人或者報警中心有小偷入室。2.4 液晶顯示模塊液晶顯示模塊采用lcd1602 來實現(xiàn),主要功能是用來顯示時間、日期、家里的溫度、以及報警的時候顯示報警的類型等功能。圖2.4-1 液晶顯示電路圖2.5 語音模塊語音模塊的采用isd4000 芯片,其芯片的主要特點有 3v單電源供電,內(nèi)置微機串行接口, 其連接電路圖見圖2.5-1 所示。圖2.5-1 語音芯片連接電路圖芯片引腳介紹如下: 電源(vcca，vccd): 為使噪聲最小，芯片的模擬和數(shù)字

8、電路使用不同的電源總線, 并 且分別引到外封裝不同管腳上，模擬和數(shù)字電源端最好分別走線，盡可能在靠近供電端處相連，而去耦合電容應(yīng)盡量靠近器件。 地線(vssa，vssd)：芯片內(nèi)部的模擬和數(shù)字電路使用不同的地線。幾個vss盡量在引腳焊盤上相連,并用低阻通路連到電源上，vssd也用低阻通路連到電源上。 同相模擬輸入(ana in+):同相模擬輸入(ana in+):錄音信號的同相輸入端，輸入放大器可用單端或差分驅(qū)動。單端輸入時，信號由耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值32mv，耦合電容和本端的3k電阻輸入阻抗決定芯片頻帶的低端截止頻率差。分驅(qū)動時，信號最大幅度為峰峰值16 mv。 反相模擬輸入(an

9、a in-): 差分驅(qū)動時，這是錄音信號的反相輸入端。信 號通過耦合電容輸入，最大幅度為峰峰值16 mv，本端的標(biāo)稱輸入阻抗為56k,單段驅(qū)動時，本端通過電容接地，兩種方式下，anain+、anain-端的耦合電容值應(yīng)相同。 音頻輸出(aud out): 提供音頻輸出，可驅(qū)動5k的負(fù)載。 片 選(ss): 此端為低，即向該isd4000芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。 串行輸入(mosi): 此端為串行輸入端，主控制器應(yīng)在串行時鐘上升沿之前半個周期將數(shù)據(jù)放到本端，供isd輸入。 串行輸出(miso): isd的串行輸出端。isd未選中時，本端呈高阻態(tài)。 串行時鐘(sclk): isd的時鐘

10、輸入端，由主控制器產(chǎn)生，用于同步mosi和 miso的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸。數(shù)據(jù)在sclk上升沿鎖存到isd，在下降沿移出isd。 中斷（/int）: 漏極開路輸出,isd在任何操作(包括快進(jìn))中檢測到eom或ovf時，本端變低并保持。中斷狀態(tài)在下一個spi周期開始時清除。中斷狀態(tài)也可用rint指令讀取。ovf標(biāo)志指示isd錄、放操作已到達(dá)存儲器的末尾。eom標(biāo)志只在放音中檢測到內(nèi)部的eom標(biāo)志時，此狀態(tài)位置1。 行地址時鐘(rac): 漏極開路輸出。每個rac周期表示isd存儲器的操作進(jìn)行了一行（isd4000系列中的存儲器共600至2400行）。該信號175ms保持高電平，低電平為25ms?？爝M(jìn)模式下

11、，rac的218.75us是高電平31.25us為低電平。該端用于存儲管理技術(shù)。 外部時鐘(xclk): 本端內(nèi)部有下拉元件，芯片內(nèi)部的采樣時鐘出廠前已調(diào)校，誤差在1%內(nèi)。商業(yè)級的芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi)，其頻率變化在2.25%內(nèi)。工業(yè)級芯片在整個溫度和電壓范圍內(nèi)，頻率變化在-6/+4%內(nèi)，建議使用穩(wěn)壓電源。若要求更高精度，可從本端輸入外部時鐘(如前表所列）。由于內(nèi)部的防混淆及平滑濾波器已設(shè)定，故上述推薦的時鐘頻率不應(yīng)改變。輸入時鐘的占空比無關(guān)緊要，因內(nèi)部首先進(jìn)行了分頻。在不外接時鐘時，此端必須接地。自動靜噪(amacp): 當(dāng)錄音信號電平下降到內(nèi)部設(shè)定的某一閾值以下時，自動功能使信號衰減，

12、這樣有助于減小無信號（靜音）時的噪聲。通常，本端對地接1uf的電容，構(gòu)成內(nèi)部信號電平峰值檢測電路的一部分。檢出的峰值電平與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較，決定自動靜噪功能的翻轉(zhuǎn)點。大信號時，自動靜噪電路不衰減，靜音時衰減6db。1uf的電容也影響自動靜噪電路對信號幅度的響應(yīng)速度。本端接vcca則禁止自動靜噪。2.6 dtmf編碼/解碼模塊 報警器電路與用戶電話機共用一條電話線。選用ht9200b 做dtmf 編碼器,ht9170 做dtmf 解碼器,其應(yīng)用電路圖見圖2.6-1 和圖2.6-2。圖2.6-1 ht9200b 電路圖圖2.6-2 ht9170b 電路圖給ht9200b 提供確定的4 位二進(jìn)制

13、數(shù)(比如電話號碼),從d0-d3 輸入,就可從13 腳輸出相應(yīng)的dtmf 信號, 并將dtmf 信號送到電話線上, 實現(xiàn)自動撥號功能;ht9170 的功能主要是將輸入的dtmf 信號變換為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù),解碼遠(yuǎn)程電話按鍵信號,傳送到單片機,實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。dtmf(dual tone multi frequency),即雙音多頻信令, 基本上在全世界范圍內(nèi)使用在按鍵式電話機上,一個d t m f 信號由兩個頻率的音頻信號疊加構(gòu)成。其中d t m f 信號與電話按鍵關(guān)系見圖2.6-3 所示。圖2.6-3 dtmf 信號與電話按鍵關(guān)系圖2.7 電話接口模塊電話接口模塊包括振鈴檢測電路、摘機控制電路以

14、及回鈴檢測電路。振鈴檢測是指當(dāng)振鈴一定次數(shù)(比如5 次,可由軟件設(shè)定)后,若無人接聽,則由主人輸入密碼,密碼輸入正確后,則由單片機自動模擬摘機,以查看家里情況,若密碼連續(xù)3 次輸入不正確則強行掛機。圖2.7-1 振鈴檢測電路圖振鈴檢測電路電路圖見圖2.7-1所示,25hz 的交流振鈴信號經(jīng)過整流以后,再經(jīng)過穩(wěn)壓,送入光電耦合器,再輸出方波信號給單片機的外部中斷0,用軟件判別振鈴信號。模擬摘機檢測電路電路圖見圖2.7-2 所示。該電路利用三極管來模擬電話摘機。當(dāng)q 4 基級為低電平時, q 3的集電極和發(fā)射機斷開,為掛機狀態(tài);電平時當(dāng)q4 基級為高電平時,q3 的集電極和發(fā)射機飽和導(dǎo)通, 為摘機

15、狀態(tài), 于是電話信號送入。圖2.7-2 模擬摘機檢測電路圖而回鈴音、忙音、線路錯誤音等電話進(jìn)程音是載波為450hz 的信號,各種信號不同的只是調(diào)制的周期、占空比不同,所以對這些信號的檢測是檢測450hz 的信號的周期和占空比。該電路利用鎖相環(huán)lm567 構(gòu)成檢測電路(lm567 的中心頻率調(diào)為450hz),當(dāng)輸入信號為450hz 時候,lm567 輸出低電平, 送入單片機利用軟件區(qū)別各種信號, 其檢測電路見圖2.7-3 所示。圖2.7-3 回鈴音檢測電路圖3 程序流程圖介紹本課題總體流程圖如圖3-1所示圖3-1 總程序流程圖在這里著重說說主循環(huán)模塊的流程圖,見圖3-2 所示。圖3-2 主循環(huán)流

16、程圖4 結(jié)束語 本系統(tǒng)采用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信, 無須重新布線、方便、無電磁、環(huán)保、成本低;該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試,運行穩(wěn)定可靠, 具有很好的實用價值。 經(jīng)過本次程控畢業(yè)設(shè)計，本人學(xué)到了許多有用的東西，也積累了不少經(jīng)驗這次畢業(yè)設(shè)計的過程中我多次請教老師及同學(xué)，還查閱大量的資料。通過這次程控設(shè)計使我大學(xué)三年所學(xué)知識有了一定的提高，通過這次的學(xué)習(xí)和實踐將我已學(xué)的知識成系統(tǒng)的得到復(fù)習(xí)和鞏固。使我在以前的學(xué)習(xí)中不夠清晰的概念得以清晰化，同時鍛煉和培養(yǎng)了我的動手能力，對自己以后的工作有極大的幫助。這段時間的學(xué)習(xí)，使我在模擬電路、數(shù)字電路和單片機方面的知識得以鞏固，并使我真正接觸到在系統(tǒng)工程開發(fā)的過程中所遇到的實際問

17、題。但由于才疏學(xué)淺，能力不足，加之時間和精力有限，我感覺還是有一些不足之處：在許多內(nèi)容表述、論證上存在著不當(dāng)之處，與老師的期望還相差甚遠(yuǎn)。我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師是一位治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，要求嚴(yán)格的良師益友，在我的設(shè)計形成過程中，他從內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、文字表達(dá)甚至標(biāo)點符號上都嚴(yán)格，只不過在某些方面我還做的不夠。許多問題還有待進(jìn)行一步思考和探究，萬分肯切的希望老師能夠提出寶貴的意見，多指出我的錯誤和不足之處，本人將虛心接受，從而不斷進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)研究，使該畢業(yè)設(shè)計得到完善和提高。值此畢業(yè)設(shè)計完成之際，謹(jǐn)向給予我?guī)椭椭С值娜吮硎居芍缘母兄x。首先，感謝我的老師xx老師、xx老師在畢業(yè)設(shè)計期間給予了我悉心的指導(dǎo)和無私的

18、幫助，為我提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境，使我在學(xué)習(xí)方面收益匪淺。xx師和xx老師嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的工作作風(fēng)更是無時無刻不在鞭策著我奮發(fā)進(jìn)取。在完成設(shè)計的過程中，老師耐心的指導(dǎo)和講解使我把握了正確的前進(jìn)方向，少走彎路，所有的這些都是我今后工作和學(xué)習(xí)的最寶貴經(jīng)驗。同時，還得感謝xx老師和xx老師在百忙之中抽出寶貴時間為我答疑解惑，在設(shè)計的修改和設(shè)計過程中向我提出許多批評和糾正。為我的設(shè)計進(jìn)行評閱工作的以上兩位老師，他們無私的關(guān)心和教導(dǎo)使我對自己的研究內(nèi)容有了更為透徹的了解。再次，感謝我的父母，感謝他們?yōu)槲业膶W(xué)習(xí)、生活做出的巨大的無私的奉獻(xiàn)，在我遇到困難的時候，總能得到家庭的溫暖和鼓勵，是他們撫育我成長，是他們的付

19、出、支持和努力保證了我學(xué)業(yè)的完成。另外，還要感謝同一班級的幾位同學(xué)，在與他們一起討論問題的過程中，也使我獲益良多。最后，再次向所有給予我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)、朋友和家人表示感謝。20附錄：軟件主程序#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define lcdport p0unsigned int code tab=64021,64103,64260,64400, 64524,64580,64684,64777, 64820,64898,64968,65030, 65058,65110,651

20、57,65178;unsigned char code name=1234567 ;unsigned char code num=200711111111;unsigned char code tab1=playing music is;unsigned char code tab2=two buffer;unsigned char code tab3=the tone is;#ifndef _soundplay_h_revision_first_#define _soundplay_h_revision_first_/*/#define system_osc 12000000#define

21、sound_space 4/5 sbit beepio=p30;unsigned int code fretab12 = 262,277,294,311,330,349,369,392,415,440,466,494 ; /原始頻率unsigned char code signtab7 = 0,2,4,5,7,9,11 ; unsigned char code lengthtab7= 1,2,4,8,16,32,64 ;unsigned char sound_temp_th0,sound_temp_tl0;/定時器初值暫存unsigned char sound_temp_th1,sound_t

22、emp_tl1;/定時器初值暫存/*/void initialsound(void)beepio = 0;sound_temp_th1 = (65536-(1/1200)*system_osc)/256;/ 計算tl1應(yīng)裝入的初值 sound_temp_tl1 = (65536-(1/1200)*system_osc)%256;/ 計算th1應(yīng)裝入的初值th1 = sound_temp_th1;tl1 = sound_temp_tl1;tmod = 0x11;et0 = 1; et1 = 0; tr0 = 0; tr1= 0; ea = 1;void beeptimer0(void) inte

23、rrupt 1beepio = !beepio;th0 = sound_temp_th0;tl0 = sound_temp_tl0;/*/void play(unsigned char *sound；unsigned char signature；unsigned char octachord；unsigned int speed)unsigned int newfretab12;unsigned char i,j;point,ldiv,ldiv0,ldiv1,ldiv2,ldiv4,currentfre,temp_t,soundlengt;unsigned char tone,length,

24、sl,sh,sm,slen,xg,fd;for(i=0;i 11)j = j-12; newfretabi = fretabj*2;elsenewfretabi = fretabj;if(octachord = 1)newfretabi=2;else if(octachord = 3)newfretabi=2;soundlength = 0;while(soundsoundlength != 0x00)soundlength+=2;point = 0; tone = soundpoint;length = soundpoint+1; ldiv0 = 12000/speed;ldiv4 = ld

25、iv0/4; ldiv4 = ldiv4-ldiv4*sound_space; tr0 = 0;tr1 = 1;while(point = 2; if (sm=3) currentfre = 2; slen=lengthtablength%10;xg=length/10%10; fd=length/100;ldiv=ldiv0/slen; if (fd=1)ldiv=ldiv+ldiv/2;if(xg!=1)if(xg=0) if (slen0;i-) while(tf1=0);th1=sound_temp_th1;tl1=sound_temp_tl1;tf1=0;if(ldiv2!=0)tr

26、0=0; beepio=0;for(i=ldiv2;i0;i-)while(tf1=0);th1=sound_temp_th1;tl1 = sound_temp_tl1;tf1=0;point+=2;tone=soundpoint;length=soundpoint+1;beepio = 0;sbit lcde=p35;sbit lcdrw=p36;sbit lcdrs=p37;void delay()uint uicount; for(uicount=0;uicount0;i-) for(y=255;y0;y-);/*/#endif main() unsigned char temp;uns

27、igned char key;unsigned char k,y,m,x,z,i,j;unsigned char counter;initialsound(); inicry(); void key_scan() if(key1=0)/delay_ms(9);if(key1=0)while(!key1);set+;if(set=3)set=1;delay_ms(9);if(key2=0) duo=1;while(!key2);/suo=1;while(!key6);if(key7=0)delay_ms(9);if(key7=0)/la=1;while(!key7);delay_ms(9);if

28、(key8=0)xi=1;while(!key8); writecmd(0x01); writecmd(0x80);for(y=0;y16;y+) writedata(tab1y); mydelay(5); mydelay(2);writecmd(0x80+0x40); for(z=0;z10;z+) writedata(tab2z); mydelay(5); for(x=0;x26;x+)writecmd(0x18);mydelay(5);play(music_two,0,3,360);/*/ mydelay(25); 參考文獻(xiàn):1 胡煜：max在精密頻率合成波形發(fā)生器中的應(yīng)用，電子技術(shù)出版社，2007.4，p18-p332 林建英、王濤、王曉迪：基于dds技術(shù)波形發(fā)生器的實驗教學(xué)研究與實施，科學(xué)與技術(shù)出