基于51單片機(jī)的防盜報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 計(jì)算機(jī)專業(yè)

1、基于51單片機(jī)的防盜報警系統(tǒng) 目錄第一章 緒論. .11.1課題背景及研究意義.11.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀.11.3本文主要內(nèi)容概述.2第二章 總體設(shè)計(jì)方案.2第三章 硬件電路設(shè)計(jì).33.1單片機(jī)的選擇.33.1.1單片機(jī)的主要性能.33.1.2 單片機(jī)的工作方式.43.2熱釋電紅外傳感器的介紹.43.2.1 HC-SR501工作原理.43.2.2 HC-SR501功能特點(diǎn).53.2.3 HC-SR501電路圖.63.3 SIM800C GSM模塊簡介.63.4 放大電路的設(shè)計(jì).63.5 時鐘電路的設(shè)計(jì).73.6 復(fù)位電路的設(shè)計(jì).73.7 發(fā)光二極管報警電路設(shè)計(jì).83.8 聲音報警電路的設(shè)計(jì).

2、9第四章 軟件程序設(shè)計(jì).104.1主程序工作流程.104.2主函數(shù)程序.11參考文獻(xiàn).16結(jié)論.17致謝.18附錄1：原理圖.19附錄2：元器件清單.19第1章 緒 論1.1 課題背景及研究意義隨著社會的發(fā)展經(jīng)濟(jì)水平不斷提高，人們對于個人財(cái)產(chǎn)、人生安全有著非常高的關(guān)注度，所以在一些家庭等場合我們就需要研發(fā)一款使用方便、結(jié)構(gòu)簡單可以提醒人們安全問題的解決方案。所以本設(shè)計(jì)為了滿足人們的個人財(cái)產(chǎn)安全保護(hù)意識研發(fā)一款基于51單片機(jī)包含GSM短信提醒的智能家庭電子安全防盜設(shè)計(jì)。1.2國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀目前我國雖然經(jīng)濟(jì)有了卓越的發(fā)展，但是對于一些中老年人而言，個人財(cái)產(chǎn)人生安全沒有得到高度的關(guān)注而老年人當(dāng)遇到

3、人生安全問題時不能夠及時發(fā)現(xiàn)，使得安全問題進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至發(fā)展到不可收拾的地步。現(xiàn)在發(fā)達(dá)國家與發(fā)展中國家在這一方面還是對比非常鮮明的，例如美國、英國等一些歐美發(fā)達(dá)國家的公民對個人財(cái)產(chǎn)人身安全關(guān)注度是非常高、非常普及的。因此我國需要快速發(fā)展家庭智能安全報警系統(tǒng)。1.2 主要內(nèi)容概述 本設(shè)計(jì)主要是，以STC89C51為核心配合蜂鳴器、GSM通信模塊來實(shí)現(xiàn)家庭安全報警。本文主要敘述了一些元器件的作用和使用方法，元器件的原理、性能。最主要的是在不同的環(huán)境下滿足一系列與實(shí)踐相符合的要求。在實(shí)踐過程中，我們需要對哪些物品做出測試？需要用什么元器件？還有如何進(jìn)行操作等這一系列的問題都會有相應(yīng)的解答。接下來就

4、是在設(shè)計(jì)的過程中，我們使用了哪種元器件，這些元器件實(shí)現(xiàn)的軟、硬件功能。在實(shí)踐過程中他們?nèi)绾芜M(jìn)行組合，軟件在操作過程中是如何編寫的以及最終完成的成果。第二章 總體設(shè)計(jì)方案（1）在本次設(shè)計(jì)中，可以將其細(xì)分為兩大部分，其中，主要包含硬件設(shè)計(jì)部分，與此同時，包含軟件設(shè)計(jì)部分。除此之外，本篇設(shè)計(jì)，包含數(shù)據(jù)采集模塊及其GSM短信報警模塊等諸多模塊。（2）在本次系統(tǒng)中，主要包含熱釋電紅外傳感器及其相應(yīng)的單片機(jī)控制電路，與此同時，主要基于GSM短信模塊及其相應(yīng)的控制管理軟件，實(shí)現(xiàn)共同組成。在其用戶終端中，主要針對多樣化信息，進(jìn)行實(shí)時采集或者相應(yīng)的處理，并且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送以及功能設(shè)定等相關(guān)功能。除此之外，其終

5、端部分，主要包含中央處理器以及輸出模塊等多樣化部分，實(shí)現(xiàn)共同組成。（3）系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。如果人們不在室內(nèi)，則可以將該系統(tǒng)，定義為外出布防狀態(tài)。在此狀態(tài)下，探測器將會開展工作，如果有外人闖入，則對于熱釋電紅外傳感器而言，其將會對外人進(jìn)行探測。在此期間，監(jiān)測點(diǎn)中存在的紅外探頭，會將通過人體輻射形成的紅外光譜，進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化，從而生成相應(yīng)的電信號。與此同時，經(jīng)由放大電路及其相應(yīng)的比較電路，傳遞到指定的門限開關(guān)，在此過程中，如果打開門限閥門，將可以輸出TTL 電平，并且傳遞到單片機(jī)，此時，通過單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理運(yùn)算，即可使執(zhí)行短信報警電路開展正常工作，從而基于GSM模塊，向指定的用戶進(jìn)行報警。3.1單片

6、機(jī)的選擇選擇STC89C51單片機(jī)的原因有以下幾點(diǎn)：（1）前者在后者的基礎(chǔ)上加入了AD數(shù)字模塊的轉(zhuǎn)換，集成程度更高；AT89C51是老式的255位單片機(jī)。（2）前者可實(shí)現(xiàn)在線編程，而后者必須通過編程器才能完成編程。（3）前者具有6T模式，運(yùn)行處理速度更快；AT89C51是12T模式，處理速度相對較慢些。（4）對于前者而言，其實(shí)際程序空間范圍如下：4k-64k，在此范圍中，相關(guān)用戶具備相對廣闊的選擇空間，然而，對于后者而言，僅僅為4k。3.1.1 STC89C51單片機(jī)的主要性能對于STC89C51單片機(jī)而言，其不僅具備8k字節(jié)可編程Flash存儲器、全程靜音、口線、8個中斷源以及掉電后終斷可喚

7、醒等諸多功能，與此同時，具備1000次擦寫周期、32個可編程I/O、316位計(jì)數(shù)器、看門狗定時器及其相應(yīng)的掉電標(biāo)識符等諸多功能。3.1.2 STC89C51單片機(jī)的工作方式對于單片機(jī)而言，其在進(jìn)行實(shí)際工作時，主要基于馮·諾依曼計(jì)算機(jī)的工作原理，主要包含程序存儲，與此同時，包含程序控制。其中，對于存儲程序而言，需要人們將預(yù)先設(shè)置成功的程序，及其實(shí)際運(yùn)行過程中需要的相關(guān)數(shù)據(jù)，基于特定的方式，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲器中，實(shí)現(xiàn)輸入和存儲。對于程序控制而言，其主要代表計(jì)算機(jī)可以針對程序中涉及到的相關(guān)指令，進(jìn)行依次提取，并進(jìn)行更深層次的細(xì)致分析。 通常情況下，對于單片機(jī)而言，其具體工作方式不僅包含復(fù)

8、位、掉電保護(hù)、編程、加密等相關(guān)方式，與此同時，包含程序執(zhí)行、低功耗、校驗(yàn)等諸多方式。3.2熱釋電紅外傳感器的介紹在此類傳感器中，主要以紅外線技術(shù)為基礎(chǔ)，而構(gòu)建的自動控制模塊。實(shí)際上，其主要選擇德國LHI778探頭設(shè)計(jì)，具備相對較高的實(shí)際靈敏度及其可靠性，能夠在超低電壓環(huán)境下進(jìn)行工作，故此，其廣泛應(yīng)用于多樣化自動感應(yīng)電氣設(shè)備。3.2.1 HC-SR501傳感器工作原理傳感器會基于人體恒溫的3737攝氏度，發(fā)射出波長恒定于10UM的紅外線。對于被動式紅外探頭而言，其主要基于此類紅外線，實(shí)現(xiàn)正常工作。在經(jīng)由身體發(fā)出的此類紅外線中，基于菲涅耳濾光片，可以對其進(jìn)行增強(qiáng)，從而使其聚焦于紅外感應(yīng)源。一般情況

9、下，紅外感應(yīng)源主要選擇熱釋電原件，這是由于，此類元件，一旦接收到人體溫度，就會立即失去電平衡，并且向外放電，從而經(jīng)由相關(guān)電路檢測，形成相應(yīng)的報警信號。3.2.2 HC-SR501的功能特點(diǎn)1、全自動感應(yīng):如果人類處于具體感應(yīng)范圍中，將會實(shí)時輸出高電平；同理，如果人類離開具體感應(yīng)范圍中，將會進(jìn)行自動延時，與此同時，關(guān)閉輸出高電平，改為實(shí)時輸出低電平。2、光敏控制：光線強(qiáng)時，將不感應(yīng)。3、溫度補(bǔ)償：如果實(shí)際環(huán)境溫度，高達(dá)3032的范圍，則其實(shí)際探測距離將會變短，即所謂的溫度補(bǔ)償。4、兩種觸發(fā)方式：能夠?qū)崿F(xiàn)跳線選擇。a、不可重復(fù)觸發(fā)方式:如果傳感器，已經(jīng)通過感應(yīng)，并且持續(xù)輸出高電平時，則當(dāng)延時結(jié)束后

10、，將會自動改為實(shí)時輸出低電平;b、可重復(fù)觸發(fā)方式：如果傳感器，已經(jīng)通過感應(yīng)，并且持續(xù)輸出高電平時，則當(dāng)延時過程中，假設(shè)人類依然在實(shí)際感應(yīng)范圍內(nèi)，處于活動狀態(tài)，則將會持續(xù)輸出高電平，直到人類離開實(shí)際感應(yīng)范圍內(nèi)，才會當(dāng)延時結(jié)束后，自動改為實(shí)時輸出低電平。5、具有感應(yīng)封鎖時間：對于感應(yīng)模塊而言，當(dāng)其感應(yīng)輸出過程結(jié)束后，可以添設(shè)相應(yīng)的封鎖時間段，在此時間段中，感應(yīng)器不再工作。對于此類功能而言，其能夠支持“感應(yīng)輸出時間”及其相應(yīng)的“封鎖時間”，進(jìn)行一定的間隔工作，從而切實(shí)避免當(dāng)進(jìn)行負(fù)載切換時造成的諸多干擾。6、工作電壓范圍：通常情況下，對于默認(rèn)工作電壓而言，其需要處于DC4.5V-20V的范圍內(nèi)。7、微

11、功耗:對于靜態(tài)電流而言，其一般低于50微安，適用于實(shí)現(xiàn)干電池供電的多樣化自動控制產(chǎn)品。8、輸出高電平信號：基于此，能夠?qū)崿F(xiàn)與多樣化電路之間，進(jìn)行便捷對接。3.2.3 HC-SR501電路圖3.3 SIM800C短信模塊簡介對于SIM800C短信模塊而言，其本質(zhì)為四頻GPRS模塊，主要呈現(xiàn)為城堡孔封裝的具體形式。實(shí)際上，其具備相對穩(wěn)定的實(shí)際性能，并且伴隨著相對較高的性價比，可以切實(shí)滿足多樣化用戶的實(shí)際需求。在此模塊中，其實(shí)際工作頻率具體如下：GSM 850/900/1800/1900MHz，其實(shí)際功耗相對較低；除此之外，其實(shí)際尺寸具體如下：17.6*15.7*2.3mm，能夠切實(shí)滿足多樣化產(chǎn)品的

12、實(shí)際設(shè)計(jì)需求。3.4放大電路的設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，放大電路示意圖，詳見下圖，其中，vi主要代表輸入電壓信號，v0主要代表通過放大之后的實(shí)際輸出電壓信號。放大電路圖3.5時鐘電路的設(shè)計(jì)對于XTAL1而言，其主要代表反向放大器的實(shí)際輸入端，與此同時，XTAL2主要代表反向放大器的實(shí)際輸出端。實(shí)際上，在此類反向放大器中，能夠配置相應(yīng)的片內(nèi)振蕩器。然而，如果選擇應(yīng)用外部時鐘源驅(qū)動器件，則將不能連接XTAL2。對于單位機(jī)器周期而言，其主要包含6個狀態(tài)周期，然而，對于單位狀態(tài)周期而言，將涉及到2個振蕩周期。故此。對于一個完整的機(jī)器周期來說，應(yīng)該具備12個振蕩周期，通常情況下，當(dāng)外接石英晶體振蕩器時，其實(shí)際振蕩

13、頻率大約為12MHZ，與此同時，其實(shí)際振蕩周期大約為1/12us，故此，對于一個完整的機(jī)器周期來說，應(yīng)該為1us，詳如下圖。時鐘電路圖3.6復(fù)位電路圖一般情況下，對于復(fù)位方法而言，可以將其細(xì)分為兩種，其中，主要包含上電自動復(fù)位具體方法，與此同時，包含外部按鍵手動復(fù)位具體方法。事實(shí)上，當(dāng)單片機(jī)經(jīng)由時鐘電路，通過RESET端，只需要持續(xù)輸出2個機(jī)器周期的高電平，就能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)位操作。例如：如果實(shí)際晶振頻率滿足12MHz，在此情況下，復(fù)位信號的實(shí)際持續(xù)時間，需要高于2us。在本次設(shè)計(jì)中，主要選擇外部手動按鍵復(fù)位電路。詳見下圖。復(fù)位電路圖3.7發(fā)光二極管報警電路設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中，主要基于四個發(fā)光二極管，

14、將其與電阻之間，實(shí)現(xiàn)緊密連接，與此同時，將其與單片機(jī)內(nèi)部的RXD引腳，實(shí)現(xiàn)緊密連接，其次，將其外接VCC元件，在此情況下，如果單片機(jī)內(nèi)部的RXD引腳，已經(jīng)呈現(xiàn)出低電平狀態(tài)，則將會直接點(diǎn)亮發(fā)光二極管，從而實(shí)現(xiàn)自動報警，詳見下圖。發(fā)光二極管報警電路圖3.8聲音報警電路的設(shè)計(jì)通過speaker及其三極管，將電阻緊密連接至單片機(jī)內(nèi)部的TXD引腳，形成報警電路，詳見下圖。聲音報警電路圖第四章 軟件程序設(shè)計(jì) 4.1主程序工作流程開始系統(tǒng)初始化檢測有無信號輸入 否啟動短信報警電路開始報警 是短信報警是否持續(xù)10秒 否 是 短信報警結(jié)束是否還有檢測信號等待下次報警 是 結(jié)束4.1.1主函數(shù)程序結(jié)論本設(shè)計(jì)是基于

15、51單片機(jī)的無線智能防盜報警器。本設(shè)計(jì)是通過STC89C51單片機(jī)為核心，單片機(jī)處理器核心工作,外部熱釋電紅傳感器,它是一種新穎的被動紅外探測器,能夠發(fā)現(xiàn)在非接觸式人體的紅外輻射,并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出,同時能有效抑制人體輻射波長的紅外線和可見光的干擾,平時傳感器輸出低電平,當(dāng)有人在探測區(qū)域范圍內(nèi)移動輸出低電平的高水平,高水平輸入單片機(jī),單片機(jī)的外部觸發(fā)信號處理,由單片機(jī)內(nèi)部軟件編程,單片機(jī)輸出控制信號,驅(qū)動聲光報警電路啟動報警,并通過顯示電路顯示報警時間,這樣人們可以識別和理解報警情況。該報警器最大的特點(diǎn)是用戶操作簡單、方便、靈活。并且安裝方便、智能化程度高、誤報率低，同時，其信號經(jīng)過

16、單片機(jī)系統(tǒng)處理與PC機(jī)通信，方便多用戶統(tǒng)一管理。隨著現(xiàn)代人們安全意識的提高和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信該警報將在更廣闊的領(lǐng)域得到進(jìn)一步的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1.伊念東. 單片機(jī)基礎(chǔ)實(shí)用教程. 中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 20052.吳政江. 單片機(jī)控制紅外線防盜報警器. 錦州師范學(xué)院學(xué)報, 20013. 李全利. 單片機(jī)原理及接口技術(shù). 北京航空航天大學(xué)出版社, 2004.4. 王曉明. 電動機(jī)的單片機(jī)控制. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002 5. 崔浩.51單片機(jī)常用模塊設(shè)計(jì)查詢手冊.北京：清華大學(xué)出版社，2010.01.致謝五年的讀書生活在這個季節(jié)即將畫上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將

17、面對又一次征程的開始。五年的求學(xué)生涯在老師、同學(xué)的大力支持下，雖然走的辛苦但也收獲滿囊。本研究是在蔡敏老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。蔡敏老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的敬意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，由多少可敬的家人、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝！附錄1：附錄2