家用防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)

遼寧工業(yè)大學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)（論文）題目：家用防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：（簽字）起止時(shí)間： 本科生課程設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGE14課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語院（系）：電氣工程學(xué)院教研室：電氣教研室學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）題目家用防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)該報(bào)警器可對(duì)倉庫、商店、住宅門窗自動(dòng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)門窗被開、玻璃被砸碎時(shí)，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)聲，并顯示位置。報(bào)警器可檢測(cè)8點(diǎn)（門磁和振動(dòng)監(jiān)測(cè)），并有消音按鍵。設(shè)計(jì)任務(wù)：1.CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括CPU選擇，晶振電路，復(fù)位電路）2.門磁和振動(dòng)傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì)3.報(bào)警電路及消音電路設(shè)計(jì)4．.程序流程圖設(shè)計(jì)及程序清單編寫技術(shù)參數(shù)：1．報(bào)警器可檢測(cè)8點(diǎn)，自動(dòng)檢測(cè)門窗撬開以及玻璃破碎等情況2．工作電源220V設(shè)計(jì)要求：1、分析系統(tǒng)功能，選擇合適的單片機(jī)及傳感器，門窗狀態(tài)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)等；2、應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖；3、按規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書一份，其中程序開發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說明，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上。進(jìn)度計(jì)劃第1天 查閱收集資料第2天 總體設(shè)計(jì)方案的確定第4天 CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)第5天門磁和振動(dòng)傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì)第6天 報(bào)警電路及消音電路設(shè)計(jì)第7天 程序流程圖設(shè)計(jì)第8天 軟件編寫與調(diào)試第9天設(shè)計(jì)說明書完成第10天 答辯指導(dǎo)教師評(píng)語及成績(jī)平時(shí)：論文質(zhì)量：答辯：總成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：年月日注：成績(jī)：平時(shí)20%論文質(zhì)量60%答辯20%以百分制計(jì)算

摘要隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，收入差距的不斷加大，入室搶劫、偷盜也時(shí)有發(fā)生，面對(duì)如此治安問題，越來越多的家庭采用了家庭智能防盜報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要檢測(cè)門窗開啟以及玻璃完整度并實(shí)現(xiàn)報(bào)警和顯示報(bào)警位置。本文以單片機(jī)89C51為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了傳感器接口電路、報(bào)警電路、消音電路，充分發(fā)揮了單片機(jī)體積小、可靠性高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了一種單片機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的家庭防盜報(bào)警器。該系統(tǒng)能利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)實(shí)現(xiàn)異地監(jiān)控家中的情況，并且家中發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)能及時(shí)將信息傳遞給主人，具有方便、安全的優(yōu)點(diǎn)。由于該系統(tǒng)主要用于多點(diǎn)集中檢測(cè)報(bào)警，故應(yīng)能對(duì)受檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行巡回檢測(cè)，為防止誤報(bào)警，當(dāng)檢測(cè)到某點(diǎn)有盜情時(shí)，該系統(tǒng)應(yīng)延時(shí)3秒鐘后再檢測(cè)一次，若確有盜情方可報(bào)警，并用于數(shù)字指示出被盜點(diǎn)。該系統(tǒng)的傳感器可選用門磁式振動(dòng)傳感器、紅外線傳感器，系統(tǒng)終端部分選用音響報(bào)警電路及數(shù)碼顯示電路。關(guān)鍵詞：89C51單片機(jī)；防盜報(bào)警系統(tǒng)；門磁振蕩電路；紅外感應(yīng)

目錄第1章緒論 11.1防盜報(bào)警系統(tǒng)概況 11.1.1題目的意義 11.1.2系統(tǒng)功能介紹 11.2本文研究?jī)?nèi)容 1第2章CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22.1總體設(shè)計(jì)方案 22.2CPU的選擇 32.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展 42.4復(fù)位電路設(shè)計(jì) 52.5晶振電路設(shè)計(jì) 62.6CPU最小系統(tǒng)圖 6第3章輸入輸出接口設(shè)計(jì) 83.1門磁振蕩傳感器的選擇 83.2消音電路 83.3防盜報(bào)警輸出接口電路設(shè)計(jì) 93.4顯示電路 9第4章防盜報(bào)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 114.1軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述 114.2流程圖設(shè)計(jì) 114.2.1主程序流程圖設(shè)計(jì) 114.2.2顯示及報(bào)警流程圖設(shè)計(jì) 12第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 13參考文獻(xiàn) 14第1章緒論1.1防盜報(bào)警系統(tǒng)概況1.1.1題目的意義現(xiàn)代居住環(huán)境中，鄰里之間的來往越來越少，家庭生活隱秘性、封閉性越來越強(qiáng)，家庭只能防盜系統(tǒng)便成了現(xiàn)代化進(jìn)程中不可或缺的重要組成部分。一般的防盜系統(tǒng)以其獨(dú)特的特點(diǎn)使得不適合家用。家用防盜系統(tǒng)除了具備報(bào)警的功能，要檢測(cè)破窗及破窗而入的功能。本文就是從單片機(jī)的功能強(qiáng),體積小,可靠性高,面向控制和價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)入手,應(yīng)用AT89C51設(shè)計(jì)了1.1.2系統(tǒng)功能介紹由于該系統(tǒng)主要用于家庭防盜報(bào)警,并且對(duì)報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)核查,為防止誤報(bào)警,當(dāng)檢測(cè)到某點(diǎn)有盜情時(shí),該系統(tǒng)應(yīng)延時(shí)3秒鐘后再檢測(cè)一次,若確有盜情方可報(bào)警,并用于數(shù)字指示出被盜點(diǎn)。該系統(tǒng)的傳感器可選用門磁式、振動(dòng)式的功能開關(guān)量傳感器,系統(tǒng)終端部分選用音響報(bào)警電路及數(shù)碼顯示電路。1.2本文研究?jī)?nèi)容本文設(shè)計(jì)了一種單片機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的家庭防盜報(bào)警器,該系統(tǒng)能利用現(xiàn)有的公共電話網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)實(shí)現(xiàn)異地監(jiān)控家中的情況,并且家中發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)能及時(shí)將信息傳遞給主人,具有方便、安全的優(yōu)點(diǎn)。該報(bào)警器可對(duì)倉庫、商店、住宅門窗自動(dòng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)門窗被開、玻璃被砸碎時(shí)，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)聲，并顯示位置。報(bào)警器可檢測(cè)8點(diǎn)（門磁和振動(dòng)監(jiān)測(cè)），并有消音按鍵。硬件電路設(shè)計(jì)有CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括CPU選擇，晶振電路，復(fù)位電路）門磁和振動(dòng)傳感器選擇及接口電路設(shè)計(jì)和報(bào)警電路及消音電路設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)有編程程序流程圖。

第2章CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)方案為完成上述系統(tǒng)功能，選擇和設(shè)計(jì)傳感器和單片機(jī)控制電路組成防盜報(bào)警系統(tǒng)。此防盜報(bào)警系統(tǒng)可以用于賓館、倉庫、居民樓等場(chǎng)所，該系統(tǒng)可對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，一旦出現(xiàn)門窗破損、紅外感應(yīng)外體入侵等情況能立即報(bào)警，并指示被盜的地點(diǎn)編號(hào)。該防盜報(bào)警系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。門磁振蕩檢門磁振蕩檢測(cè)聲音電路CPULED顯示圖2.1系統(tǒng)組成框圖各部分電路功能及作用如下：門磁與振蕩電路是家用防盜報(bào)警器必備的檢測(cè)電路，具有檢測(cè)靈敏，體積小，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，所以作為本次設(shè)計(jì)的首選檢測(cè)電路。顯示電路采用2個(gè)7位LED顯示，可供顯示32個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，從而明確顯示事故發(fā)生位置，便于及時(shí)實(shí)施防盜工作。聲音電路的設(shè)計(jì)采用蜂鳴電路，警報(bào)聲音大，可提醒戶主，警報(bào)還可對(duì)犯罪分子產(chǎn)生威懾作用。電源部分的設(shè)計(jì)是方便用戶使用直接接220V交流電源即可使用。消音部分可采用按鍵式復(fù)位電路，避免檢測(cè)電路誤報(bào)時(shí)蜂鳴電路一直發(fā)聲，造成影響。主機(jī)選用AT89C51單片機(jī)，P3口接入32組門磁與振蕩檢測(cè)電路并聯(lián)電路組經(jīng)過放大器與門電路接入。P1口連輸出經(jīng)芯片MC14543接2位LED數(shù)碼顯示器。報(bào)警蜂鳴電路接于P3.7口。晶振電路接于XTAL1XTAL2口，復(fù)位電路接于RESET口電源電路與VCC、GND連接。2.2CPU的選擇1、單片機(jī)選擇AT89C51，其引腳圖如圖2.2所示。89C51是一個(gè)低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)有4KB可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和128B的隨機(jī)存期數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。共有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入\輸出端口，同事含有兩個(gè)外部中斷口，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信口。它既可以按照常規(guī)方式進(jìn)行編程，也可以在線編程。圖2.289C51單片機(jī)引腳圖2、引腳結(jié)構(gòu)VSS：接地端。VCC：電源端。正常操作及對(duì)FLASHROM編程和驗(yàn)證時(shí)接+5V電源。P0口：是雙向8位三態(tài)I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，可分時(shí)用作低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線；在FLASHROM編程時(shí)，它輸入指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令。P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。P1口：是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在對(duì)FLASHROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接受低8位地址。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它送出高8位地址。在對(duì)FLASHROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收高8位地址和其他控制信號(hào)。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門電路。RST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。/E/A：訪問內(nèi)、外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。接高電平時(shí)，CPU訪問并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令，但當(dāng)程序計(jì)數(shù)器值超過0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。接低電平時(shí)，CPU只訪問并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展89C51片內(nèi)有128B的RAM存儲(chǔ)器，在實(shí)際應(yīng)用中僅靠這128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這種情況下可利用89C51單片機(jī)所具有的擴(kuò)展功能，擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。89C51單片機(jī)最大可擴(kuò)展64KBRAM。本文中采用6264進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展。6264是8K*8位靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，采用CMOS工藝制造，單一+5V電源供電，額定功耗200mW，典型存取時(shí)間200ns，為28線雙列直插式封裝。6264與89C51的硬件連接圖2.3所示。6264的片選線CE1接89C51的P2.7，第二片選線CE2接高電平，保持一直有效狀態(tài)，6264是8KB容量的RAM，故使用了13根地址線。

圖2.389C51單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展圖2.4復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)儲(chǔ)器單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路來實(shí)現(xiàn)的，在正常運(yùn)行情況下，只要RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期時(shí)間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復(fù)位，但如果RST引腳上持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。可見復(fù)位的時(shí)間和充電的時(shí)間有關(guān)，充電時(shí)間越長(zhǎng)復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)，增大電容或增大電阻都可以增加復(fù)位時(shí)間。為了保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，一般使RESET引腳保持10ms以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位操作有兩種情況，即上電復(fù)位和手動(dòng)(開關(guān))復(fù)位。本系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位方式。圖2.4復(fù)位電路圖2.5晶振電路設(shè)計(jì)89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。晶振電路如圖所示。在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)原件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)原件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。晶體振蕩頻率可以在1.2~12MHz之間選擇，電容值在5~33pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)作用。圖2.5晶振電路圖2.6CPU最小系統(tǒng)圖圖2.6CPU最小系統(tǒng)XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM定時(shí)器計(jì)數(shù)器串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。

第3章輸入輸出接口設(shè)計(jì)3.1門磁振蕩傳感器的選擇門磁震蕩傳感器采用震動(dòng)、觸動(dòng)、移動(dòng)的全方位探測(cè)原理，一旦有警情發(fā)生，自動(dòng)傳送信號(hào)給主機(jī)，再次檢查確認(rèn)后立即報(bào)警，提供24小時(shí)全方位全天候的防護(hù)，防止包里侵入破壞門窗等。無線門磁傳感器一般安裝在門內(nèi)側(cè)上方，較小的部分為永磁體，用來產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。較大部分為主磁體，內(nèi)有常開干簧管，當(dāng)永磁體離開干簧管一定距離，門磁傳感器產(chǎn)生信號(hào)。本文采用了思科瑞公司的D023型無線門磁震蕩傳感器。發(fā)射功率：30毫瓦工作電流：10毫安工作電壓：12V專用電。圖3.1門磁震蕩器3.2消音電路當(dāng)有警情發(fā)生時(shí)，報(bào)警器工作，產(chǎn)生蜂鳴，提醒戶主。消音電路采用了電磁繼電器，當(dāng)555振蕩器工作，電磁繼電器自動(dòng)啟動(dòng)，蜂鳴器工作。當(dāng)手動(dòng)開關(guān)斷開，報(bào)警停止。3.3防盜報(bào)警輸出接口電路設(shè)計(jì)顯示電路采用MC14543芯片進(jìn)行譯碼輸出，2位可顯示32個(gè)數(shù)字代表的32個(gè)監(jiān)測(cè)位置。報(bào)警采用蜂鳴電路，可叫醒戶主，采取防盜措施。利用555振蕩器產(chǎn)生振蕩，可使蜂鳴器發(fā)出聲響，當(dāng)打開開關(guān)時(shí)，報(bào)警停止。聲音輸出電路電路圖3.2如下所示：圖3.2輸出聲音電路 3.4顯示電路顯示電路的主要作用是當(dāng)發(fā)生入室偷盜時(shí)，會(huì)顯示報(bào)警部位，給戶主和警方以提示。當(dāng)觀察點(diǎn)1出現(xiàn)警情時(shí)，LED顯示器會(huì)顯示1，如果不同位置出現(xiàn)警情，LED便會(huì)輪流顯示。動(dòng)態(tài)掃面方式將所有LED并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制。動(dòng)態(tài)LED顯示的有點(diǎn)是功耗低，占用CPU及I/O線少，外接簡(jiǎn)單等。顯示電路如圖3.3。圖3.3顯示電路

第4章防盜報(bào)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，防盜報(bào)警系統(tǒng)包括主程序、讀數(shù)子程序、顯示報(bào)警子程序主程序主要用來進(jìn)行初始化，設(shè)置口地址和控制字，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)和控制讀數(shù)子程序用來讀取門磁振動(dòng)檢測(cè)電路的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析顯示。顯示報(bào)警子程序，利用芯片進(jìn)行譯碼顯示，轉(zhuǎn)為BCD碼后輸出。4.2流程圖設(shè)計(jì)4.2.1主程序流程圖設(shè)計(jì)圖4.1系統(tǒng)程序流程圖主程序主要用來進(jìn)行初始化，設(shè)置口地址及其控制字，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，控制，其流程圖如圖4.1。4.2.2顯示及報(bào)警流程圖設(shè)計(jì)顯示和報(bào)警子程序主要用于對(duì)所查找的報(bào)警點(diǎn)進(jìn)行顯示報(bào)警，其流程程序圖如圖4.2所示。圖4.2顯示及報(bào)警流程圖

第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié)本文設(shè)計(jì)了一種單片機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的家庭防盜報(bào)警器。該系統(tǒng)能利用現(xiàn)有的公共電話網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)實(shí)現(xiàn)異地監(jiān)控家中的情況，并且家中發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)能及時(shí)將信息傳遞給主人，具有方便