基于單片機(jī)的家庭安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEPAGEIV基于單片機(jī)的家庭安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要智能防盜系統(tǒng)集成了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、無(wú)線技術(shù)和模糊控制技術(shù)、現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、家用電器控制、家庭等技術(shù)。社區(qū)管理與服務(wù)作為一套由產(chǎn)品組成的智能系統(tǒng)，是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng)、前瞻性強(qiáng)的新產(chǎn)品。隨著科技的提高，電子電器飛速發(fā)展，人民生活水平有了很大提高。各種高檔家電和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也越來(lái)越多。這點(diǎn)就是因?yàn)椴环ǚ肿涌吹搅舜蟛糠秩朔辣I意識(shí)不夠強(qiáng)所造成的結(jié)果。因此越來(lái)越多的居民家庭對(duì)財(cái)產(chǎn)安全問(wèn)題十分擔(dān)憂。報(bào)警系統(tǒng)這時(shí)為人們解決了大部分問(wèn)題。本文采用AT89C52單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種紅外熱釋電報(bào)警器。它通過(guò)傳感器檢測(cè)家庭安全隱患，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送到單片機(jī)，利用HC-SR501傳感器通過(guò)單片機(jī)控制報(bào)警燈的啟動(dòng)和高音報(bào)警。報(bào)警主要由最小系統(tǒng)、從系統(tǒng)模塊、報(bào)警模塊和鑰匙控制電路組成。當(dāng)按下反按鈕后，10秒后進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。當(dāng)有人靠近時(shí)，感測(cè)到熱紅外信號(hào)并將其送回單片機(jī)。單片機(jī)立即報(bào)警。該報(bào)警器操作簡(jiǎn)單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報(bào)率低。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；熱釋電紅外傳感器；防盜報(bào)警DesignofHomeSecurityMonitoringSystemBasedonSingleChipMicrocomputerAbstractIntelligentanti-theftsystemintegratesinformationtechnology,networktechnology,sensortechnology,wirelesstechnologyandfuzzycontroltechnology,moderninformationnetworkandwirelessbroadbandnetworkplatform,householdappliancescontrol,homeandothertechnologies.Oldenvironmentcontrol,homeusemonitoringandmonitoring,familysafety,homecommunication,homeentertainment,etc.Asanintelligentsystemcomposedofproducts,communitymanagementandserviceisanewproductwithstrongtechnologyandforesight.Withtheimprovementofscienceandtechnology,therapiddevelopmentofelectronicappliances,people'slivingstandardshavebeengreatlyimproved.Avarietyofhigh-endhouseholdappliancesandvaluablesareownedbymanyfamilies.However,therearemoreandmoreillegalelements.Thisisbecausethecriminalshaveseentheresultofmostpeople'slackofanti-theftawareness.Therefore,moreandmorehouseholdsareworriedaboutpropertysecurity.Thealarmsystemthensolvedmostoftheproblemsforpeople.Inthispaper,aninfraredpyroelectricalarmisdesignedbyusingAT89C52single-chipcomputer.Itdetectsthehiddendangeroffamilysecuritythroughsensors,sendsthetestresultstothesingle-chipcomputer,andusesHC-SR501sensortocontrolthestartofalarmlampandhigh-pitchalarmthroughsingle-chipcomputer.Thealarmmainlyconsistsofminimumsystem,slavesystemmodule,alarmmoduleandkeycontrolcircuit.Whentheanti-buttonispressed,itentersthemonitoringstateafter10seconds.Whensomeoneapproaches,thepyroinfraredsignalissensedandsentbacktothesinglechipcomputer.Thesinglechipcomputerimmediatelygivesanalarm.Thealarmissimpletooperate,easytounderstand,flexible,convenienttoinstall,highintelligenceandlowfalsealarmrate.Keywords:singlechipmicrocomputer;pyroelectricinfraredsensor;wirelessburglaralarm

目錄摘要 IAbstract I1緒論 11.1研究背景 11.2研究意義 21.3研究現(xiàn)狀 31.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 31.3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 32總體設(shè)計(jì)思路 82.1方案選擇論證 82.2設(shè)計(jì)思路 83硬件電路設(shè)計(jì) 103.1單片機(jī)最小系統(tǒng) 103.1.1AT89C52單片機(jī) 103.1.2電源電路的設(shè)計(jì) 143.1.3晶振電路的設(shè)計(jì) 143.1.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 153.2從機(jī)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 173.2.1紅外熱釋電傳感器 173.2.2放大電路的設(shè)計(jì) 223.3報(bào)警模塊的設(shè)計(jì) 223.3.1發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路設(shè)計(jì) 223.3.2聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 233.4按鍵控制電路 234系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 254.1主程序設(shè)計(jì) 254.2報(bào)警判斷程序 275系統(tǒng)仿真 296總結(jié)與展望 31參考文獻(xiàn) 32致謝 34附錄 35附錄1原理圖 35附錄2實(shí)物圖 36附錄3PCB圖 37附錄4程序 38PAGE171緒論1.1研究背景隨著科技的提高，電子電器飛速發(fā)展，人民生活水平有了很大提高。各種高檔家電和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些不法分子也越來(lái)越多。這點(diǎn)就是因?yàn)椴环ǚ肿涌吹搅舜蟛糠秩朔辣I意識(shí)不夠強(qiáng)所造成的結(jié)果。因此越來(lái)越多的居民家庭對(duì)財(cái)產(chǎn)安全問(wèn)題十分擔(dān)憂。報(bào)警系統(tǒng)這時(shí)為人們解決了大部分問(wèn)題。但是市場(chǎng)上的報(bào)警系統(tǒng)大部分是適用于一些大公司的重要機(jī)構(gòu)。其價(jià)格昂貴，使普通家庭難以承受。如果設(shè)計(jì)一種價(jià)格低廉，性能可靠、智能化的報(bào)警系統(tǒng)，必將在私人財(cái)產(chǎn)的防盜領(lǐng)域起到巨大作用。由于紅外線是不可見光，隱蔽性能良好，因此在防盜、警戒等安保裝置中被廣泛應(yīng)用。而本設(shè)計(jì)的電路包括硬件和軟件兩個(gè)部分。主要工作由熱釋電紅外感應(yīng)器完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過(guò)單片機(jī)功能設(shè)定到達(dá)報(bào)警模塊這一過(guò)程。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是主要是工作的程序通過(guò)編寫程序來(lái)控制輸入的信號(hào)。從安全角度來(lái)看，智能小區(qū)安全系統(tǒng)可以繪制報(bào)警點(diǎn)的安全級(jí)別部署，并使用邏輯防止誤報(bào)警；遠(yuǎn)程控制或鍵盤可用于系統(tǒng)、部署、退出、報(bào)警，系統(tǒng)自動(dòng)確認(rèn)報(bào)警信息。通過(guò)安裝門磁鐵和窗磁鐵，防止報(bào)警管理中心控制室在該地區(qū)安裝在家中，快速獲得非法侵入的報(bào)警信號(hào)和房屋的安全。同時(shí)，在室內(nèi)報(bào)警事件報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制中，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)自動(dòng)打開房間的燈，啟動(dòng)報(bào)警等應(yīng)急功能。當(dāng)前，人民生活水平不斷提高，安全工作在我們的日常生活中越來(lái)越重要。一套好的安全設(shè)備可以保護(hù)國(guó)家和個(gè)人財(cái)產(chǎn)免遭損失。1.2研究意義隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的不斷提高，人們的家居生活條件不斷得到改善。由于當(dāng)今社會(huì)城市化進(jìn)程不斷加快，城市人口膨脹，外來(lái)人口的增加，城市里建成了大量現(xiàn)代化小區(qū)。另外，加上煤氣和家用電器設(shè)備使用中的不安全因素等，對(duì)居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了很大的潛在威脅。目前，傳統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)往往將采集到的場(chǎng)景圖像傳送到監(jiān)控中心，工作人員可以根據(jù)這些圖像判斷是否存在非法入侵者。這種嚴(yán)重依賴人民防空的系統(tǒng)不利于降低成本，給企業(yè)帶來(lái)巨大的財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)。物聯(lián)網(wǎng)、云處理等一系列高新技術(shù)也在迅速發(fā)展。人類致力于實(shí)現(xiàn)所有對(duì)象在因特網(wǎng)上的信息交換。這就要求新一代產(chǎn)品順應(yīng)科技發(fā)展的潮流，使信息資源能夠在線共享。作為人民財(cái)產(chǎn)的監(jiān)護(hù)人，報(bào)警器應(yīng)該讓報(bào)警信息實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、多重查詢。這不僅有助于保護(hù)報(bào)警信息免受意外損失，而且便于工作人員在許多地方查看報(bào)警信息。迄今為止，市場(chǎng)上成熟的防盜報(bào)警產(chǎn)品是被動(dòng)式、主動(dòng)式、多技術(shù)復(fù)合型的。但是，前兩種報(bào)警方式存在致命的缺點(diǎn)：虛警率高，而多技術(shù)復(fù)合報(bào)警方式虛警率低，這也是今后發(fā)展的主要方向。即便如此，我還是設(shè)計(jì)了被動(dòng)報(bào)警器，因?yàn)楹茈y突破目前成熟的產(chǎn)品水平，設(shè)計(jì)出一流的產(chǎn)品。我個(gè)人認(rèn)為，設(shè)計(jì)無(wú)線報(bào)警的意義在于設(shè)計(jì)過(guò)程。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我們將整合過(guò)去幾年在學(xué)校所學(xué)到的東西，同時(shí)讓我們自己明白我們的學(xué)習(xí)道路還很遙遠(yuǎn)。本課題旨在開發(fā)出能夠準(zhǔn)確檢測(cè)是否有陌生人闖入居室、是否有發(fā)生火災(zāi)的入門級(jí)家居安防報(bào)警系統(tǒng)。該課題的研究，符合社會(huì)的需求，與同類的智能家居系統(tǒng)相比具有使用簡(jiǎn)單方便、價(jià)格低廉、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景，同時(shí)有利于更好的改善人們生活水平，保障家居人身和財(cái)產(chǎn)安全，是一項(xiàng)非常具有研究和開發(fā)意義的題目。本報(bào)警器適用于倉(cāng)庫(kù)、住宅小區(qū)等防盜報(bào)警。無(wú)人值守時(shí)，自動(dòng)完成防盜報(bào)警任務(wù)。在某些情況下，自動(dòng)報(bào)警的設(shè)計(jì)解決了無(wú)人值守的倉(cāng)庫(kù)、住宅樓等場(chǎng)所的保護(hù)問(wèn)題，從而保護(hù)了制造商的資產(chǎn)和個(gè)人財(cái)產(chǎn)免受損失。該報(bào)警器可用于醫(yī)院住院病人的有線呼叫，并可設(shè)置不間斷電源。當(dāng)電網(wǎng)被切斷時(shí)，直流穩(wěn)壓電源可以安裝在同一地點(diǎn)，以監(jiān)控許多地方的安全狀況。一旦發(fā)生盜竊，用指示燈顯示相應(yīng)的位置，并通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)聲。1.3研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外紅外報(bào)警器大多采用先進(jìn)技術(shù)，其功能也非常先進(jìn)。包括被動(dòng)式熱釋電紅外報(bào)警、紅外監(jiān)控?zé)o線報(bào)警、超聲波防盜報(bào)警、紅外防盜報(bào)警、高靈敏度紅外報(bào)警、觸摸防盜報(bào)警等。目前，世界上使用最廣泛的方式是主動(dòng)紅外反火總線報(bào)警主機(jī)，它具有技術(shù)成熟、可靠性高、易于擴(kuò)展、操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，電子電器的迅速發(fā)展，人們的生活水平得到了很大的提高。許多家庭擁有各種高端家用電器和貴重物品。然而，非法成分越來(lái)越多。這是為了讓大多數(shù)人沒(méi)有足夠的盜竊意識(shí)。盜竊現(xiàn)象并不少見。因此，越來(lái)越多的家庭擔(dān)心財(cái)產(chǎn)安全。目前，警報(bào)正在為人們解決許多問(wèn)題，但市場(chǎng)上的大多數(shù)警報(bào)都用于一些大型公司和金融機(jī)構(gòu)，這些公司和金融機(jī)構(gòu)的成本很高，人們通常無(wú)法接受。如果我們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)一種廉價(jià)、靈敏、可靠的防盜報(bào)警器，它將在防盜和財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮更有效的作用。紅外線是不可見的，具有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，在防盜、報(bào)警等安全設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報(bào)警器大多采用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，其功能也非常先進(jìn)。它包括被動(dòng)熱釋電紅外報(bào)警器，這是本文的產(chǎn)品。還有紅外監(jiān)控?zé)o線報(bào)警、超聲波防盜報(bào)警、紅外防盜報(bào)警、高靈敏度紅外報(bào)警、觸摸延時(shí)防盜報(bào)警、觸摸防盜報(bào)警、紅外報(bào)警、紅外聲音第一報(bào)警等。此外，在電子防盜和人體檢測(cè)領(lǐng)域，紅外探測(cè)器價(jià)格低廉，技術(shù)性能穩(wěn)定，深受用戶和專業(yè)人士的歡迎。1.3.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的報(bào)警器基本都是以超聲波、紅外發(fā)射/接收以及微波等技術(shù)為基礎(chǔ)。從單一封閉式、被動(dòng)型安全防范模式向多元化、綜合化、電控化以及紅外報(bào)警處理方向發(fā)展。防盜報(bào)警產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)，產(chǎn)品技術(shù)將在數(shù)字化、無(wú)限化、集成化核心前提下力求突破。在應(yīng)用市場(chǎng)上，它將以更精細(xì)的方向和增長(zhǎng)最快的住宅區(qū)應(yīng)用為例。一些廠家表示，為居住區(qū)設(shè)計(jì)的定向窗簾和防寵物探測(cè)器成本低，安裝簡(jiǎn)單，適合家庭使用的無(wú)線聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)，以及居住區(qū)智能預(yù)防和報(bào)警的集成系統(tǒng)。所有產(chǎn)品都將是亮點(diǎn)。我國(guó)的安全防范行業(yè)是以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的多學(xué)科、多技術(shù)相互交叉的應(yīng)用，并具有安全防范典型技術(shù)特征的新興行業(yè)。經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，行業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖偬嵘?。為規(guī)范管理并促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展，公安部門相繼建立了專門的管理部門和標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、產(chǎn)品認(rèn)證等機(jī)構(gòu)；并相繼頒布實(shí)施了近100多個(gè)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，形成了完整的行業(yè)管理體系和標(biāo)準(zhǔn)體系，成為社會(huì)安全領(lǐng)域的重要組成部分。近年來(lái)，證券業(yè)發(fā)展迅速，年增長(zhǎng)率在15%左右。直到2004年，工業(yè)總產(chǎn)值才超過(guò)500億。每年建成和改造各類風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)安全系統(tǒng)20多萬(wàn)個(gè)。建成各類風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)安全保障體系100余萬(wàn)個(gè)，其中金融營(yíng)業(yè)場(chǎng)所5萬(wàn)多個(gè)，居民小區(qū)1萬(wàn)多個(gè)，報(bào)警運(yùn)營(yíng)服務(wù)企業(yè)2000余家，用戶100余萬(wàn)戶。安保體系建設(shè)已從國(guó)家初期的重點(diǎn)部門擴(kuò)大到公共場(chǎng)所、大型建筑、金融、交通、社區(qū)等各個(gè)領(lǐng)域。建立了各類風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的安全防范體系，每年防范和化解各類案件1萬(wàn)多起，直接經(jīng)濟(jì)損失4億多人次。它對(duì)保障社會(huì)公共安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全發(fā)揮著巨大作用。高明亮（2018）研究并設(shè)計(jì)了一種智能化學(xué)生公寓監(jiān)控系統(tǒng),該系統(tǒng)集防盜、防火、節(jié)能以及日常顯示于一體。系統(tǒng)采用紅外探測(cè)器作為防盜報(bào)警信號(hào)和節(jié)電控制信號(hào)的輸入探測(cè)器。煙霧傳感器檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生。最后，通過(guò)遠(yuǎn)程通信將防盜、防火、節(jié)能等報(bào)警和控制信息傳送到控制中心。同時(shí)，控制中心還可以對(duì)終端檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行控制。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，系統(tǒng)具有很好的實(shí)用性。賈波（2018）隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對(duì)居住環(huán)境、科技生活體驗(yàn)的要求越來(lái)越高,尤其是小區(qū)的安全問(wèn)題,成為社會(huì)群眾普遍關(guān)注的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上，對(duì)智能小區(qū)的報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了探索，從家庭安全報(bào)警、外圍防范報(bào)警、閉路電視監(jiān)控、停車場(chǎng)監(jiān)控、停車場(chǎng)監(jiān)控、停車場(chǎng)監(jiān)控、停車場(chǎng)監(jiān)控、停車場(chǎng)監(jiān)控等六個(gè)方面闡述了智能小區(qū)安全系統(tǒng)的總體組成。然后重點(diǎn)分析了智能小區(qū)報(bào)警系統(tǒng)的管理、小區(qū)內(nèi)呼叫、電子巡更監(jiān)控管理。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法可以提高智能小區(qū)安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平。張瑞,周蕓（2018）就是在這樣一個(gè)技術(shù)背景下,提出了一種基于WiFi的智能報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案。為了解決傳統(tǒng)多功能家庭安全報(bào)警系統(tǒng)操作困難、實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題，采用安卓手機(jī)作為遙控器，在局域網(wǎng)下設(shè)置多功能家庭安全報(bào)警系統(tǒng)硬件參數(shù)。收集和顯示數(shù)據(jù)。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊、多功能家庭安全報(bào)警系統(tǒng)模塊、報(bào)警模塊、顯示模塊和遠(yuǎn)程終端控制模塊組成，構(gòu)成多功能家庭安全報(bào)警系統(tǒng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能有效地檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，用戶可根據(jù)實(shí)際環(huán)境質(zhì)量狀況及時(shí)采取措施改善空氣質(zhì)量。章玉霞,劉夢(mèng)君（2018）主要基于MSP430單片機(jī)和GPRS無(wú)線通信模塊為智慧教室的安防設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),文章介紹了從底層數(shù)據(jù)采集到單片機(jī)接收和處理的過(guò)程，然后通過(guò)AT命令控制GPRS通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到指定的終端。實(shí)現(xiàn)了智能教室的實(shí)時(shí)、可靠的安全數(shù)據(jù)監(jiān)控和記錄。詳細(xì)介紹了GTM900C單片機(jī)控制模塊的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，并進(jìn)行了測(cè)試。分析了傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤和丟包情況，完成了一個(gè)穩(wěn)定可靠的智能教室安全監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。魏祎,鄧鵬（2018）針對(duì)家庭住宅中危害的險(xiǎn)情和人們對(duì)安全保障的迫切需要,設(shè)計(jì)了以STC89C52單片機(jī)為核心的高性價(jià)比、易于安裝的家庭安防報(bào)警系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了紅外布防與撤防的設(shè)置、煙霧檢測(cè)、紅外防盜以及溫濕度的檢測(cè)和報(bào)警的功能。該安防報(bào)警系統(tǒng)采用GSM通信方式,當(dāng)檢測(cè)家庭環(huán)境中存在危險(xiǎn)因素,可以通過(guò)傳感器反饋到主控單元進(jìn)行相應(yīng)的處理,可以保證居住環(huán)境的安全性。張文軒（2017）針對(duì)現(xiàn)有智能家居安防系統(tǒng)的防盜報(bào)警、火災(zāi)、氣體報(bào)警等子系統(tǒng)功能單一,誤報(bào)率較高,缺乏與使用者的交互等不足,對(duì)智能家居安防系統(tǒng)做出了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。以CC2530芯片作為環(huán)境監(jiān)測(cè)和入侵檢測(cè)子系統(tǒng)的核心,以SPCE061A單片機(jī)為語(yǔ)音識(shí)別子系統(tǒng)核心,配合WT7010芯片和ZigBee通信模塊實(shí)現(xiàn)家庭安防系統(tǒng)的構(gòu)建。本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于既很好地實(shí)現(xiàn)了家庭的安全防護(hù),又保證了用戶擁有更加智能便捷的生活。車瑋（2017）通過(guò)對(duì)家庭安全和舒適的全面的考慮下,不同類型的傳感器用于監(jiān)控家庭的各個(gè)方面，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，使用單片機(jī)來(lái)控制警報(bào)。借助最可靠、最成熟的GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，家庭成員可以得到最直觀的中文短信或電話形式，報(bào)警位置的情況直接反映在您的手機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)家庭化。智能監(jiān)控。本部分主要介紹了GSM模塊與單片機(jī)之間的連接控制。另一部分是家庭安全報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)這兩部分連接起來(lái)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)大系統(tǒng)。劉元?jiǎng)?熊剛（2017）為了解決傳統(tǒng)的家庭防盜系統(tǒng)可靠性低、實(shí)時(shí)性差等問(wèn)題,以STC89C52單片機(jī)、GSM短消息模塊等為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了基于STC89C52單片機(jī)和GSM短消息模塊的家庭安全報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)將傳感器檢測(cè)、智能控制和移動(dòng)通信技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成了兩層網(wǎng)絡(luò)通信的安全防御。系統(tǒng)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到家庭環(huán)境異常時(shí)，通過(guò)聲光報(bào)警、短信報(bào)警、撥號(hào)電話等方式通知戶主或社區(qū)安全人員，實(shí)現(xiàn)防盜報(bào)警的目的。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的家庭適應(yīng)性，自動(dòng)化程度高，工作可靠，能滿足家庭防火防盜的需要，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。李進(jìn)山（2017）利用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)內(nèi)部控制節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng),在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了智能家居安全系統(tǒng)。紅外熱電傳感器用于檢測(cè)入侵，煙霧和氣體傳感器用于檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境，如煙霧、一氧化碳等參數(shù)，ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用于將傳感器信號(hào)匯總到主控制器中。主控制器根據(jù)控制策略判斷是否啟動(dòng)電話報(bào)警和打開和關(guān)閉窗口。實(shí)現(xiàn)家庭防盜、防火等安全功能。陳誠(chéng)斌,蘇凱雄（2017）致力于解決家庭安防、智能家居控制、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、自動(dòng)清潔控制問(wèn)題。該機(jī)器人集自動(dòng)巡航、自動(dòng)清洗、遠(yuǎn)程陌生人報(bào)警、煙霧報(bào)警、火焰報(bào)警、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程平臺(tái)控制、遠(yuǎn)程機(jī)器人遙控、家電遙控學(xué)習(xí)、家電遙控等功能于一體。利用C/S仿真P2P技術(shù)，構(gòu)建服務(wù)器和客戶端與套接字通信。通過(guò)在家庭中建立各種形式的通信網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)施的控制和維護(hù)。其次，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信形成與外界的通信通道，實(shí)現(xiàn)與外界的信息通信，滿足遠(yuǎn)程控制的需要。隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的提高和住房條件的改善，人們對(duì)住房保障設(shè)施的需求越來(lái)越迫切。雖然國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的用于住宅安全防范的報(bào)警裝置種類繁多，但由于價(jià)格昂貴或質(zhì)量低劣，大多數(shù)都是不可接受的，但真正符合我國(guó)國(guó)情和城市軌道交通需要的安全報(bào)警裝置卻很少。和農(nóng)村居民。為此，在深入研究國(guó)內(nèi)外各類報(bào)警裝置的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國(guó)城鄉(xiāng)居民點(diǎn)的實(shí)際情況，本著高能低價(jià)的設(shè)計(jì)思想，將相對(duì)簡(jiǎn)單廉價(jià)的傳感信號(hào)的檢測(cè)部分（前端控制器）和整個(gè)系統(tǒng)中相對(duì)復(fù)雜、價(jià)格較高的控制管理部分（中央控制器）分開，兩者之間利用方便可靠的電話線路進(jìn)行通訊,由一個(gè)中央控制器控制管理多個(gè)前端控制器，同時(shí)在中央控制器所在的小區(qū)，利用較大功率的無(wú)線報(bào)警探頭,直接將信號(hào)傳到中央控制器。中央控制器放在小區(qū)的管理值班部門,這樣就能控制小區(qū)的安全，有更快速的反應(yīng)，實(shí)際效果很好。

2總體設(shè)計(jì)思路2.1方案選擇論證防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以通過(guò)以下兩種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：方案一：采用定點(diǎn)電話網(wǎng)絡(luò)防盜報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家庭防盜報(bào)警。該系統(tǒng)由編程主機(jī)、探測(cè)器、門磁和遙控器組成。一旦報(bào)警發(fā)生，報(bào)警信息即可由用戶通過(guò)郵電通信網(wǎng)絡(luò)即時(shí)遠(yuǎn)程傳輸?shù)焦潭娫挋C(jī)，同時(shí)向接收?qǐng)?bào)警中心報(bào)告。通過(guò)電子地圖、數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)音提示和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，中央聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)可以顯示其管轄下的派出所（巡邏隊(duì)）的單位、地址、地點(diǎn)、發(fā)生時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)分布，并迅速動(dòng)員警察部隊(duì)進(jìn)行快速處理。方案二：通過(guò)傳感器檢測(cè)家庭安全隱患，將檢測(cè)結(jié)果發(fā)送給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制報(bào)警燈和高音報(bào)警器的啟動(dòng)。相比之下，方案2可以滿足我們的實(shí)時(shí)性和快速性要求，并且更簡(jiǎn)單和更有效。2.2設(shè)計(jì)思路根根據(jù)我國(guó)住宅建設(shè)的實(shí)際情況及相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，確定了滿足住宅需求的住宅安全報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。對(duì)新時(shí)期居民的基本要求，真正實(shí)現(xiàn)了化學(xué)報(bào)警的要求。本安防報(bào)警系統(tǒng)利用單片機(jī)監(jiān)控的傳感器信號(hào)進(jìn)行防盜判斷并作出相應(yīng)的響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)及時(shí)的響應(yīng)措施，隨時(shí)防止事故的發(fā)生。設(shè)計(jì)分為信號(hào)監(jiān)測(cè)部分和信號(hào)處理部分兩部分。信號(hào)監(jiān)控部分是紅外發(fā)生器和防盜器。本文介紹了報(bào)警器的主要功能特點(diǎn)和工作過(guò)程。具體結(jié)構(gòu)框圖（如圖2-1所示）。圖2-1防盜報(bào)警器總體結(jié)構(gòu)圖

3硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)系統(tǒng)的核心部分是單片機(jī)。本設(shè)計(jì)是通過(guò)常用的AT89C52單片機(jī)作為核心模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制。通過(guò)插腳控制聲音報(bào)警電路和二極管發(fā)光電路。因此，有必要對(duì)AT89C52的管腳和功能以及部分晶體振蕩器電路和多路復(fù)用電路的設(shè)計(jì)有一個(gè)詳細(xì)的了解。3.1.1AT89C52單片機(jī)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-52指令系統(tǒng)。AT89C52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3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，2個(gè)讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，但不可以在線編程（S系列的才支持在線編程）。主要功能特性：32個(gè)雙向I/O口·256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷·時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷·可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源·共8個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線·3級(jí)加密位兼容MCS52指令系統(tǒng)·8k可反復(fù)擦寫（>1000次）FlashROM低功耗空閑和掉電模式·軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能這里的控制器包括現(xiàn)場(chǎng)控制器和主控制器，它們的流程圖見軟件設(shè)計(jì)部分。I/O端口的編程實(shí)際上就是根據(jù)應(yīng)用電路的具體功能和要求對(duì)I/O寄存器進(jìn)行編程。具體步驟如下：（1）根據(jù)實(shí)際電路的要求，選擇要使用那些I/O端口，用EQU偽指令定義其相應(yīng)的寄存器；（2）初始化端口的數(shù)據(jù)輸出寄存器，應(yīng)避免端口作為輸出時(shí)的開始階段出現(xiàn)不確定狀態(tài)，影響外圍電路正常工作；（3）用作輸入的I/O管腳，如需上拉，再通過(guò)輸入上拉使能寄存器為其內(nèi)部配置上拉電阻；（4）最后對(duì)I/O端口進(jìn)行輸出（寫數(shù)據(jù)輸出寄存器）和輸入（讀端口）編程，完成對(duì)外圍電路的相應(yīng)功能。圖3-1AT89C52引腳圖⑴電源引腳用于接入單片機(jī)的電源。VCC：40腳，連接（5V±10%）的電源。GND：20腳，接地。⑵輸入/輸出端口51系列單片機(jī)的可編程輸入輸出端口由4組8位組成，分別為P0、P1、P2、P3端口。每個(gè)端口有8個(gè)位（8個(gè)單片機(jī)的插腳），共32個(gè)。每一根引腳都可以編程。P0口：從單片機(jī)的第32引腳到單片機(jī)的第39引腳，8位雙向輸入和輸出口線，名稱為P0.0到P0.7P1口：從單片機(jī)的第1引腳到單片機(jī)的第8引腳，8位雙向輸入和輸出口線，名稱為P1.0到P1.7P2口：從單片機(jī)的第21引腳到單片機(jī)的第28引腳，8位雙向輸入和輸出口線，名稱為P2.0到P2.7P3口：從單片機(jī)的第10引腳到單片機(jī)的第17引腳，8位準(zhǔn)雙向輸入和輸出口線，名稱為P3.0到P3.7當(dāng)I/O端口用作輸入端口時(shí)，有兩種工作方式，即所謂的讀端口和讀針。在讀取端口時(shí)，它實(shí)際上不是從外部讀取數(shù)據(jù)，而是將端口鎖存器的內(nèi)容讀取到內(nèi)部總線中，并在執(zhí)行某些操作或轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)寫回端口鎖存器。只有當(dāng)端口被讀取時(shí)，外部數(shù)據(jù)才能被讀取到內(nèi)部總線中。上圖中的兩個(gè)三角形表示輸入緩沖CPU將根據(jù)不同的指令發(fā)出讀端口或讀針信號(hào)來(lái)執(zhí)行不同的操作。這是由硬件自動(dòng)完成的，不用擔(dān)心，然后讀取引腳操作。否則，它可能會(huì)出錯(cuò)。為什么看上圖，如果端口1鎖存器的原始狀態(tài)沒(méi)有放在端口上，它可能是0q^1加上場(chǎng)效應(yīng)晶體管門1的信號(hào)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管將接通到地上。低阻抗，即使管腳上的輸入信號(hào)是1，由于端口的低阻抗，信號(hào)也會(huì)降低，因此讀取后，附加的1信號(hào)可能不是1。如果先執(zhí)行SET-1操作，則FET的截止腳信號(hào)可直接加到三態(tài)緩沖器中，以獲得正確的讀數(shù)。由于在輸入操作中必須增加一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作，這種I/O端口稱為準(zhǔn)雙向端口。STC89C52的p0/p1/p2/p3端口用作輸入時(shí)為準(zhǔn)雙向端口。接下來(lái)，我們來(lái)看看另一個(gè)問(wèn)題。從圖中可以看出，這四個(gè)端口之間還有另一個(gè)區(qū)別。除了p1端口外，p0p2p3端口還有其他功能。RST：重置輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，應(yīng)保持第一腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。其中P3端口引腳的功能如表3-1所示：表3-1P3端口的引腳端口位第二功能信號(hào)名稱P3.0RXD串行口的接受P3.1TXD串行口的輸出P3.2INT0外部中斷0P3.3INT1外部中斷1P3.4T0計(jì)數(shù)器/定時(shí)器0P3.5T1計(jì)數(shù)器/定時(shí)器1P3.6WR寫入外部控制寄存器控制P3.7RD讀取外部控制寄存器控制⑶復(fù)位引腳復(fù)位是復(fù)位輸入信號(hào)。對(duì)于AT89C52，當(dāng)復(fù)位插腳連接的高電平超過(guò)約2us（即超過(guò)兩個(gè)機(jī)器周期）時(shí)，可能會(huì)發(fā)生復(fù)位。復(fù)位引腳為第9腳。。⑷頻率引腳用于提供單片機(jī)的工作時(shí)鐘信號(hào)。XTAL1（19引腳）：具有輸入到振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端的功能。XTAL2（20引腳）：具有振蕩器的反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的功能。外部振蕩器被使用時(shí)，XTAL2不會(huì)被使用，這時(shí)XTALI接收振蕩器信號(hào)。⑸儲(chǔ)存器引腳引腳就是31腳，即存取外部?jī)?chǔ)存器使能引腳。當(dāng)=1時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部存儲(chǔ)器將會(huì)被使用；當(dāng)=0時(shí)，系統(tǒng)使用外部存儲(chǔ)器。⑹地址鎖存使能ALE（30腳）：功能是在存取外部存儲(chǔ)器時(shí)，送出一個(gè)將原本在P0的地址（A0~A7）信號(hào)鎖存到外部鎖存器IC，讓PO空出來(lái)，以傳輸數(shù)據(jù)。程序存儲(chǔ)使能（29腳）：讀取外部存儲(chǔ)器是它的功能。一般這個(gè)引腳連接到單片機(jī)的外部存儲(chǔ)器（ROM）的引腳,當(dāng)單片機(jī)要讀取外部?jī)?chǔ)存器的數(shù)據(jù)時(shí)，這時(shí)引腳會(huì)輸出一個(gè)低電平信號(hào)。3.1.2電源電路的設(shè)計(jì)圖3-2電源電路原理圖電源是MCU和其他系統(tǒng)的一個(gè)模塊。它為STC89C52提供5V電壓。電源模塊主要由電源基座DC、發(fā)光二極管、撥號(hào)開關(guān)KG和電阻器組成。設(shè)計(jì)了直流電源，使整個(gè)系統(tǒng)易于接入電力。其中，LED被用來(lái)提示人們知道電源已經(jīng)接通。為了防止LED因過(guò)電流而燒壞，在電路中安裝電阻器以保護(hù)電源模塊并起到分壓作用。一般情況下，LED的工作電壓為1.7V左右，電源提供的電壓為5V左右，單片機(jī)端口的最低按電流為8～12mA。如果沒(méi)有保護(hù)電阻，恒流源可以用來(lái)供電，但恒流源比較復(fù)雜，所以使用更方便和簡(jiǎn)單。恒壓源加保護(hù)電阻。恒壓源方便，容易獲得。根據(jù)公式計(jì)算分壓器的電阻值。根據(jù)R=(U-Uled)/I，可以計(jì)算出保護(hù)電阻的電阻值范圍為150Ω～660Ω，但由于LED的電壓小于1.7V，為了保證安全，保護(hù)電阻的電阻值應(yīng)為1000_。電路原理圖如圖3-2所示。3.1.3晶振電路的設(shè)計(jì)AT89C52的時(shí)鐘引腳有兩個(gè)，分別為XTAL1（Pin19）以及XTAL2（Pin18），XTAL1為振蕩電路的輸入端，XTAL2為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。8051時(shí)鐘有兩種方式：一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，其中石英晶體和振蕩電容需要連接在兩個(gè)引腳外。振蕩電容值一般為10pF~30pF，另一個(gè)為外部時(shí)鐘模式，XTAL1接地，外部時(shí)鐘由XTAL2引腳輸入。在設(shè)計(jì)中使用片外石英晶體振蕩的方式來(lái)對(duì)單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)，圖3-3晶振電路原理圖此晶振電路設(shè)計(jì)中使用了30PF的電容和12MHZ的晶振來(lái)組成。電路原理圖如圖3-3所示，其中晶振的一端連接到反向放大器的輸入XTAL1上，另一端連接到反向放大器的輸出XTAL2上。引腳分別是18腳和19腳，兩條引腳不分正負(fù)。晶振為AT89C52提供穩(wěn)定的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，使單片機(jī)進(jìn)行工作。3.1.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)由于在設(shè)計(jì)中只使用到了RST引腳，因此只對(duì)RST引腳進(jìn)行說(shuō)明，而對(duì)于另外的3個(gè)引腳則不進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。當(dāng)RST管腳復(fù)位在兩個(gè)或兩個(gè)以上機(jī)器周期內(nèi)有效時(shí)，程序計(jì)數(shù)器在單片機(jī)復(fù)位后返回零，并且單片機(jī)的程序指針指向第一條程序，等待執(zhí)行。在設(shè)計(jì)中使用上拉電平的方式來(lái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。通過(guò)某種方式,使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。復(fù)位方式是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)除了正常的初始化外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或由于操作錯(cuò)誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時(shí)，也需要按復(fù)位鍵重啟機(jī)器。MCS-51單片機(jī)復(fù)位后,程序計(jì)數(shù)器PC和特殊功能寄存器復(fù)位的狀態(tài)如表3-2所示。復(fù)位不影響片內(nèi)RAM存放的內(nèi)容,而ALE、在復(fù)位期間將輸出高電平。表3-2PC與SFR復(fù)位狀態(tài)表寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)pc0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0~P3FFHSCON00HIP×000000BSBUF××HIE0×000000BPCON(0×××0000B)TMOD00H（1）（PC）=0000H表示復(fù)位后程序的入口地址為0000H，即單片機(jī)復(fù)位后從0000H單元開始執(zhí)行程序；（2）（PSW）=00H，其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，表示復(fù)位后單片機(jī)選擇工作寄存器0組；（3）（SP）=07H表示復(fù)位后堆棧在片內(nèi)RAM的08H單元處建立；（4）P0口～P3口鎖存器為全1狀態(tài)，說(shuō)明復(fù)位后這些并行接口可以直接作輸入口，無(wú)須向端口寫1。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)等特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)對(duì)各功能部件工作狀態(tài)的影響。單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后,在RST/VPD端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us。圖3-4復(fù)位電路原理圖在設(shè)計(jì)復(fù)位電路系統(tǒng)時(shí)使用了分別使用了10K和1K的兩個(gè)電阻器、一個(gè)10uf的電容器和一個(gè)按鍵。（1）在復(fù)位方法有上電復(fù)位電路和手動(dòng)復(fù)位電路兩種。本防盜報(bào)警器系統(tǒng)兩種方法均有采用。（2）復(fù)位作用：系統(tǒng)正常工作前的初始化準(zhǔn)備；程序運(yùn)行錯(cuò)誤時(shí)，重啟系統(tǒng)；操作有誤時(shí)，重啟系統(tǒng)。（3）復(fù)位條件：當(dāng)?shù)?引腳連接高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間會(huì)產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。3.2從機(jī)系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的電路模塊包括紅外傳感器電路、信號(hào)放大電路和無(wú)線收發(fā)電路等模塊。下面具體介紹各個(gè)模塊。3.2.1紅外熱釋電傳感器在自然界中，任何高于絕對(duì)溫度（273度）的物體都會(huì)產(chǎn)生紅外光譜。物體在不同溫度下釋放的紅外能量波長(zhǎng)不同，因此紅外波長(zhǎng)與溫度有關(guān)。被動(dòng)紅外探測(cè)器有兩個(gè)關(guān)鍵部件。一種是熱釋電紅外傳感器（PIR），它能將8~12um之間的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并能抑制自然界中的白光信號(hào)。因此，在被動(dòng)紅外探測(cè)器的警戒區(qū)，當(dāng)人體沒(méi)有移動(dòng)時(shí)，紅外探測(cè)器可以將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。熱釋電紅外傳感器只感測(cè)背景溫度。當(dāng)人體進(jìn)入警戒區(qū)時(shí)，通過(guò)菲涅耳透鏡，熱電紅外傳感器感應(yīng)到人體溫度與背景溫度之間的差分信號(hào)。因此，紅外探測(cè)器紅外探測(cè)的基本概念是感測(cè)運(yùn)動(dòng)物體和背景物體的溫度。差異。另一種裝置是菲涅耳透鏡，它有兩種形式：折射和反射。菲涅耳透鏡有兩種功能：一種是聚焦，即在紅外成像儀上折射（反射）熱釋電紅外信號(hào)，另一種是將警戒區(qū)劃分為若干亮區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入警戒區(qū)的運(yùn)動(dòng)物體能在紅外成像儀上產(chǎn)生熱釋電紅外信號(hào)。溫度變化的形式，使PIR可以產(chǎn)生。改變電信號(hào)。人體的體溫是恒定的，一般為37度，因此它會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)約為10微米的紅外線。被動(dòng)紅外探測(cè)器的工作原理是探測(cè)人體發(fā)出的大約10微米的紅外線。人體發(fā)出的約10微米的紅外輻射通過(guò)薄膜濾光片增強(qiáng)并聚集在紅外傳感器上。紅外感應(yīng)源通常采用熱電元件，當(dāng)紅外輻射溫度變化時(shí)，會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷。后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后可產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。（1）這種探頭是以探測(cè)人體輻射為目標(biāo)的。所以熱釋電元件對(duì)波長(zhǎng)為10微米左右的紅外輻射必須非常敏感。（2）為了僅僅對(duì)人體的紅外輻射敏感，在它的輻射照面通常覆蓋有特殊的菲泥爾濾光片，使環(huán)境的干擾受到明顯的控制作用。（3）被動(dòng)式紅外探頭由兩個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的熱電電池組成。另外，兩個(gè)電極的方向相反。背景輻射對(duì)兩種熱電元件的影響幾乎相同，這抵消了彼此的熱電效應(yīng)，因此探測(cè)器沒(méi)有信號(hào)輸出。（4）一旦有人進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域，人體的紅外輻射通過(guò)鏡子的一部分聚焦，并由熱電元件接收。但兩種熱電元件接收到的熱量不同，熱電能不同，不能抵消，通過(guò)信號(hào)處理發(fā)出報(bào)警。（5）菲泥爾濾光片根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。被動(dòng)式熱釋電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是：（1）容易受各種熱源、光源干擾（2）被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。（3）易受射頻輻射的干擾。（4）環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度明顯下降，有時(shí)造成短時(shí)失靈。紅外線熱釋電傳感器的安裝要求：（1）紅外線熱釋電傳感器應(yīng)離地面2～2.2米。（2）紅外線熱釋電傳感器遠(yuǎn)離空調(diào),冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。（3）紅外線熱釋電傳感器和被探測(cè)的人體之間不得間隔家具、大型盆景、玻璃、窗簾等其他物體。（4）紅外線熱釋電傳感器不能直對(duì)門窗及有陽(yáng)光直射的地方，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。（5）安裝探測(cè)器的天花板或墻要堅(jiān)固，不能有晃動(dòng)或震動(dòng)。紅外線熱釋電傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外熱電傳感器對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)最不敏感，但對(duì)橫向（即垂直于半徑的方向）最敏感。在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置，避免紅外探頭誤報(bào)警，獲得最佳的檢測(cè)靈敏度是非常重要的。SR501是一種基于紅外技術(shù)的自動(dòng)控制模塊。采用德國(guó)進(jìn)口lhi778探頭設(shè)計(jì)。它具有高靈敏度、高可靠性和超低壓工作方式。廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)感應(yīng)設(shè)備中，特別是干電池供電的自動(dòng)控制產(chǎn)品中。（1）紅外熱釋電傳感器的介紹被動(dòng)式紅外熱釋電傳感器是由傳感探測(cè)元、場(chǎng)效應(yīng)匹配器和干涉濾波器三個(gè)部分組成。其主要組成材料是由一種高熱電系數(shù)，如鉭酸鋰和硫酸三甘鈦等制成。一般2*1mm是它的大小規(guī)格。為了克服溫升引起的誤差，將兩個(gè)探測(cè)器串聯(lián)反極性，以便在熱電紅外傳感器的探測(cè)器中安裝一個(gè)或兩個(gè)此類規(guī)格的探測(cè)器。探測(cè)元件會(huì)把接收到或者探測(cè)到的紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯碾妷盒盘?hào)。要使信號(hào)能夠發(fā)大，這時(shí)探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管起到放大作用，把接收到的電壓信號(hào)向外輸出。具體設(shè)計(jì)如圖3-5所示。圖3-5雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器被動(dòng)紅外熱釋電傳感器的實(shí)物圖如圖3-6所示。圖3-6紅外熱釋電傳感器實(shí)物圖（2）菲涅爾透鏡的介紹菲涅爾透鏡(Fresnellens)，又名螺紋透鏡，其中大部分是聚烯烴材料通過(guò)注射壓力制成的薄片，有些是玻璃制成的。透鏡的表面一邊是光滑的，另一邊是由小到大的同心圓。它的紋理是根據(jù)光的干涉和相對(duì)靈敏度和接收角的要求而設(shè)計(jì)的。通過(guò)將數(shù)個(gè)獨(dú)立的截面安裝在一個(gè)框架上從而制作出更輕更薄的透鏡，這一想法常被認(rèn)為是由布封伯爵提出的?？锥嗳?1743-1794)提議用單片薄玻璃來(lái)研磨出這樣的透鏡。而法國(guó)物理學(xué)家兼工程師菲涅爾亦對(duì)這種透鏡在燈塔上的應(yīng)用寄予厚望。根據(jù)史密森學(xué)會(huì)的描述，1823年，第一枚菲涅爾透鏡被用在了吉倫特河口的哥杜昂燈塔（PharedeCordouan）上；透過(guò)它發(fā)射的光線可以在20英里（32千米）以外看到。蘇格蘭物理學(xué)家大衛(wèi)·布儒斯特爵士被看作是促使英國(guó)在燈塔中使用這種透鏡的推動(dòng)者。菲涅耳透鏡的整體設(shè)計(jì)和制造是基于特殊光學(xué)原理的。其特點(diǎn)是在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)“高靈敏區(qū)”和“盲區(qū)”的交替變化區(qū)，從而提高了熱釋電紅外探測(cè)和接收的靈敏度。當(dāng)有人通過(guò)透鏡時(shí)，被動(dòng)紅外熱釋電傳感器檢測(cè)人體發(fā)射的紅外輻射。此時(shí)，紅外輻射不斷地從一個(gè)區(qū)域進(jìn)入另一個(gè)區(qū)域，即“盲區(qū)”和“高敏感區(qū)”。紅外信號(hào)被接收，最后以不穩(wěn)定脈沖的形式輸入，有時(shí)。增強(qiáng)，有時(shí)減弱，從而增強(qiáng)其能量范圍。菲涅耳透鏡的物理圖像如圖3-7所示。圖3-7菲涅爾透鏡的實(shí)物圖（3）熱釋電傳感器工作原理HC-SR501熱釋電傳感器與菲涅爾透鏡配合使用能增加它的靈敏度和傳感器的探測(cè)半徑。探測(cè)半徑變化了6m，從原來(lái)小于2m提高到大于8m范圍。本設(shè)計(jì)的紅外傳感器采用雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作原理流程圖如圖3-8所示。圖3-8熱釋電紅外傳感器工作的原理流程圖熱釋電紅外電路由探頭、低頻放大器和閾值電路組成。C1和R2用于穩(wěn)定輸入端的工作電壓。為了穩(wěn)定點(diǎn)信號(hào)，在輸出端增加電壓調(diào)節(jié)器。當(dāng)人體移動(dòng)到紅外傳感器附近時(shí)，它將檢測(cè)人體移動(dòng)信號(hào)，并將其采集。當(dāng)電荷信號(hào)被FET放大時(shí)，輸出電壓必須先穩(wěn)定C2和R1才能輸出。最后，通過(guò)NPN對(duì)穩(wěn)壓后的高壓進(jìn)行一次變換，得到最終結(jié)果。OUT的輸出信號(hào)是低電平信號(hào)。3.2.2放大電路的設(shè)計(jì)因?yàn)闊後岆娂t外傳感器采集到的信號(hào)很小，僅1mV左右，NRF24L01無(wú)線模塊不能把此時(shí)的信號(hào)傳輸出去，而且采集的信號(hào)頻率也只有0.1~10HZ。如果想把接收到的信號(hào)通過(guò)無(wú)線模塊發(fā)射出去，就必須經(jīng)過(guò)高增益、低噪聲和低頻放大器放大。通常情況下，要求放大器的增益為60~70dB,同時(shí)帶寬要達(dá)到0.3~7HZ。如圖3-9所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的放大電路，Vi和Vo分別是輸入電壓信號(hào)和輸出放大的電壓信號(hào)。圖3-9放大電路圖3.3報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)3.3.1發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路設(shè)計(jì)本電路的設(shè)計(jì)是為了控制電路中保護(hù)和應(yīng)急的不同工作方式。按下保護(hù)鍵，30秒后進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)。當(dāng)有人靠近時(shí)，熱紅外信號(hào)被感應(yīng)并送回單片機(jī)。單片機(jī)立即報(bào)警。當(dāng)遇到特殊緊急情況時(shí)，可按下緊急報(bào)警鍵，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。如圖3-10所示。圖3-10發(fā)光二級(jí)管報(bào)警電路圖3.3.2聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)在單片機(jī)的I/O中，輸出高電平和低電平。在P20、P21和P22中，LED燈分別連接，而在P23中，蜂鳴器與蜂鳴器連接，而在蜂鳴器中，8550三極管起開關(guān)作用。當(dāng)三極管達(dá)到飽和時(shí)，它將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。圖3-11聲音報(bào)警電路圖3.4按鍵控制電路本電路的設(shè)計(jì)就是為了控制電路中布防和緊急狀態(tài)下不同的工作形式，當(dāng)按下布防按鍵后，30秒后進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，當(dāng)有人靠近時(shí)，熱釋紅外感應(yīng)到信號(hào)，傳回給單片機(jī)，單片機(jī)馬上進(jìn)行報(bào)警。當(dāng)遇到特殊緊急情況時(shí)，可按下緊急報(bào)警鍵，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。如圖3-12所示。圖3-12按鍵部分

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要對(duì)微控制器進(jìn)行初始化，并在報(bào)警和其它外部設(shè)備開始運(yùn)行前將其關(guān)閉。主程序使用查詢模式，其流程圖如圖4-1所示。圖4-1主程序設(shè)計(jì)流程圖主程序：voidmain(void){ Delay_1ms(100); NRF24L01_Init(); Delay_1ms(100); Delay_1ms(100); Delay_1ms(100); while(1) { NRF24L01_Mode_RX(); NRF24L01_RxPacket(RxData); if(RxData==1) { led=0; buzzer=0; } else { led=1; buzzer=1; } Delay_1ms(50); }}

4.2報(bào)警判斷程序產(chǎn)生脈沖信號(hào)，表明有人闖入監(jiān)控區(qū)域。經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路啟動(dòng)報(bào)警并繼續(xù)報(bào)警，程序開始循環(huán)。圖4-2報(bào)警判斷流程圖/******************紅外報(bào)警處理**********************/ voidhongwai_dis(){ if(flag_alarm==1) //報(bào)警 { red=~red; //紅燈報(bào)警 beep=~beep; //蜂鳴器報(bào)警 } if(flag_bufang_en==1)//準(zhǔn)備開始布防 { green=~green; //綠燈閃 } if(flag_bufang==1)//確認(rèn)布防 { green=0;//如果延時(shí)布防成功綠燈長(zhǎng)亮 if(hw==1) //紅外有輸出 { flag_alarm=1; } }}

5系統(tǒng)仿真本設(shè)計(jì)通過(guò)利用Protel仿真，將所編寫的程序進(jìn)行編譯（由于在Protel軟件中沒(méi)有專門用作紅外線發(fā)射與接收的器件，所以在仿真電路圖中以開關(guān)代替紅外器件，其原理和效果是一致的）。本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的功能：打開開關(guān)S1，圖中綠燈變亮，1分鐘后系統(tǒng)進(jìn)入布防狀態(tài)，如圖5-1所示。圖5-1布防狀態(tài)當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器會(huì)檢測(cè)到這個(gè)動(dòng)作。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。放大器電路將其傳輸?shù)紸T89S52單片機(jī)。經(jīng)單片機(jī)處理計(jì)算后，驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)，綠燈閃爍進(jìn)入報(bào)警。狀態(tài)，如圖5-2所示。圖5-2報(bào)警狀態(tài)打開開關(guān)S2，紅燈閃爍，進(jìn)入緊急報(bào)警狀態(tài)，如圖5-3所示。圖5-3緊急報(bào)警狀態(tài)

6總結(jié)與展望本文完成了軟硬件的主要功能模塊的設(shè)計(jì)，為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)開發(fā)和功能擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)。整個(gè)系統(tǒng)主要由單片機(jī)芯片、熱釋電傳感器、聲光報(bào)警和按鍵組成。性能好，工作穩(wěn)定，非常適合防盜報(bào)警領(lǐng)域！由于時(shí)間關(guān)系和層次有限，在設(shè)計(jì)上存在一些缺陷和不足，需要在今后的設(shè)計(jì)過(guò)程中加以改進(jìn)。當(dāng)然，防盜報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)也是一個(gè)實(shí)用的課題。為了使其產(chǎn)品化，它能經(jīng)得起實(shí)際應(yīng)用的嚴(yán)格測(cè)試，而且還要進(jìn)行大量的深入細(xì)致的工作。而隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，對(duì)住宅小區(qū)的管理體制必然會(huì)有越來(lái)越高的要求。為了提高靈敏度，降低誤報(bào)率，可采用攝像機(jī)作為檢測(cè)頭，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理和判斷，再?zèng)Q定是否報(bào)警。如果系統(tǒng)收到報(bào)警信號(hào)，保安人員可以檢查報(bào)警記錄，以確定是否有人真正路過(guò)。隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，住宅小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)的功能將日益完善。在新產(chǎn)品管理體系中，越來(lái)越多的人將體驗(yàn)到現(xiàn)代生活的氣息。

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致謝本論文是在導(dǎo)師的諄諄教誨和指導(dǎo)下完成的，從選題、構(gòu)思到定稿無(wú)不滲透著導(dǎo)師的心血和汗水；導(dǎo)師淵博的知識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)使我受益終身，在此表示深深的敬意和感謝。這次寫論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到，做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過(guò)程和研究的過(guò)程。沒(méi)有認(rèn)真學(xué)習(xí)和鉆研，自己就不可能有研究的能力，就不可能有自己的研究，就不會(huì)有所收獲和突破。希望這個(gè)經(jīng)歷，在今后的學(xué)習(xí)和生活中能夠繼續(xù)激勵(lì)我前進(jìn)。另外，還要特別感謝我的家人，他們時(shí)刻關(guān)心我，給我提供了學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，時(shí)時(shí)刻刻為我鼓勁、為我加油，進(jìn)而促使我不斷成長(zhǎng)和進(jìn)步。同時(shí)，也要感謝寢室的室友以及所有關(guān)心我的朋友，感謝他們陪伴我走過(guò)了很多美好的時(shí)光，在我遇到困難時(shí)他們關(guān)心我、幫助我。在完成畢業(yè)論文的過(guò)程中，很多朋友都給了我無(wú)私的幫助和支持，在此表示由衷的謝意！最后，因本人水平有限，論文肯定還有不少不足之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正，我希望可以有機(jī)會(huì)繼續(xù)去完善，我將不斷努力繼續(xù)充實(shí)自己。

附錄附錄1原理圖

附錄2實(shí)物圖（1）實(shí)物圖（2）實(shí)報(bào)警圖（3）布防圖（4）待機(jī)圖

附錄3PCB圖

附錄4程序#include<reg52.h> //調(diào)用單片機(jī)頭文件#defineucharunsignedchar//無(wú)符號(hào)字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無(wú)符號(hào)整型宏定義 變量范圍0~65535#definekey_ioP1ucharkey_can;//紅外熱釋電平時(shí)為0有輸出為1sbitbeep=P2^3; //蜂鳴器定義sbitred=P2^2; //紅色發(fā)光二極管定義sbitgreen=P2^1; //綠色發(fā)光二極管定義sbityellow=P2^0; //黃色發(fā)