基于單片機的紅外光控防盜報警器的系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)TOC\o"1-3"\h\u11398摘要： I111398緒論 1252831.1研究背景與意義 網(wǎng)、防盜窗)的作用表現(xiàn)的越來越小，而家庭的一些設(shè)計，例如:建筑美觀問題，城市外觀整潔，安全通道，可能為一些違法分子提供便利條件，久而久之也可能出現(xiàn)掉東西安全隱患。隨著智能家居的普及，新一代智能防盜報警器也應(yīng)運而生，并得到了人們的廣泛認可。因此，為了小區(qū)的智能建設(shè)，建設(shè)部還規(guī)定了一些新的規(guī)劃標準。因此，社區(qū)安全體系建設(shè)已經(jīng)開始成為一項必要的工程。2系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1設(shè)計功能需求分析（1）了解防盜報警器的工作原理，對防盜報警器的總體設(shè)計有基本要求。（2）對硬件和電路的功能和設(shè)計有初步理解。（3）根據(jù)工作原理，繪制軟件工作流程圖，編寫算法軟件。2.2總體方案設(shè)計這次畢業(yè)設(shè)計的系統(tǒng)主要用STC89C52單片機主要核心，然后利用一些電阻電容晶振等器件做成單片機電路模塊，剩余的模塊主要圍繞著單片機這個小系統(tǒng)展開。其中最突出的人檢測主要采用HC-SR501器件，HC-SR501是一種熱釋電紅傳感器，主要用于檢測人體上釋放出來的紅外線，然后單片機在吧信號轉(zhuǎn)輸給報警板塊，報警板塊主要由蜂鳴器和LED等組件組成，主要是報警功能。電源方面主要用USB5V的進行供電需要。2.3系統(tǒng)框架圖系統(tǒng)框架圖如下圖2-1所示圖2-1系統(tǒng)框架圖2.4單片機STC89C52簡介簡介本次設(shè)計的單片機屬于一種低功耗、低電壓、耐干擾，其標準功能由8字節(jié)RMA和32位I/O口線，還擁有3個16位的計數(shù)器/定時器，外部還有4個中斷。單片機本身也是通過公司ATMEL所采用的高密度、非易失存儲技術(shù)所進行生產(chǎn)，不但包容而且倩蓉標準類型MCS-51指令系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)的內(nèi)置處理常用8位中央處理器和Flash的存儲單位，在不同的場合應(yīng)用上STC89C52單片機可以提供給系統(tǒng)復(fù)雜操作。單片機STC89C52總共有40個引腳和有32個通用I/O端口，2個全雙工串行端口，2個外部中斷，3個16位可編程計時器計數(shù)器，最少支持倆種軟件選擇省電模式，而且C52單片機能適應(yīng)現(xiàn)有市面上大多數(shù)的需求。（2）主要功能特性 ◆能兼容傳統(tǒng)MCS51指令系統(tǒng)； ◆在應(yīng)用程序的空間為8k字節(jié)； ◆32位雙向I/O接口；◆溫度區(qū)間：-40～+85°，0～75°； ◆共有3個16位定時器/計數(shù)器； ◆攜帶2個串行中斷； ◆可以用來編程UART串行通道； ◆2個外面中斷源； ◆具有看門狗的功能； ◆低消耗和節(jié)約模式；（3）單片機的引腳功能8051單片機也采用了40個引腳，屬于Hmos工藝制造的雙列直接封裝，并給出了引腳圖。每個引腳的功能是:①主電源引腳正極（40引腳），正極采用5伏電源；負極（20引腳），負極采用5伏電源；②震蕩電路單片機振蕩器電路也是一個時序電路。它必須正常工作，與供應(yīng)的脈沖電路。有一個集成振蕩器，還有18號和19號引腳。只要有振動器，電容器就可以完全連接。2.5電路系統(tǒng)說明單片機STC89C52的系統(tǒng)圖如圖2-2，最小系統(tǒng)圖主要也是有三個部分組成，電源電路、晶振部分、復(fù)位部分。電源電路：電源是不可缺少的電路部分，單片機都采用5V電源接口。單片機復(fù)位電路：取個簡單的例子，復(fù)位電路就像電腦重啟部分一樣，當電腦在運行過程中突然死機，然后我們按下重啟鍵時，就會使電腦里面的程序開始從頭開始執(zhí)行。復(fù)位電路：復(fù)位電路主要由10uf極性電容C1和10k電阻組成。我們可以通過電容器和電壓無突變，當系統(tǒng)被激勵時，復(fù)位引腳會出現(xiàn)高電壓模式，高電壓持續(xù)時間是整個電路的RC值。在比較典型的51單片機中，RESET腳的高電平能持續(xù)倆個周期以上的復(fù)位，也就是說比較適當?shù)腞C值可以給復(fù)位提供保障。圖2-2STC89C52引腳圖3人體紅外檢測模塊3.1熱釋電紅外傳感器的原理特性熱釋電紅外傳感器由高熱釋電系數(shù)檢測組件組成。該探測器具有一個或兩個檢測組件，它們串聯(lián)在一起，以反向極性連接，主要用于抑制溫升引起的干擾。其工作原理有探頭接受紅外輻射并將其轉(zhuǎn)化成微弱的電信號，然后經(jīng)過探頭內(nèi)部的熱效應(yīng)管將電信號放大后向外輸出。一個正常人體輻射范圍差不多在9--10um，而本次實驗探頭檢測的靈敏度在0.2--20um范圍區(qū)間，恰恰在傳感器頂部還安裝有濾光鏡片的窗口，這個濾片的可以通過的光波也在7--10um，所以一旦有人進入探測的范圍時，人體釋放的紅外通過部分鏡面聚焦，然后釋放電元，由于倆片電元接收的熱量也不相同，所釋放的熱釋電也不能相互抵消，要經(jīng)過信號處理才能正常輸出電壓信號。3.2HC-SR501介紹HC-SR501也是基于紅外技術(shù)的自動模板。其探頭具有高靈敏度、高可靠性和超低壓工作方式。（1）使用范圍①安全監(jiān)測產(chǎn)品②人體自動感應(yīng)產(chǎn)品③工業(yè)、工廠自動感應(yīng)控制等3.3總體原理設(shè)計圖前面對時鐘電路、復(fù)位電路、按鍵電路、指示燈和報警電路都做了一些簡單解釋和說明，大致設(shè)計出一個較為完整的總體電路設(shè)計圖，如圖3-1所示。圖3-1總體電路設(shè)計圖4硬件組裝與調(diào)試4.1元器件的選擇與測量本次設(shè)計的主要元器件有：STC89C52單片機、電容、電阻、按鍵、晶振、開關(guān)、電源、LED、紅外傳感器、導(dǎo)線等。這每一個元器件的都需要我們從各個渠道了解到其詳細資料，并了解其每個元器件的屬性特性然后才能進行焊接。這些元器件的型號大小數(shù)目主要從網(wǎng)上進行購買。在學校是學習焊接過程中老師經(jīng)常叮囑我們焊接元器件時需要注意其正負極性，和電容屬性的大小、芯片的引腳應(yīng)該怎么去分辨和細節(jié)，而電阻的大小可以直接通過讀取其色環(huán)就可以了解其大小，或者可以使用萬用表進行直接測量；電容和晶振的大小我們可以通過查看組件上本身標準去讀?。唤M件有些正負極可以通過觀察其引腳的長段去分辨，還有一些比較特殊的組件我們可以從網(wǎng)上插曲資料，或者咨詢同學或者老師得到準確的答案。4.2組件的焊接與組裝在電路的組裝過程中我們經(jīng)常采用直接焊接或者在面包板上插線這倆種方法，無論使用哪種方法，我們都應(yīng)該注意以下幾個方面。(1)組件回來后，全部對所有器件進行一遍測試，保證所要焊接元器件均合格。(2)對元器件的走向和電路組裝的方向都保持一致，然后在進行布線然后正確焊接。(3)安放元器件時應(yīng)先分辨清楚其正反向，做標志處的地方應(yīng)該處以方便觀察和方便檢測的位置。對于元器件的正負極問題；例如二極管、電容等，安裝的時候要特別注意其正負性，不然會直接導(dǎo)致實驗失敗，給后期上電帶來困擾。(4)為了前期工作不給后面檢查工作帶來不必要性的麻煩，我們可以根據(jù)每個模板或者不同電路模板，我們都選用不同顏色的電線，紅線作為正電源，藍線作為負電源，黑線作為接地線，黃線作為信號線。如果嫌棄麻煩也可以用一種導(dǎo)線也是可以的，但是不便于后期對電路的檢查。(5)在平時課堂中，老師教導(dǎo)我們在焊接連線到排版需要注意幾個事項，連線不能跨過集成板或者芯片上，必須從其周圍通過，同時線與線之間應(yīng)該做到不互相穿插重疊。(6)為了后期電路工作的正常與調(diào)試，要求地線后面必須連接到一起，形成一個公共點。為什么要正確的組裝和合理的去布局和走線，這樣不僅失整體電路美觀，主要方便我們自己后期檢查和調(diào)試、排除故障。如果布局是能制作一個手圖，那更能便利，是組裝過程更得心應(yīng)手。5相關(guān)軟件設(shè)計5.1程序運營流程圖根據(jù)上面的一些相關(guān)硬件的介紹和電路的基本分布之后，我們根據(jù)排版可以得到大概的流程，如圖5-1所示。圖5-1程序流程圖5.2報警程序當熱量傳感器檢測到人的紅外信號后，傳感器將檢測到的信號，轉(zhuǎn)換成了電信號輸出到單片機，單片機判斷并通過電路控制聲光報警電,程序就會保持循環(huán)從而達到一直報警的狀態(tài)，程序流程圖如圖5-2所示，報警程序代碼請參考附錄4.1。圖5-2報警程序流程圖5.3主程序在紅外報警器進入工作狀態(tài)后，報警器根據(jù)所檢測到的人體散發(fā)的紅外線，將所檢測到的信號傳輸給下一級到達單片機，單片機就會對輸入的信號進行運算處理并作出正確的判斷，主程序如流程圖如圖5-3所示，主程序代碼請參考附錄4.2。圖5-3主程序流程圖5.4手動按鍵設(shè)定程序手動按鍵程序是發(fā)揮各個按鍵實現(xiàn)其功能的一個程序，下圖5-4是手動按鍵設(shè)定程序流程圖，手動按鍵設(shè)定程序代碼請參考附錄4.3。圖5-4手動按鍵設(shè)定程序流程圖6結(jié)論伴隨著我國經(jīng)濟社會的高速發(fā)張，基礎(chǔ)措施在不斷的完善的過程中，治安環(huán)境以及公共場所的安全防范意識越來越高，對于電子電路技術(shù)的高速發(fā)展，現(xiàn)在犯罪也趨向智能化，犯罪手段也高級，所以為了保護區(qū)域安全，我們必須也采用現(xiàn)代化的報警技術(shù)。而這次的設(shè)計就是基于單片機的紅外防控報警器的設(shè)計，單片機21也是這次設(shè)計中最有代表性的一種。經(jīng)過本次設(shè)計的完成，讓我對51單片機有了更多的認識和對于編程指令類的知識得到了更好的鞏固，對于其他器件的使用也得到了進一步的加深。這次設(shè)計的過程中，通過把單片機的原理、編程程序、模板電路和數(shù)字電路等多門課程知識的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合在一起，通過數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用深化，將這些知識的到了更好的詮釋，且對于系統(tǒng)的設(shè)計、需求、論證、模板、程序、電路圖的繪制、及整個系統(tǒng)的調(diào)試過程中學到全盤掌控的奧義，也讓我積累了很多相關(guān)硬件、軟件設(shè)計學習經(jīng)驗。本次設(shè)計中由于時間和疫情的影響，在很多地方上都有著很多的不足之處，但在以后的工作中，我會更嚴格的要求自己，在這次畢業(yè)設(shè)計的完成之后，我會在這個基礎(chǔ)上嘗試的進行擴展功能，比如加上智能化，在有人接觸到報警器的時候，會通過一定的方式把這個報警信息傳送給主人，更好的提高這次報警器的使用范圍。參考文獻[1]吳政江.單片機控制紅外線防盜報警器[J].錦州師范學院學報,2001.[2]宋文緒.傳感器與檢測技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2004.[3]唐桃波,陳玉林.基于AT89C51的智能無線安防報警器[J].電子設(shè)計應(yīng)用,2003[4]薛均義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計算機及其應(yīng)用[M].西安交通大學出版社,2005.[5]徐愛鈞,彭秀華.單片機高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計[M].北京航空航天大學出版社,2006.[6]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M].北京:高等教育出版社,2004.[7]張毅剛、彭喜元、彭宇.單片機原理及應(yīng)用(第2版)高等教育出版社(2010-05出版)[8]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)(第3版).清華大學出版社(2010-05出版)[9]李廣弟、朱月秀、冷祖祁.單片機基礎(chǔ)北京航空航天大學出版社(2007-06出版)[10]柴鈺.單片機原理及應(yīng)用.西安電子科技大學出版社(2009-02出版)[11]李華主編.MCS－51單片機實用接口技術(shù).北京航空航天大學出版社，1993[12]何立民.單片機應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學出版社，1996[13]涂時亮等.單片機軟件設(shè)計藝術(shù).重慶：科學文獻出版社重慶分社，1987[14]MotorolaINC.MC68HC11ReferenceManual，1991[15]錢曉軍.家庭無線智能防盜報警系統(tǒng)[J].安防科技,2003年07期附錄附錄1表1系統(tǒng)使用硬體組件清單本論文系統(tǒng)使用硬體組件如下附錄1表1所示附錄1表1序號名稱數(shù)量1STC89C5212單片機座子1312M晶振1430pF電容25電解電容10uF16電阻1K47電阻10K18輕觸開