1、南京信息職業技術學院 畢業設計論文作者 學號 系部 電子信息學院 專業 無線電專業 題目 家用防盜報警器的設計 指導教師 評閱教師 完成時間： 畢業設計(論文)中文摘要(題目)：家用防盜報警器的設計摘要：現時社會治安問題嚴峻，各種入室搶劫、偷盜事件時有發生，治安問題更加突出。為了防護自己，越來越多的家庭采用智能防盜報警產品。防盜報警系統是利用探測器裝置對建筑物內外重點地點和區域進行布防，探測。當探測器探測到非法入侵，報警器工作狀態變為報警狀態，產生報警聲，并顯示出事位置。本紅外線發射電路都是采用脈沖調制式，紅外接收電路首先將接收到的紅外光轉換為電信號，并進行放大和解調出用于無線發射電路的調制信

2、號。當無人遮擋紅外光時，鎖相環輸出低電平，報警處于監控狀態；一旦有人闖入便遮擋了紅外光，則鎖相環失效，輸出高電平，驅動繼電器接通無線發射電路，監控室便可接收到無線報警信號，并可區分報警地點。本系統以at89c51單片機為核心，主要由紅外遙控發射器和at89c51單片機控制的紅外接收電路以及報警輸入檢測電路、輸出控制電路構成。關鍵詞：鎖相環；紅外遙控發射器；at89c51單片機畢業設計(論文)外文摘要title : household anti-theft alarm system design abstract: current social security problem is sever

3、e, all sorts of home invasion robbery, theft incidents, public security problem become more prominent. in order to defend themselves, more and more families to use intelligent anti-theft alarm products. anti-theft alarm system is to use of buildings on the probe device inside area of protection, pla

4、ce and detection. when the probe detected illegal invasion, alarm working state into alarm condition, produce alarm sound, and display the crash position.the infrared emission circuit are using pulse adjustable type, infrared receiving circuit will first receives the infrared signal, and converting

5、amplification reconciliation for wireless transmitting circuit accesses the modulation signal. when no one block infrared, and phase lock loop output low level, alarm in monitoring state; once someone broke into then blocked infrared, criterion and phase lock loop failure, the output level, drive re

6、lay through high launch circuit, monitoring room wireless will receive wireless alarm signal, and can distinguish alarm site. this system to at89c51, mainly consists of infrared remote transmitters and at89c51 control of infrared receiving circuit and alarm input detection circuit, output control ci

7、rcuit constitutes.keywords: phase locked loop; infrared remote control transmitter; at89c51目錄1 引言52 設計相關技術介紹62.1 單片機at89c5162.1.1 主要元器件介紹62.1.2 管腳說明72.2 紅外線防盜報警器92.3 紅外對射式探測器92.4 傳感器93 方案設計與論證103.1 電源電路103.1.1 主要元器件介紹113.2 震動探頭和門窗紅外傳感陣列以及報警處理電路123.3 報警電路133.4 顯示電路143.5 系統電路圖164 軟件設計16結論17致謝18參考文獻181

8、 引言本系統以at89c51單片機為核心，主要由紅外遙控發射器和at89c51 單片機控制的紅外接收電路以及報警輸入檢測電路、輸出控制電路構成。系統具有設計簡單、成本低廉、可靠性高的特點，如圖1-1所示at89c51斷電提示門窗紅外傳感陣列震動探頭數碼管顯示報警電路復位電路報警信號處理電路電源 圖1-1 家用防盜報警器結構框圖數據處理的任務由單片機at89c51完成，實現對紅外遙控發射器組成的門窗紅外傳感陣列及震動探頭進行循環掃描，并控制報警信號處理電路作出相應狀態處理，如果有報警信號的話，延時12秒再對該端口進行一次掃描確保真的有險情時立即發出報警信號，控制報警電路報警，同時通過數碼顯示單元

9、顯示具體的探頭位置，另外該設備有兩套獨立電源供電系統，平時正常工時以市電220交流供電，一旦有人為切斷220v時，斷電提示單元發出告警信號給單片機由單片機控制報警電路報警并同時切換內部電池供電系統供電保證系統的正常工作。復位電路用于確認報警并作出相應的處理后解除報警，使電路從新初始化到檢測狀態繼續監測。用at89c51作cpu，其內部有256byte的ram及8kbyte 的eeprom，可滿足本系統多功能的需要，采用單片機控制技術，對于系統功能的多樣化，智能化起著關鍵性的作用。紅外傳感器陣列，主要由紅外探測器組成，震動探頭由震動傳感器組成，探測器通過線路防斷路短路接口電路與單片機相連，當探測

10、器與單片機相通的線路被斷開或被短接時，由單片機檢測出并發出事故報警信號，同時通過數碼管顯示。顯示電路由兩個7段數碼管組成，用來提示用戶哪個位置出現問題。報警裝置由蜂鳴器組成，用來提示用戶出現異常情況。電源由市電和備用蓄電池兩部分組成。在正常情況下，市電通過整流、濾波、穩壓后向報警系統提供直流電源, 并且向蓄電池自動穩流充電。當市電出現故障，則蓄電池自動投入使用，以保證報警系統能正常工作，同時向外界發送電源故障預警息。2 設計相關技術介紹2.1 單片機at89c512.1.1 主要元器件介紹單片機主控電路的主要元件是at89c51，其外型如圖2-1所示。at89c51是一個低電壓，高性能cmos

11、 8位單片機，片內含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（perom）和128 bytes的隨機存取數據存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準mcs-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和flash存儲單元，內置功能強大的微型計算機的at89c51提供了高性價比的解決方案。at89c51是一個低功耗高性能單片機，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時內含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，at89c51可以按照常規方法進行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲器結合在一起，特別是

12、可反復擦寫的flash存儲器可有效地降低開發成本。圖2-1 at89c51外型圖2.1.2 管腳說明vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流

13、，這是由于內部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。p2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內部

14、上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如表2-1所示：表2-1 p3口備選功能管腳備選功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外部中斷0）p3.3/int1（外部中斷1）p3.4t0（記時器0外部輸入）p3.5t1（記時器1外部輸入）p3.6/wr（外部數據存儲器寫選通）p3.7/rd（外部數據存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst

15、：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執行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行狀態ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選

16、通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現。/ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內部鎖定為reset；當/ea端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。2.2 紅外線防盜報警器紅外線報警器分主動式和被動式兩種。主動式紅外線報警器，是報警器主動發出紅外線，紅外

17、線碰到障礙物，就會反彈回來，被報警器的探頭接收。如果探頭監測到，紅外線是靜止不動的，也就是不斷發出紅線線又不斷反彈的，那么報警器就不會報警。當有會動的物體觸犯了這根看不見的紅線的時候，探頭就會檢測到有異常，就會報警。紅外線報警器對溫度敏感,溫度越高的物體輻射出的紅外線越強,當感應到環境中存在高出背景強度的輻射時,就觸發反警。2.3 紅外對射式探測器紅外對射探測器全名叫“光束遮斷式感應器”（photoelectric beam detector，也稱紅外線探測器，其基本的構造包括瞄準孔、光束強度指示燈、球面鏡片、led指示燈等。其偵測原理乃是利用紅外線經led紅外光發射二極體,再經光學鏡面做聚焦

18、處理使光線傳至很遠距離,由受光器接受。當光線被遮斷時就會發出警報。紅外線是一種不可見光，而且會擴散，投射出去會形成圓錐體光束。2.4 傳感器國家標準gb7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。“傳感器”在新韋式大詞典中定義為：“從一個系統接受功率，通常以另一種形式將功率送到第二個系統中的器件”。根據

19、這個定義，傳感器的作用是將一種能量轉換成另一種能量形式，所以不少學者也用“換能器transducer”來稱謂“傳感器sensor”。傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。向傳感器提供15v電源，激磁電路中的晶體振蕩器產生400hz的方波，經過tda2030功率放大器即產生交流激磁功率電源，通過能源環形變壓器t1從靜止的初級線圈傳遞至旋轉的次級線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電

20、路得到5v的直流電源，該電源做運算放大器ad822的工作電源；由基準電源ad589與雙運放ad822組成的高精度穩壓電源產生4.5v的精密直流電源，該電源既作為電橋電源，又作為放大器及v/f轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測得到的mv級的應變信號通過儀表放大器ad620放大成1.5v1v的強信號，再通過v/f轉換器lm131變換成頻率信號，通過信號環形變壓器t2從旋轉的初級線圈傳遞至靜止次級線圈，再經過外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的扭矩成正比的頻率信號，該信號為ttl電平,既可提供給專用二次儀表或頻率計顯示也可直接送計算機處理。由于該旋轉變壓器動-靜環之間只有零

21、點幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內，形成有效的屏蔽，因此具有很強的抗干擾能力。有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數傳感器是以物理原理為基礎運作的。化學傳感器技術問題較多，例如可靠性問題，規模生產的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。3 方案設計與論證3.1 電源電路從圖3-1可知，無論是at89c51單片機工作電源、二極管還是數碼管的驅動，都要用到+5v的直流電源，所以，一個穩定的、持續的+5v直流電源對本系統十分重要。本系統運用橋式整流電路，將交流轉換為直流，為各部分電路提供恒定的+5v直流。模擬部分和數字部分分別采用一

22、個獨立的穩壓管供電，保證電路的穩定性和抗干擾，其電路如圖3-1所示。圖3-1 單片機所用的電源電路3.1.1 主要元器件介紹db為全波整流電橋，其內部結構如圖3-2所示。圖3-2 整流橋示意圖其工作原理如下：電橋1、3端接交流電源，2、4為支直流輸出端。當某一時刻，交瞬時值為上+下-（即1端為+，3端為-），電流從1端輸入，經1、2間的二極管到2端，再經2、4端的負載流到4端，然后經3、4間的二極管流回交流負端；同理，電流從3端流入，從1端流回交流負端從接口j1輸入的9v左右的交流電壓（波形如圖3-3所示），經全波整流電橋db整流后，得到一幅值為0-8v左右的波動直流（如圖3-4所示）。這一波

23、動的直流經c1、c2、c3濾波后，得到一較平穩的直流，再經 lm7805穩壓為+5v，c4再次濾波后，得到穩定的+5v直流電流（如圖3-5所示），為系統無線電接收發模塊和解碼芯片pt2272路供電。q1為繼電器驅動管，當其基極接收到解碼芯片的高電平時，繼電器吸合，k1接電壓經7805穩壓后為at89c51開機供電。圖3-3交流電壓 圖3-4波動電流 圖3-5直流電流3.2 震動探頭和門窗紅外傳感陣列以及報警處理電路紅外探頭：安裝在室內的入口處、樓梯入口位置，采用先進的脈沖計數技術，大大降低了誤報率，并且有低壓顯示功能。主要用于非法歹徒入侵時空間探測報警。在指定探測區域內，一旦有人體移動的紅外輻

24、射被測器感應后，立即對主機發射編碼信號。對射型紅外線傳感器和反射式紅外線傳感器是一對紅外線發射接收管經過電路變換成開關信號后的成品，其內部集成了放大電路，有pnp和npn常開常閉輸出或者電壓上下拉輸出。反射式紅外線傳感器又分為漫反射和回歸反射型。紅外線發射接收對管,就是一對獨立的單個器件組合。有些人也叫光電傳感器或光電開關。 紅外線探頭是感應紅外線的傳感器，分人體紅外線傳感器和溫度紅外線傳感器多種震動探頭：安裝在玻璃上，當發生破窗入室時，即觸發主機報警 振動探測器采用振動、觸動、移動式全方位探測原理。一旦振動，自動輸送信號給主機，立即報警。 提供24小時的周界防護，對受保護物作24小時監察可防

25、止企圖通過暴力（鉆、打擊、鋸 等）進入保護門、窗或屋頂等等。普遍應用于：門窗、保險柜、金庫、金庫門、自動柜員機、夜庫/夜間保險柜、墻上、屋頂、設備，文件柜,電動申縮門等等 。高品質感應組件保證了使用壽命及性能。長壽命,高性價比。振動靈敏度分三擋：高，中，低。自由改變靈敏度，有效防止誤報警。兼容性強，可以和多種主機兼容。安裝說明：1、無線振動探測器貼在或安裝在任何物體上，垂直水平安裝。只要有人碰到此物體，則無線振動探器發射無線報警信號給報警主機而進行報警，發射報警距離最大可達150米。2、振動探測器靈敏度分三擋：高（h）、中（m）、低（l），安裝之前請打開后蓋, 可以看到h、m、l三擋，拔出中間

26、的振動探測柱重插，振動靈敏度立即可調，垂直在上的字母就是當前的靈敏度。3、可用于任何物體的振動探測報警，如：門和窗防撬、防破壞；露天貨物防盜、防劫；汽車和摩托車防撬、防盜。報警信號處理放大電路如圖3-6所示。當震動傳感器發生作用時，其電阻將會發生變化，通過運算放大器的6腳電壓將會發生變化。圖3-6 報警信號處理放大電路3.3 報警電路由于由單片機的發出的電壓信號非常微弱，因此，需要將其放大，才能帶動蜂鳴器使其工作。r8用一個滑動變阻器使這個電壓信號的放大倍數可調，此報警電路的輸入引腳由單片機的p2.2控制。在軟件設計中，當采集到發生盜竊時候，令p2.2=1則可實現蜂鳴器報警，如圖3-7所示。

27、圖3-7 報警電路圖3.4 顯示電路顯示電路主要的作用是當發生入室偷盜時，會顯示到底是哪個部位發生了偷盜，給以提示主人。比如小偷是從窗進入時候4個一起顯示1，從門進入時候就顯示2，其他部分發生故障就顯示3等等。數碼管的選擇動態顯示，實質上就是各個不同的led顯示器按照一定的順序輪流顯示。它利用了人眼的“視覺暫留現象”，只要多個led顯示器的選通掃描速率足夠快，人眼就覺察不到數碼管的閃爍現象。動態掃描方式的所有led段選線并聯在一起，只由一個8位的i/o 口控制，而各個led的位選線則由另外一組i/o 口控制。動態led顯示方式的優點是功耗較低，占用cpu i/o 線少，外圍接口簡單，本系統便是

28、采用了動態led顯示方式。a/d轉換器用于實現模擬信號到數字信號的轉換器（analog to digital converter 簡稱adc）是將輸入模擬信號轉變成數字信號。信號輸入端可以是傳感器（sensor）或者轉換器（transducer）的輸出，而adc輸出的數字信號可以提供給微處理器，以便更廣泛的應用。按轉換原理可分為四種：即計數式a/d轉換器、雙積分式a/d轉換器、逐次逼近式a/d轉換器和并行式a/d轉換器。目前最常用的是雙積分式和逐次逼近式。雙積分式a/d轉換器的主要優點是轉換精度高、抗干擾性能、價格便宜；但轉換速度較慢。因此這種轉換器主要用于速度要求不高的場合。另一種常用的a/

29、d轉換器是逐次逼近式a/d轉換器是一種速度較快精度較高的轉換器。其轉換時間大約在幾百微秒之間。根據這次設計要求、及制作的5v電源，adc0804a/d轉換器完全滿足要求。adc0804a/d轉換器單路通道，價格便宜，它是八位一通道逐次逼近式a/d轉換器，cmos工藝，只可對1路模擬信號實現采集，由于adc0804a/d轉換器具有三態輸出鎖存器及適應微機控制的各種邏輯電路，因此用于微機接口十分簡單。adc0804電壓輸入與數字輸出的關系如表3-1所示：表3-1 adc0804電壓輸入與數字輸出的關系十 六進 制二 進制 碼與滿刻度的比率相對電壓值2.56v高4位字節低4位字節高4位字節低4位字節

30、f111115/1615/2564.8000.300e111014/1614/2564.4800.280d110113/1613/2564.1600.260c110012/1612/2563.8400.240b101111/1611/2563.5200.220a101010/1610/2563.2000.200910019/169/2562.8800.180810008/168/2562.5600.160701117/167/2562.2400.140601106/166/2561.9200.120501015/165/2561.6000.100401004/164/2561.2800.080

31、300113/163/2560.9600.060200102/162/2560.6400.040100011/161/2560.3200.020000000000例如：vin=3v，由表3-1可知2.8800.1203v。 7447十進制譯碼顯示邏輯表，詳細情況如表3-2所示：表3-2 7447是譯碼顯示邏輯表輸入端輸出端dcbaabcdefg0000llllllh0001hllhhhh0010llhllhl0011llllhhl0100hllhhll0101lhllhll0110hhlllll0111hhhllll1000lllllll1001lllhhll表3-2所示為7447是譯碼顯示邏

32、輯表，他的輸入和輸出是一一對應的，例如當輸入abcd為0000，則輸出為abcdefg為llllllh，當輸入abcd為hllh時候，則輸出為lllhhll，對應也就是十進制9。3.5 系統電路圖 系統電路圖如圖3-8所示。圖3-8 家用防盜報警系統電路圖4 軟件設計系統用單片機對布測點進行檢測，出現盜情時，由單片機發出報警信號。整個系統的功能是由硬件電路配合軟件來實現的，當硬件基本定型后，軟件的相應子程序模塊就大體定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監控軟件（主程序），它是整個控制系統的核心，專門用來協調各執行模塊和操作者的關系。二是執行軟件（子程序），它是用來完成各種實質性的功能如測量、計算、顯示、通訊等，每一個執行軟件也就是一個小的功能執行模塊。這是將各執行模塊一一列出，并為每一個執行模塊進行功能設定和接口定義。系統程序流程圖如圖4-1所示：yn是否檢