1、 南京信息职业技术学院 毕业设计论文 作者 学号 系部 电子信息学院 专业 无线电专业 题目 家用防盗报警器的设计 指导教师 评阅教师 完成时间： 毕业设计 (论文 )中文摘要 (题目 )： 家用防盗报警器的设计 摘要 ： 现时社会治安问题严峻，各种入室抢劫、偷盗事件时有发生，治安问题更加突出。为了防护自己，越来越多的家庭采用智能防盗报警产品。防盗报警系统是利用探测器装置对建筑物内外重点地点和区域进行布防，探测。当探测器 探测到非法入侵，报警器工作状态变为报警状态，产生报警声，并显示出事位置。本红外线发射电路都是采用脉冲调制式，红外接收电路首先将接收到的红外 光转换为电信号，并进行放大和解调出
2、用于无线发射电路的调制信号。当无人遮挡红外光时，锁相环输出低电平，报警处于监控状态；一旦有人闯入便遮挡了红外光，则锁相环失效，输出高电平，驱动继电器接通无线发射电路，监控室便可接收到无线报警信号，并可区分报警地点。本系统以 AT89C51 单片机为核心，主要由红外遥控发射器和 AT89C51 单片机控制的红外接收电路以及报警输入检测电路、输出控制电路构成。 关键词 ： 锁相环；红外遥控发射器； AT89C51 单片机 毕业设计 (论文 )外文摘要 Title : Household anti-theft alarm system design Abstract: Current social
3、security problem is severe, 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 insid
4、e area of protection, place 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 infrar
5、ed signal, and converting 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,
6、the output level, drive relay 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
7、circuit, output control circuit constitutes. keywords: Phase locked loop; Infrared remote control transmitter; AT89C51 目录 1 引言 . 5 2 设计相关技术介绍 . 6 2.1 单片机 AT89C51 . 6 2.1.1 主要元器件介绍 . 6 2.1.2 管脚说明 . 7 2.2 红外线防盗报警器 . 9 2.3 红外对射式探测器 . 9 2.4 传感器 . 9 3 方案设计与论证 . 10 3.1 电源电路 . 10 3.1.1 主要元器件介绍 . 11 3.2 震动探
8、头和门窗红外传感阵列以及报警处理电路 . 12 3.3 报警电路 . 13 3.4 显示电路 . 14 3.5 系统电路图 . 16 4 软件设计 . 16 结论 . 17 致谢 . 18 参考文献 . 18 1 引言 本系统以 AT89C51 单片机为核心，主要由红外遥控发射器和 AT89C51 单片机控制的红外接收电路以及报警输入检测电路、输出控制 电路构成。系统具有设计简单、成本低廉、可靠性高的特点，如图 1-1所示 图 1-1 家用防盗报警器结构框图 数据处理的任务由单片机 AT89C51 完成，实现对红外遥控发射器组成的门窗红外传感阵列及震动探头进行循环扫描，并控制报警信号处理电路作
9、出相应状态处理，如果有报警信号的话，延时 1 2 秒再对该端口进行一次扫描确保真的有险情时立即发出报警信号，控制报警电路报警，同时通过数码显示单元显示具体的探头位置，另外该设备有两套独立电源供电系统，平时正常工时 以市电 220交流供电，一旦有人为切断 220V 时，断电提示单元发出告警信号给单片机由单片机控制报警电路报警并同时切换内部电池供电系统供电保证系统的正常工作。复位电路用于确认报警并作出相应的处理后解除报警，使电路从新初始化到检测状态继续监测。 用 AT89C51作 CPU，其内部有 256byte的 RAM及 8kbyte 的 EEPROM，可满足本系统多功能的需要，采用单片机控制
10、技术，对于系统功能的多样化，智能化起着关键性的作用。 红外传感器阵列，主要由红外探测器组成，震动探头由震动传感器组成，探测器通过线路防断路短路 接口电路与单片机相连，当探测器与单片机相通的线AT89C51 断电提示 门窗红外 传感阵列 震动探头 数码管显示 报警电路 复位电路 报警 信号 处理 电路 电源 路被断开或被短接时，由单片机检测出并发出事故报警信号，同时通过数码管显示。 显示电路由两个 7 段数码管组成，用来提示用户哪个位置出现问题。 报警装置由蜂鸣器组成，用来提示用户出现异常情况。 电源由市电和备用蓄电池两部分组成。在正常情况下，市电通过整流、滤波、稳压后向报警系统提供直流电源 ,
11、 并且向蓄电池自动稳流充电。当市电出现故障，则蓄电池自动投入使用，以保证报警系统能正常工作，同时向外界发送电源故障预警息。 2 设计相关技术介绍 2.1 单片机 AT89C51 2.1.1 主要元器件介绍 单片机主控电路的主要元件是 AT89C51，其外型如图 2-1所示。 AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 MCS-51 指令系统，片内置通用 8位中央处理器和 Flash
12、存储单元，内置功能强大的微型计算机的 AT89C51 提供了高性价比的解决方案。 AT89C51 是一个低功耗高性能单片机， 40 个引脚， 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）端口，同时内含 2个外中断口， 2 个 16 位可编程定时计数器 ,2个全双工串行通信口， AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。 图 2-1 AT89C51 外型图 2.1.2 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，
13、每脚可吸收 8TTL 门流。当P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。 P0能够用于外部程序数据存 储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8位双向 I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一
14、个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4个 TTL 门电流，当 P2 口 被写“ 1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2 口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。在给出地址“ 1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出
15、 4个 TTL门电流。当 P3 口写入“ 1”后，它们被内部上拉为 高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 2-1所示： 表 2-1 P3 口备选功能 管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口
16、同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE只有 在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引
17、脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间， 此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
18、 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 2.2 红外线防盗报警器 红外线报警器分主动式和被动式两种。主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。红外线报警器对温度敏感 ,温度越高的物体辐射出的 红外线越强 ,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时 ,就触发反警。 2.3 红外对射式探测器 红外对射探测器全名叫“光束遮断式感应器”（ Photoelectric Beam Detec
19、tor，也称红外线探测器，其基本的构造包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、 LED 指示灯等。其侦测原理乃是利用红外线经 LED 红外光发射二极体 ,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离 ,由受光器接受。当光线被遮断时就会发出警报。红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去会形成圆锥体光束。 2.4 传感器 国家标准 GB7665-87 对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处
20、理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 “传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用 “换能器 Transducer”来称谓“传感器 Sensor”。 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如 压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。向传感器提供 15V
21、电源，激磁电路中的晶体振荡器产生 400Hz 的方波，经过 TDA2030 功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器 T1 从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到 5V 的直流电源，该电源做运算放大器 AD822 的工作电源；由基准电源 AD589 与双运放 AD822 组成的高精度稳压电源产生 4.5V 的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及 V/F 转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的 mV级的应变信号通过仪表放大器 AD620 放大成 1.5v 1v 的强信号，再通过 V/F 转换器 LM131变换成频率信号
22、，通过信号环形变压器 T2 从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为 TTL 电平 ,既可提供给专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动 -静环之间只有 零点几毫米的间隙，加之传感器轴上部分都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 3 方案设计与论证 3.1 电源电路 从图 3-1可知，无论是 AT89C51 单片机工作电源、二极管还是数码管的驱动，都要用到 +5V 的直流电源，所以，一个稳定的、持续的 +5V 直流电源对本系统十分重要。本系统 运用桥式整流电路，将交流转换为直流，为各部分电路提供恒定的 +5V 直流。模拟部分和数字部分分别采用一个独立的稳压管供电，保证电路的稳定性和抗干扰，其电路如图 3-1 所示。
