1、 本科毕业设计 （ 20 届） 单片机控制家居防盗报警器设计 所在学院 专业班级 通信工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 1 - 摘 要 随着单片机应用的普及，单片机芯片的价格也越来越便宜，许多设计者开始用单片机来设计一些常见的电路。使用单片机设计电 路可以做到 :硬件投入少、电路简洁、性能可靠、扩展性好等诸多优点。加上各种网络通信技术，传感技术的迅猛发展，利用单片机设计的产品也越来越智能化。本文既是采用 AT89C51 单片机控制，红外探测器、门磁、窗磁负责现场附近的信号采集与传送，外围设备接收单片机指令来报警设计的一种适用于主人在家睡眠状态下的居家防盗报警系统。此系
2、统具有很高的性价比和很好的扩展性。设计实现的功能包括：报警器在开机时会检查各传感器工作状态并提示用户；根据门磁窗磁红外以及灯光传感器信号来判断是否有人非法潜入；根据入侵的方式和位置采取不同的报警 方式并且能够与主人在室内活动的情形区别开来。 关键词： 单片机； AT89C51； 报警器；传感器 - 2 - Abstract With the popularization of single-chip microcomputer application, the chips price also increasingly cheap. Many designers started using s
3、ingle-chip microcomputer to design some common circuit. Using microcontroller hardware circuit can do: less input, simple circuit, reliable performance, scalability, good, and many other advantages. Add various kinds of network communication technology, sensing technology rapid development, using si
4、ngle chip computer design products also more and more intelligent. This thesis proposed a design of a security alarm system, in which AT89C51 single-chip microcomputer control, infrared detector, gate magnetism, and window magnetic are used. This system possesses low price and good expansibility. De
5、signing and implementation of functions include: the alarm on each sensors will check working condition and prompt the user; According to the door magnetic window light sensor signal magnetic infrared and to judge whether anyone illegally infiltrate; According to the invasion and the way position ta
6、ke different alarm mode and it can with host in indoor activity distinguishes the situation. Keywords: MCS-51； AT89C51 ； alarm； sensor - 3 - 目 录 1 引言 .1 2 总体设计 .2 3 系统各部分设计 .4 3.1 硬件系统的组成 和设计思路 .4 3.1.1 电源模块 .4 3.1.2 信号采集模块 .5 3.1.3 报警模块 .6 3.1.4 单片机主控模块 .7 3.2 电路元件的选择 .10 3.2.1 AT89C51 单片机的介绍与选择 .1
7、0 3.2.2 红外报警技术简介 . 11 3.2.3 门磁的介绍与选择 . 11 3.2.4 LM324 芯片介绍 .12 3.2.5 ISD1420 芯片介绍 .13 4 控制系统的软件实现 .14 主程序的设计 .14 5 系统调试与测试结果分 析 .16 5.1 仿真软件介绍 .16 5.2 仿真过程 .16 5.3 测试结果分析 .16 6 工作总结 .17 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附录 2 程序代码 .21 - 1 - 1 引言 改革开放以来，随着我国国内生产总值的稳定而快速 的增长，人们的生活水平有了很大程度的提高。正是雄厚的经济基础决定上层建筑，政治基本昌明，科学技术
8、不断进步。然而，由于地区差异和地理资源的分布不均，导致了社会经济发展的不平衡，城乡收入差距进一步拉大，流动人口迅速增加，以及社会保障制度的不健全导致了社会的不稳定因素进一步增多。盗窃，抢劫，贩毒，走私案例日渐增多，人民的生活收到了一定程度的影响。据统计，自 1998 年至 2001 年四年期间，由公安部门移送宁波市江北区人民检察院审查起诉的盗窃案件，占该院同期审查起诉案件总数的 45.75。据资料显示，“最近 15 年，在丹 麦盗窃罪增加了，盗窃案件占犯罪总数的 96.6 1。盗窃犯罪严重侵害了相关当事人的合法权益，影响了社会的安定。人们越来越渴望有一个安全，舒适，方便，高效的工作与生活环境。
9、进入 21 世纪以后，我国居民小区建筑行业发展迅速，家庭安防呈现出了巨大的市场潜力。近年来全国城镇建筑拔地而起，开发总量相当大，并且以较快速度增长，如此之快的建造速度，和相对滞后的建筑安全配套设施之间无疑会造成巨大的安全隐患。所以，今天的家庭安防设备开发存在广阔的市场和光明的前途。 目前，绝大部分的防盗系统都是针对居民门窗进入室内行窃的，而且 绝大部分用户都会安装上防盗门。然而，家用防盗系统除了有防盗门功能之外，还必须同时具备防止盗贼破窗而入的功能。 - 2 - 2 总体设计 2.1 单片机控制家居报警器研制总体方案及原理 经过揣测盗贼行窃的方式得出，盗贼行窃时只有两种方式入室，一种是“破门”
10、，另一种是“破窗”。其特点如下： 破门：窃贼破门的方法一般只有两个方法，其一是随身携带大量的钥匙或其他开锁工具，用试探的方法开门而不破坏门锁；其二，采用暴力的方式破门，此时一般采用的方法是撬门，门变形以后锁自然打开。 破窗：此类方法一般采用在夜间或者主人外出的时间里。因此，只要检测非正常开窗，就能检测出是否有盗贼入室。然而破窗也需要经过几个步骤： 逐渐靠近窗； 破开窗户； 进入室内行窃。 然后，深入了解了家庭防盗产品现状，我发现现在的防盗产品种类很多，但大部分采用无线探测技术和自动控制技术实现。当有非法入侵时，系统只会发出声、光、电等报警信号，还有一些可以实现向外报警的系统大多采用的是电话语音
11、报警。无线探测器 供电系统缺电，低电时没有有效地进行信息传递使得探测器的探测距离变短或是不工作而产生漏报误报。由于主机和探测器都是用无线编码方式设置编码又重复造成主机和探测器重码导致误报。门磁是大家公认的最好的低噪声传感器类型 2， 5, 磁通门传感器的性能一般从其灵敏度、功耗、稳定性、噪声、复现性、准确性几个方面来衡量。影响它们的因素主要包括传感器的几何因素和磁性因素。因此为了避免盗贼入室前先破坏窗磁的磁性，所以要结合红外探测器布防，当靠近窗之前，红外探测器发射红外线，并采集红外线的反射情况，当有盗贼靠近时，反射回来的红外 线被红外接收器接收并传给单片机，为了防止红外线反射因为风吹草动的情况
12、，这时窗磁就派上用场了。这样多探测器同时布防不仅避免了由于供电不足而导致误报漏报的情况，提高报警的准确性。而且比起无线设备，成本低了许多。又由于红外探测器抗干扰能力有限，采取多种探测器布防，实现功能的互补，这样还可以增加不法分子实施盗窃的难度。本次设计主要在室内安装红外探测 2 个，窗户安装一个窗磁，做为报警的判定。 通过红外探测器和窗磁的结合布局，单片机结合红外探测信号和门磁信号结合起来判断报警的级别。当盗贼靠近窗前时，探测室外的红外探测器检 测，并结- 3 - 合窗磁，当窗磁被打开，则电平会被改变，这样单片机发出报警指令。启动ISD1420 芯片，播放录音。若室内红外探测器也检测到敌情，则
13、采用另一种报警方式，打开电灯。并在主人卧室安装扬声器，提醒主人。 根据盗贼行窃方式和目前相关安防技术的情况，基于单片机的家居防盗报警器系统总体框图如图 2-1所示。此次设计分为四个部分，他们分别是：主控模块，由 AT89C51 单片机实现报警的主控部分，单片机设计包括上电按键复位，时钟部分；信息采集模块，由 PIS-209s 线红外探测器、窗磁负责信号的采集，采集到的信号经过 LM324 芯片多级放大，传给单片机；然后单片机信号经 ISD1420 芯片处理，然后采取相应的报警方式。报警模块，外围控制电路实现报警应答部分，主要是通过安装继电器，通过继电器压发生变化吸合来控制家电，比如打开电灯，电
14、视等。报警部分还采用美国 ISD 公司的 ISD14206语音芯片作为语音报警，这样的目的是为了在盗贼还没有入室前通过播放录制好的语音吓跑窃贼。 采用 AT89C51 为核心的单片机控制，利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO 端口，及其控制的准确性，实现的声光报警功能。不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩 展功能，不但能实现基本的声光报警功能，还能添加调电存储、声光提示甚至添加短信通知主人， GSM 拨号报警，遥控控制等功能。 2.2 本设计通过软件与硬件的设计，实现以下最基本的要求： （ 1）用单片机控制编程与实现 （ 2）门磁，窗磁，红外传感器采集信息 （ 3）开机时要检查各传感器
15、工作状态并提示。 （ 4）能够主动布防和撤防，排除主人开关窗的情形。 主 控 模 块A T 8 9 C 5 1 单片 机信 号 采 集 模 块复 位 电 路电 源 模 块报 警 控 制 电 路 （ 扬声 器 报 警 ）照 明 控 制 电 路 （ L ED 模 拟 ）G S M 拨 号 报 警 电 路（ 扩 展 ）I S D 1 4 2 0 语 音播 放键 盘 图 2-1 基于单片机的居家防盗报警系统总体框图 - 4 - 3 系统各部分设计讲解 3.1 硬件系统的组成和设计思路 本系统硬件主要有四大模块组成：电源模块，信息采集模块、单片机控制模块和报警模块。用门磁，红外线传感器采集信息，在具体实
16、现的时候是在电路中接门磁，通过开关模拟门磁的断开过程；以单片机来控制， ISD1420 语音芯片结合扬声器， LED 灯作为报警部分。电源模块通过对 220V 交流点进行降压整流，最终得到 12V 和 5V的直流电压。信息采集模块主要应用红外探测技术和磁通门技术采集信息，通过 由发射端主动发射多束红外光线，在接收到红外线射束时，形成红外的网状，并进入防卫状态，当防卫射束被完全阻断超 过 设定时限 时，接收端的蜂鸣器会产生现场提示音，报警信号输出电路即向主机发 送请求 报警信号。 门磁探测器安装在房门上，房门被打开超过 1CM，探测器就会通知主机打开警号并报警； 门磁探测器安装在窗户上，窗户被拉
17、开超过 1CM，探测器 将信号经过信号放大电路放大后传给单片机 ； 单片机作为主控模块，根据红外探测器和门磁发来的信号进行组合判断，单片机响应中断后，读出报警信号，通过控制器控制外围电路进行相应的声光报警，报警的信号要先经过 ISD1420 芯片控制后让扬声器报警，将主人唤醒，并将电灯打开。还播放提前录制的语音以便吓 跑盗贼。与此同时，还可以扩展通过电话线向主人发送提前写好的短信，或通过接通市话报警。 3.1.1 电源模块 电源电路：图 3-1 所示为电源模块的电路图，交流电源经过 1A 的熔断器 FU通过变压器 T降压， UC 整流后由 LM7812 和 LM7806 稳压获得 12V 和
18、5V 的直流电源。 LM7812 是指三段稳压集成电路 IC 芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。 - 5 - 图 3-1 电源电路图 3.1.2 信号采集模块 信号采集通过在室外安装 PIS-209S 红外探测器，窗上安装窗磁，室内安装红外探测器，作为信息的采集装置。如图 3-2 红外探测器的电路图。如图 3-3是门磁的电路图。 图 3-2 红外线探测器电路图 - 6 - 图 3-3 门磁的电路图 3.1.3 报警模块 报警模块分为 LED 报警和 ISD420 播放语音报警。 LED 报警和语音报警如图 3-4，图 3-5 所示。 图 3-4 语音播放报警和 LED 报警
