基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计【毕业论文+文献综述+开题报告】.doc
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1、(2011届)毕业设计(论文)题目基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计姓名专业电子信息工程班级学号指导教师导师职称年月日基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计摘要随着科技的不断发展和人们生活水平的不断改善,人们对私有财产的保护手段一直在增强,也对防盗设施提出了新的要求。本文介绍了基于AT89C52单片机,与人体热释电红外传感器及电话接口结合,通过软件编程,从而实现电路功能。要求利用人体热释电红外传感器,实现一旦有外人闯入监控区域,蜂鸣器报警,电话机自动拨号的功能。文中给出了硬件与软件设计的具体实现方法。目前我国使用的各类防盗报警器基本都是以超声波、主动式红外发射接收以及微波等技术为基
2、础的。这里我们利用人体热释电红外传感器来设计防盗报警系统。这种热释电红外传感器能检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。关键词人体热释电红外传感器,AT89C52单片机,自动拨号IBASEDONINFRAREDALARMANDAUTOMATICDIALUPHOUSEHOLDANTITHEFTSYSTEMDESIGNABSTRACTALONGWITHTHESCIENCEANDTECHNOLOGYUNCEASINGDEVELOPMENTANDCONTINUOUSIMPROVEMENTOFPEOPLESLIVINGSTANDARD,PEOPLETOTHE
3、PRIVATEPROPERTYPROTECTIONMEANSHASBEENENHANCEDTOGUARDAGAINSTTHEFTFACILITIES,ANDPUTSFORWARDNEWREQUIREMENTSTHISPAPERINTRODUCESTHEAT89C52SINGLECHIPCOMPUTER,ANDBASEDONHUMANPYROELECTRICINFRAREDSENSORANDTELEPHONEINTERFACECOMBINATION,THROUGHSOFTWAREPROGRAMMING,REALIZECIRCUITFUNCTIONREQUIREDTOEXPLOITTHEINFRA
4、REDSENSORS,REALIZEONCEINTRUDERSSURVEILLANCEAREA,ABUZZERALARM,TELEPHONEAUTOMATICDIALUPTHISPAPERGIVESHARDWAREANDSOFTWAREDESIGNOFCONCRETEREALIZATIONMETHODCURRENTLYUSEDINCHINAARETHEBASICTYPESOFANTITHEFTALARMWITHULTRASONIC,ACTIVEINFRAREDTRANSMITTER/RECEIVERANDMICROWAVETECHNOLOGYBASEDHERE,WEUSEHUMANPYROEL
5、ECTRICINFRAREDSENSORTODESIGNANTITHEFTALARMSYSTEMTHEPYROELECTRICINFRAREDSENSORCANDETECTTHEINFRAREDRADIATIONTHEHUMANBODY,ANDCONVERTTHEMTOELECTRICALSIGNALSATTHESAMETIME,ITCANIDENTIFYTHEMOVEMENTOFBIOLOGICALANDOTHERNONBIOLOGICALKEYWORDSHUMANPYROELECTRICINFRAREDSENSORAT89C52MICROCONTROLLERAUTODIALII目录1绪论1
6、11课题的意义112设计任务与要求12设备方案设计基础321AT89C52单片机简单概述3211AT89C52单片机的结构322热释电红外传感器简单介绍5221PIR的原理特性6222LP8072C热释电红外控制电路63方案设计931总体设计思路932具体电路模块设计10321热释电红外传感器原理10322声光报警电路的设计12323电话自动拨号报警电路的设计13324系统工作原理1333软件的程序实现13331主控模块程序设计13332中断服务程序工作流程图154系统开发所采用的编程与调试平台及安装要求16参考文献18附录一设计编程程序20附录二热释红外传感器23附录三热释电设计图24附录四
7、实物图25毕业设计01绪论11课题的意义随着社会的不断的进步和科学技术不断的发展,人们生活水平得到了很大的提高,对私有财产的保护手段也一直在增强,人们对家居防盗也提出了更高的要求。本设计就是为了满足现代家居防盗的需要而设计的家庭式红外防盗系统。它在从前原有的防盗器基础上进行了很大的改进,由于使用了单片机做信号处理器,不但可以用于单一的住宅区,而且可以用于较大规模住宅区的防盗系统。它的工作性能良好,不易出现不报和误报现象,安全可靠。在我国,目前我国家居的报警器主要有声音触发式防盗报警器,压力触发式防盗报警器等品种的报警器,但是这几种报警器都存在一些缺点和不足。而本设计采用了人体热释电红外传感器作
8、为其报警器,在人体探测器领域中,被动式热释电红外探测器因为价格低、制作简单、成本低,安装方便,防盗性能也比较稳定,灵敏度高、安全可靠等特点,受到广大家庭用户的欢迎。而且防盗器安装隐蔽,不容易被外来人员发现。12设计任务与要求随着科技的不断发展和人们生活水平的不断改善,人们对私有财产的保护手段在不断的增强,对防盗设施提出了更高的要求。本设计要求学生基于AT89C52单片机,与人体热释电红外传感器及电话接口结合,通过软件编程,实现电路功能。要求利用人体热释电红外线传感器的感应作用,实现一旦有外人闯入监控区域,蜂鸣器报警,电话机自动拨号。文中给出了硬件与软件设计的具体实现方法。1此设计是以单片机为主
9、控原件的家用防盗报警器。包括硬件和软件设计两个部分。2此红外线防盗报警系统是由人体热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计1LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息探测、处理、数据传送、功能的设定、电话拨号等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能模块等组成。3此系统可实现的功能。当人员外出时,可以把系统设置在外出布防状态,探测器工作起来,当有外人闯入时,人体热释电红外传感器将探测到的外人的动作,设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱转变成电信号,再经放大电路、比较电路送至门限开关,打开门限阀门送出TTL电平至
10、AT89C52单片机,最后经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。4红外线具有较好的隐蔽性,在露天防护的地方设计一束红外线可以比较方便地检测到是否有外人出入。此类装置设计主要有两要点其一是能有效的判断是否有人员进入;其二能尽可能大地增加防护范围。当然,系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。毕业设计22设备方案设计基础21AT89C52单片机简单概述211AT89C52单片机的结构AT89C52单片机功能特性概述AT89C52提供的标准功能256字节内部的RAM,8K字节FLASH闪存,3个16位定时/计数器,32个I/O口线,一个6向量两级中断的结构,一个全双工串行通信口,片内振荡
11、器以及时钟电路。同时,AT89C52可降至0HZ的操作,并且支持两种软件可选的节电模式。当处于空闲方式时停止CPU工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口以及中断系统继续工作。掉电方式时保存RAM中的内容,但是振荡器停止工作而且禁止其他所有部件的工作直到下一个硬件复位。AT89C52的芯片管脚图如图21所示。图21AT89C52的芯片管脚图单片机引脚功能说明基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计3VCC电源电压GND接地P0口P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口,即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位都能以吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路,当端口P0写高电平时,此时可以当
12、高组态输入端。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部的上拉电阻。在FLASH编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。P1口P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输出缓冲级可以驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。当对端口写高电平时,通过内部的上拉电阻可以把端口拉到高电平,此时可作输出口。作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。与AT89C51不同之处是,P10和P11还可分别作为定时/计数器的外部计数输入(P10/T2)和输入(P1
13、1/T2EX),参见表21。FLASH编程和程序校验期间,P1接收低8位地址。P10和P11的第二功能,如表21所示。表21引脚号功能特性P10T2(定时/计数器2外部计数脉冲输入),时钟输出P11T2EX(定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制)P2口P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVXDPTR指令)时,P2口
14、送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVXRI指令)时,P2口输出P2锁存器的内容。毕业设计4FLASH编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号。P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除作为一般的I/O口线外,更重要是它的第二功能,如表22所示表22端口引脚第二功能P30RXD串行输入口P31TXD串行输出口P32INTO外中断0P33INT1外中断1P34TO定时/计数器0
15、P35T1定时/计数器1P36WR外部数据存储器写选通P37RD外部数据存储器读选通22热释电红外传感器简单介绍热释电红外线PIR传感器是从80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器,它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化,并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大,便可以驱动各种控制电路。如图22所示为热释电红外传感器的内部电路框图。基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计5图22热释电红外传感器的内部电路框图221PIR的原理特性热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元
16、件,在每个探测器内装入两个探测元件,并将探测元件以反极性串联,以减少由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射信号转变成微弱的电压信号,通过在探头内的场效应管放大后再向外输出。人体辐射出来的红外线中心波长为910UM,而探测元件的波长灵敏度范围在0220UM内。在传感器顶端设置了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光镜片可以通过的光的波长范围为710UM,正好适合于人体红外线辐射的探测,而对其它波长的干扰红外线滤光片会予以过滤,这样就成为了一种专门用作探测人体红外线辐射的传感器。一旦有外人侵入探测区域,人体红外辐射通过滤光镜片聚焦,并且被传感器内的热释电元接收,而且由于两片热释
17、电元接收到的热量不同,热释电也不同而不能抵消,于是经信号处理而输出电压信号。222LP8072C热释电红外控制电路LP8072C(兼容CS9803,WT8072)是一款热释电红外控制电路。它配以热释电红外传感器和少量的外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它大量应用于人体感应照明控制、人体感应开关,人体感应控制器,马达和电磁控制、家居防盗报警等领域LP8072C功能毕业设计6它的工作电压为40V55V(DC),工作电流要小于700UA;外接振荡电阻、电容;外接有硫化镉(CDS)传感器,白天抑制输出;输出可驱动继电器或可控硅;内置两级运放,增益可调;控制时间可调;内置稳压输出31V直接驱动PIR
18、;集成过零检测,交流电源同步触发,降低电源污染;与WELTREND公司WT8072兼容;DIP16封装;LP8072C的应用广泛应用于照明控制、马达和电磁控制、防盗报警等领域。LP8072C引脚见图23图23LP8072C引脚图基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计7图24LP8072C功能框图图25热释电红外控制电路LP8072C功能说明(1)PIR感应信号经内部放大,当判断有触发时,则运放输出为高电平。这时候计时检测电路开始计时,当计满一定内部时钟周期时,跳变为高(可以避免误触发);(2)CDS接内部施密特触发器,白天CDS阻值比较低,此时施密特反相器输出为低,抑制输出;晚上则相反,施
19、密特反相器输出为高;(3)过零检测在交流电源过零时产生过零脉冲。在(1)、(2)、(3)同时为高时,输出控制器输出一正脉冲,控制外电路;(4)PIR与IC引线越短越好,以免引入噪声干扰;(5)采用阻容降压,应选用正品电路,注意安全,可适当增加保护元器件或电路;(6)在(1)所述情况下的计时期间,CDS触发信号不起作用;(7)PIN6所接R、C决定IC内部时钟,F(120)/11RC,TRIAC触发时间宽度为2/F;(8)PIN8所接R、C决定IC内部定时器的周期,频率同样满足要求(7)所毕业设计8示的计算公式。调节R、C可以输出控制的时间长短,根据应用实际要求而定。LP8072C电气参数见表2
20、3表23LP8072C电气参数参数符号条件最小值典型值最大值单位电源电压VCC4555V调节电压VREFVDD5V33134VCDS最高工作电压VCDSVDD5V16225V工作电流ICCVDD5VNOLOADOSCON650700850UA静态电路ISSVDD5VNOLOADOSCON350400450UA基准源电流IREF1MAUACDS原电流ICDS253545UA继电器驱动电流ICCRELAY5MATRIAC准电流ICCTRIAC15MATB工作频率FTBR470KC100PF16619198208KHZTC工作频率FTCR220KC1000PF47576KHZ基于红外线报警及自动拨号
21、家居防盗系统的设计93方案设计31总体设计思路由于本设计侧重于家居防盗,实时监控的范围比较小,因此本设计只需要使用一个被动式人体释热电红外探测器就足够了。为此,防盗报警系统的具体设计要求为(L)完成对高灵敏度红外传感器的设计,使其能对所发生的警情进行比较实时、准确的探测。(2)可进行自动报警自动拨号报警。我们设计此系统必须具有以下功能模块1)被动式热释电红外探测器2)电话自动拨号功能3)持续不间断的供电根据系统所要完成的功能,我采用AT89C52单片机作为系统的核心单元,将电子探测、智能控制和电话通讯技术相结合,形成一个两级联网通讯的防盗报警系统。系统总体架构简图如图31所示。毕业设计1032
22、具体电路模块设计321热释电红外传感器原理热释电红外传感器通过接收人体辐射出的特定波长的红外线,可以将其转化为与人运动速度,距离,方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时,传感器内部的敏感材料的温度将升高,表面电荷减少,这部分电荷称为热释电电荷。而热释电电荷的多少可以直接反映出材料温度的变化,所以由热释电电荷经电路转变成的电压也同样可以反映出材料温度的变化,从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上,这样红外探测器就可以探测到一个立体的探测空间内热辐射的变化。当防范区域内没有移动的人体时,由于所有的家居物品如墙壁、家具
23、等在室温下红外辐射的能量比较小,而且基本上是稳定不变的,所以不能触发报警器。当有人体进入探测区域时,会造成红外辐射能量的突然变化,红外探测器会将接收到的活动人体与家居物品之间的红外热辐射能量的变化转变为相应的电信号,电信号的大小,决定于敏感元件温度变化的快慢,经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U。,送往报警器,发出报警信号。红外探测器的探测波长为814微米,人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内,因此能够较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器,其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态,组成锥体感热区域,构成立体警戒。由于被动式红外技术具有监测距离较远,灵敏度较高,节
24、能价廉等优点,本课题采动式红外探测器作为报警探测器,并在设计中增加了电话自动拨号报警的功能,使报警系统更加趋于完善。本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理和设计电路如图32所示,在VCC电源端利用C1和R2来稳定其工作电压,在输出端也增加了稳压元件稳定信号。当检测到人体释热电信号时,电荷信号经过FET放大后,经过C2,R1的稳压后使其输出变为高电位,再经过NPN的转化,输出OUT为低电平。基于红外线报警及自动拨号家居防盗系统的设计11RSY2Y1R1R2C2C1R3R4Q2NPNQ1FETVCCVCC3V12VOUT图32热释电红外传感器原理图322声光报警电路的设计声光
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