家庭防盗系统的设计..

I摘要随着电子通讯技术的飞速发展，单片机以其体积小、集成度高、价格低、性价比高等优点已经在生活、社会、工业上得到广泛应用，如：各种家用电器、智能仪表、数控机床、数据采集以及工业控制等。因此利用单片机和一些简单的器件来设计一种适用于家庭用的防盗系统，它具有价位低、运行可靠等优点。现代人们对住宅的安全性和智能化功能要求越来越高，人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，这种报警系统能保证居民的生命财产不受损失，使人们能够安心工作或远出。该设计是采用AT89C51单片机实现的家庭防盗报警系统，通过传感器检测家庭安全隐患，把检测结果传送到单片机内，由单片机控制报警灯和高音报警器的启动。II关键词：单片机、防盗系统、传感器目录摘要.........................................................................................................I1绪论......................................................................................................11.1发展概况与设计背景...................................................................11.2防盗报警系统的发展前景...........................................................12基础知识及介绍.....................................................................................32.1AT89C51单片机概述.....................................................................33方案设计.................................................................................................93.1总体设计思路...............................................................................93.2具体电路模块设计.....................................................................103.3系统硬件电路的选择及说明....................................................134软件的程序实现..................................................................................154.1主程序工作流程图....................................................................154.2设计编程程序.............................................................................16结束语.......................................................................................................18参考文献..................................................................................................19致谢.......................................................................................................2011绪论1.1发展概况与设计背景随着社会的不断发展、科学技术的进步，人们的生活水平也有了极大的提高，私有财产也在无形中慢慢增多，因此人们对家庭防盗系统提出新的要求。目前传统的安全防盗系统为机械式防盗系统，如：防盗网、防盗窗，它们在实际应用中暴露了很多隐患。而市场上拥有的家庭防盗报警器主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种报警器都存在一些缺点：（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时很容易发生失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且开关易坏，失报和误报率高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时如果由于风吹窗帘的摆动等原因遮住了光也能够引起误报，可靠性也不高。虽然比机械式方便小巧，但就闭路监控防盗而言，它的安装线路复杂，技术要求比较高，不利于广泛利用，不能满足现代人的需要，并且这种报警器只能用于单一的住宅区，不能适用于向高空发展、向群体花园式住宅区发展的现代住宅需要。所以为了适应现代的居住方式，家庭防盗系统需要进一步的提高和改善。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式防盗系统。它在以前的防盗器基础上做了很大的改进，不但可以用以单一的住宅单元，也适应于规模较大的住宅区，工作性能好，稳定性高，安全可靠，不易出现不报和误报现象，不仅如此，它使用了单片机做信号处理器，与计算机连接，利用计算机进行统一管理。1.2防盗报警系统的发展前景随着社会的发展，农村城镇化和人员流动性的增大，社会治安状况更趋复杂，因此安全防范问题就显得尤为重要。传统的机械式家居防卫在实际中暴露一些明显问题，如：(1)影响楼房美观，市容整洁；（2）发生火灾时影响救援行动；（3）2犯罪分子可对其进行破坏进入室内进行犯罪行为；（4）抑制人性自由。作为新一代的智能安全防盗报警系统应运而生，并受到广泛的重视和运用。另外，为了进一步规范住宅小区智能化建设，建设部特别制定了智能小区的等级标准。因此，小区安全防范系统建设已逐渐纳入许多小区建设的必备项目中。数字化、无线化、集成化是防盗报警系统的发展趋势。其技术发展趋势更稳定可靠，如:探测器需可抗RFI/EMI、防雷电等，以适应恶劣气候；更具有多样化的功能，如:探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等；具有更精美、小巧的外观，以符合品味日益提高的室内装潢需求；具有人性化的操作界面，更智能化的设计；更强大的联网功能，更方便的扩展性是。上述发展都建立在数字化、无线化、集成化的三大核心技术基础上[1]。32基础知识及介绍2.1AT89C51单片机概述单片微型计算机（SCMC,Single-ChipMicrocomputer）简称计算机。单片机是微型计算机的一个重要分支，它主要面向控制，因此又称微控制器(MCU,MicrocontrollerUnit)[2]。近二、三十年来，单片机有了非常迅速的发展，世界上著名的计算机厂家已投放到市场上的单片机就有五十多个系列，一百多个品种。目前世界上较为著名的8位单片机生产厂家和主要机型如下：美国intel公司：MCS-51系列及其增强型系列美国Motorola公司：6801系列和6805系列美国Atmel公司：89C51等单片机美国Zilog公司：Z8系列及SUPER8美国Fairchild公司：F8系列和3870系列美国Rockwell公司：6500/1系列美国Tl(德克萨司仪器仪表)公司;TMS7000NS(美国国家半导体)公司：TMS7000所谓单片机就是一块芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定时/计数器和多种I/O接口电路等而具有一定规模的微型计算机。单片机与通用微型计算机相比较，它在硬件结构、指令设置上均有其独到之处。本设计采用AT89C51单片机，它是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，为嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。2.1.1AT89C51的主要性能主要性能如下：（1）与MCS-51单片机产品兼容；（2）4K字节在系统可编程Flash存储器；4（3）1000次擦写周期；（4）全静态操作：0HZ～24HZ；（5）三级加密程序存储器锁定；（6）128*8字节内部RAM；（7）32个可编程I/O口线；（8）2个16位定时器/计数器；（9）6个终端源；（10）可编程串行通道；（11）低功耗空闲和掉电模式；（12）看门狗定时器。2.1.2AT89C51的引脚结构如图2-1为AT89C51引脚结构图：12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P1.0P0.7P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RSTXTAL2XTAL1GNDEAALEPSEN图2-1AT89C51引脚结构52.2热释电红外传感器简单介绍现在家庭防盗报警器的传感器种类很多，像人体热释传感器、门磁传感器、振动位移传感器、红外线反射开关无线探头、门把手人体接近感应传感器、雷达波人体检测无限探头等。考虑到不仅要满足可靠探测的需要，还需经济适用和安装操作简便，我们选用人体热释电红外传感器。当有盗贼从门窗进入室内时，人体移动的红外信号能被人体热释电传感器检测到。2.2.1热释电红外传感技术热释电红外传感器的重要组成结构是热释电探测器。热释电探测器是电效应的探测器，它可在室温下使用、光谱响应宽、工作频率宽，因此它容易使用，应用领域广。其原理是利用热释电晶体材料自发极化强度随温度变化所产生的热释电效应。晶体受到辐射照射时，由于温度的改变使自发极化强度发生变化，结果能够在垂直于自发极化方向两个外表面之间出现感应电压，利用感应电压的变化可以测量光辐射的能量。传感器的敏感元件为PZT,在上下两面做上电极，并在表面加一层黑色氧化膜以提高其转化效率。图2-2为热释电传感器的实物照片。图2-2热释电传感器实物图2.2.2菲涅尔透镜菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用，即将热释红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进6入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。图2-3菲涅尔透镜菲涅尔透镜，简单的说就是在透镜的一侧有等距的齿纹，通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围的光带通(反射或者折射)的作用。传统的打磨光学器材的带通光学滤镜造价昂贵。菲涅尔透镜可以极大的降低成本。如上图2-3。目前人体验知系统中的光调制器一般都采用多元阵式菲涅尔透镜，它起到红外辐射收集器和调制器的双重作用。热释电传感器只能与菲涅尔透镜配合使用才能发挥最大作用。加装菲涅尔透镜可使传感器的探测半径从不足2m提高到至少8m的范围。菲涅尔透镜实际是一个透镜组，每一个单元一般都只有一个不大的视场，且相邻的视场既不连续也不交叉，都相隔一个盲区。这样，当人体在装有菲涅尔透镜的传感器监控范围内运动是，人体辐射的红外线通过菲涅尔透