基于STC89C51單片機(jī)的防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)

劉雨佳

摘 要 在我們的日常生活中，安全隱患隨時(shí)都可能發(fā)生。而安全隱患的發(fā)生，具有突發(fā)性，難以預(yù)測(cè)性，它的發(fā)生有時(shí)候可能給我們帶來(lái)毀滅性的打擊，甚至造成生命和財(cái)產(chǎn)的損失。正因?yàn)榇?，才有了安防行業(yè)的出現(xiàn)，人們才會(huì)采取各種途徑、采用各種設(shè)備和工具預(yù)防我們身邊安全事故的發(fā)生。因此，為了更好地提高我們的防范措施，對(duì)防盜報(bào)警器的研究便有了更重要的意義。

關(guān)鍵詞 單片機(jī) 防盜系統(tǒng) 報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

本設(shè)計(jì)采用STC89C51RC單片機(jī)為核心，熱釋電紅外傳感器為檢測(cè)元件，由一位共陽(yáng)數(shù)碼管組成的顯示電路，蜂鳴器與LED組成的聲光報(bào)警部件，軟件運(yùn)用C語(yǔ)言編程。通過(guò)熱釋電紅外傳感器感應(yīng)到入侵者的紅外熱輻射，并將其轉(zhuǎn)換成超低頻信號(hào)，經(jīng)電路放大、輸出，從而完成報(bào)警任務(wù)。檢測(cè)器通過(guò)利用紅外人體檢測(cè)探頭，檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的情況，一旦發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)便立即向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后，由數(shù)碼管顯示，并在同時(shí)控制蜂鳴器和LED，發(fā)出聲光報(bào)警。該設(shè)計(jì)具有誤報(bào)率較低、安裝和配置容易、成本低、能量消耗少、使用非常方便的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于多種防盜場(chǎng)合，實(shí)用價(jià)值強(qiáng)，市場(chǎng)前景良好。

1系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)

在STC89C51單片機(jī)中，最小系統(tǒng)能使單片機(jī)始終處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，包括單片機(jī)在內(nèi)以及其所必要的電源、時(shí)鐘、復(fù)位等各部件。而電源、時(shí)鐘等電路則是單片機(jī)正常運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)視為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，若想使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能，可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、A/D擴(kuò)展等操作來(lái)完成。

在人體感應(yīng)模塊的電路設(shè)計(jì)中，通過(guò)利用三極管的放大原理，把信號(hào)放大，來(lái)驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞給單片機(jī)。在傳感器方面我們采用PIR-D203S，這屬于被動(dòng)紅外傳感器的一種，它主要由鋯鈦酸鉛系陶瓷及其他對(duì)紅外敏感的材料制成。我們通常使用兩個(gè)微感應(yīng)原件反極性相接抑制自生引起的干擾。當(dāng)這些材料受到紅外輻射時(shí)候，由于其材料對(duì)紅外線波長(zhǎng)的光子有著較高的吸收峰值。由于光子會(huì)激發(fā)電子向高能態(tài)躍遷，不同原子對(duì)其電子的束縛能力改變，由于部分材料不具備這種吸收光子效應(yīng)，使得電子有宏觀的移動(dòng)。這種微小電子定性移動(dòng)會(huì)激發(fā)微弱的電信號(hào)，在經(jīng)過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管放大后輸出傳感器就成為可以直接使用的電信號(hào)。由于傳感器外有菲涅爾透鏡，它對(duì)光有著特殊的折射方式，會(huì)在傳感器上有著不同強(qiáng)度的聚焦，而且光強(qiáng)度差別較大。這樣，當(dāng)傳感器前方紅外輻射源移動(dòng)時(shí)，傳感器會(huì)接收到脈沖式的輻射，產(chǎn)生脈沖信號(hào)，這樣就會(huì)在TX0001電路中的到反饋和進(jìn)一步的放大，以把這種脈沖信息輸出。具體的工作原理是：首先通過(guò)采用TX0001感應(yīng)電路，對(duì)人體發(fā)出的紅外線進(jìn)行感應(yīng)，而后以電信號(hào)的形式傳出。TX0001電路的優(yōu)勢(shì)在于，它具有很好的兼容性，價(jià)格便宜，適合大規(guī)使用和廣范圍適用。它的快速反應(yīng)，很好的用于各個(gè)及時(shí)電路中，我們用它的這點(diǎn)性質(zhì)可以為整個(gè)傳感器提供快速反應(yīng)的功能。芯片TX0001具有高阻抗的放大器，有效的抑制一些低紅外輻射的干擾。

在設(shè)計(jì)中的報(bào)警電路中，其工作原理是在布放情況下探測(cè)到有人體信號(hào)時(shí)，蜂鳴器與LED接收到指令產(chǎn)生聲光報(bào)警，直到按下撤防鍵后報(bào)警停止。通過(guò)與單片機(jī)P1.3引腳相連來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，三極管起到開(kāi)關(guān)電路的作用，既實(shí)現(xiàn)了電流的放大，而且還保護(hù)了單片機(jī)。三極管發(fā)射極的導(dǎo)通與否，取決于基極此時(shí)的電平高低，低電平則導(dǎo)通、高電平則截止。

在設(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示電路中，顯示電路由一位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管每段的高低電平由單片機(jī)控制，并由此實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。常用的七段顯示器的結(jié)構(gòu)，通過(guò)把發(fā)光二極管的陽(yáng)極全部連在一起，組成共陽(yáng)極顯示器，而共陰極顯示器則是異曲同工，把所有陰極連在一起所組成的。一位顯示器是由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管a-g分別控制七個(gè)筆畫(huà)（段）的明暗，剩下的第八個(gè)則控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮暗，對(duì)于這種筆畫(huà)式的七段顯示器來(lái)說(shuō)，優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、使用方便，但不足的是能顯示的字符較少，字符的開(kāi)頭有些失真，略有瑕疵。

2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本文利用KeilC51軟件對(duì)系統(tǒng)的源程序進(jìn)行編譯，該軟件同時(shí)擁有編程和仿真的功能，支持匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言、PLM語(yǔ)言等多種編程方式。本設(shè)計(jì)則主要是使用C語(yǔ)言編譯程序，其系統(tǒng)工作過(guò)程為當(dāng)報(bào)警器接入電源后，各芯片和傳感器開(kāi)始工作，進(jìn)入初始化。初始化結(jié)束后，此時(shí)單片機(jī)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)信號(hào)輸入時(shí)則重復(fù)檢測(cè)過(guò)程，若有信號(hào)輸入則進(jìn)入下一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷。先判斷是否為布防信號(hào)，若是則執(zhí)行布防程序，若不是則進(jìn)行是否為撤防信號(hào)的判斷。如果是撤防信號(hào)則執(zhí)行撤防程序，如果不是則立刻啟動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行聲光報(bào)警。在報(bào)警系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，若我們按下撤防鍵，系統(tǒng)會(huì)停止報(bào)警并回到布防前且警報(bào)停止，如果沒(méi)有，在設(shè)定的延遲時(shí)間內(nèi)會(huì)持續(xù)進(jìn)行聲光報(bào)警。

3系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試

通過(guò)采用循序漸進(jìn)尋找發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的方式以及分部分分模塊調(diào)試的方法對(duì)電路的進(jìn)行檢查調(diào)試和修改。在完成制作焊接后，對(duì)實(shí)物進(jìn)行如下的檢查和測(cè)試：

（1）電路組裝、焊接和檢查，先對(duì)電路原理圖檢查一遍，無(wú)誤后方可焊接。

（2）電路中使用到的元器件多樣且種類(lèi)復(fù)雜，所以要做好提前量，多備一些備用元件，以防焊壞元件阻礙進(jìn)度的情況發(fā)生。焊接的時(shí)候要根據(jù)電路圖，焊接在設(shè)計(jì)好的位置，要小心仔細(xì)防止虛焊，避免電路出現(xiàn)電氣故障。

（3）對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行分開(kāi)測(cè)試。測(cè)試順序?yàn)椋喝梭w紅外感應(yīng)模塊、電路模塊、數(shù)碼管顯示模塊及聲光報(bào)警模塊。

調(diào)試后，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示系統(tǒng)的精確性較高，能夠滿足設(shè)計(jì)的要求，達(dá)到了預(yù)先的目的。