基于AT89C51單片機(jī)的多用防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

馮夢(mèng)楚 史春洋 王威龍 何召龍 古麗米拉·克孜爾別克

摘要：在日常生活中，我們可能隨時(shí)都有安全問題。安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生是突然和不可預(yù)測(cè)的。正是由于安全行業(yè)出現(xiàn)了安全風(fēng)險(xiǎn)的不可預(yù)測(cè)性，人們使用各種工具和設(shè)備來防止我們周圍出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了我們的人身財(cái)產(chǎn)安全，我們?cè)O(shè)計(jì)了該系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。而且，防盜性能相對(duì)穩(wěn)定，應(yīng)用范圍廣，感應(yīng)靈敏，安全系數(shù)高。防盜裝置是隱藏的，不容易被小偷發(fā)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)包涵硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件部分包括單芯片控制電路，紅外探針電路，按鈕電路和報(bào)警電路。處理器使用STC89C51單片機(jī)，使得系統(tǒng)能在軟件控制下實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);紅外傳感器;安全;報(bào)警器

中圖分類號(hào)：TP311? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）22-0256-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 緒論

1.1 課題背景

伴隨著改革開放的步伐，國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和綜合國力的不斷提高，使得人民的生活水平也在日益增加。同時(shí)，私有財(cái)產(chǎn)的安全問題受到了廣大人民的關(guān)注，這就對(duì)防盜安全的問題，提出更高的要求。

在現(xiàn)代房屋發(fā)展的基礎(chǔ)上來看，目前市場(chǎng)上的家用電子防盜安全報(bào)警器，只能在一個(gè)住宅單元使用，這就不利于相關(guān)部門的管理。并且，不能適用于現(xiàn)代房屋居住的發(fā)展趨勢(shì)。所以，我們很有必要完善并且發(fā)展一種適用于現(xiàn)代住宅區(qū)的家庭電子防盜安全報(bào)警器。

這是一種基于家庭的電子防盜系統(tǒng)，目的在于滿足于現(xiàn)代住宅區(qū)的家庭安全問題，同樣可以適用于大型住宅區(qū)的防盜安全。

2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

（1）熟悉51單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境，用C語言編寫項(xiàng)目文件;

（2）熟練掌握內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，所選微控制器的資源，以及軟硬件調(diào)試設(shè)備的基本方法;

（3）了解紅外防盜報(bào)警原理并掌握實(shí)施方法。

2.2 方案選擇和論證

2.2.1 單片機(jī)的選擇

采用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，其具有耗電低、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以，她被越來越多的設(shè)計(jì)者所采用。它同時(shí)具備了強(qiáng)大的運(yùn)算能力，配合相關(guān)軟件編程，可以實(shí)現(xiàn)很多你意想不到的功能，得到了迅速發(fā)展和廣泛推廣。

基于以上分析，擬定用STC89C52單片機(jī)作為控制器。

3 整體硬件系統(tǒng)的完成

3.1 方案的實(shí)現(xiàn)

3.1.1 系統(tǒng)大致講解

我們本次的組裝時(shí)根據(jù)STC89C52單片機(jī)來進(jìn)行相應(yīng)的組裝，電阻 - 電容晶體振蕩器構(gòu)成單片機(jī)的最小系統(tǒng)。其他組件圍繞微控制器的最小系統(tǒng)構(gòu)建。本設(shè)計(jì)還有4個(gè)按鍵，可實(shí)現(xiàn)報(bào)警模式的選擇、布防/撤防的選擇、緊急報(bào)警和復(fù)位等操作。最后供電是采用常用的USB 5V進(jìn)行供電。

3.2 系統(tǒng)框圖

3.3 紅外檢測(cè)模塊

3.3.1 熱釋電紅外傳感器原理

熱電紅外傳感器由傳感探頭元件，干涉濾波器和FET匹配裝置組成。高熱電材料形成具有一定厚度的片，并且金屬電極在其兩側(cè)電鍍，并且通過電力極化以形成熱電檢測(cè)元件。

3.3.2 熱釋電紅外傳感器特征

熱電紅外傳感器主要是由高熱電系數(shù)構(gòu)成的檢測(cè)元件，并且在每個(gè)檢測(cè)器中安裝一個(gè)或兩個(gè)檢測(cè)元件。兩個(gè)元件串聯(lián)連接，具有相反的極性，以抑制由于它們自身溫度升高引起的干擾。

傳感器的頂部有一個(gè)帶紅外輻射探測(cè)器的窗口，其他波長的紅外光被濾波器吸收。一旦人侵入檢測(cè)區(qū)域，人體的紅外輻射被鏡子部分聚焦并被熱電元件接收，但是兩個(gè)熱電元件沒有接收到熱量差異。熱電功率也不同并且不能被消除，并且通過信號(hào)處理輸出電壓信號(hào)。

3.3.3 人體紅外檢測(cè)電路

液晶模塊電路圖如圖2所示。該模塊僅吸引三個(gè)引腳，第一個(gè)和第三個(gè)引腳分別連接到VCC和GND。當(dāng)有人出現(xiàn)在模塊的檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，第二個(gè)支路連接到微控制器的IO端口P16。

3.4 按鍵輸入模塊

鍵盤是操作員控制微控制器的主要設(shè)備。在這種設(shè)計(jì)中，由于使用的按鈕數(shù)量很少，因此分別只有3個(gè)按鈕“短報(bào)警/長報(bào)警切換”，“布防/撤防切換”，“緊急報(bào)警”，所以使用單獨(dú)的鍵盤。按鍵的連接3所示：

3.5 蜂鳴器模塊

蜂鳴器主要分為兩種類型：壓電蜂鳴器和電磁蜂鳴器。

硬件系統(tǒng)蜂鳴器，我們所選取的是電磁式蜂鳴器。這種蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。這里的“源”所指的不是電源，而是蜂鳴器振蕩源。換句話說，一旦電源打開，就會(huì)調(diào)用有源蜂鳴器，一個(gè)內(nèi)部振蕩器源;無源內(nèi)部就如同它的名字一樣，沒有振蕩器源，如果我們不能用DC信號(hào)發(fā)送推文，一定要使用2K-5K方波來驅(qū)動(dòng)。

3.6 LED顯示電路

本設(shè)計(jì)中采用了3顆LED燈，電路如圖5所示。分別是黃色、綠色和紅色。黃色為報(bào)警模式指示燈，熄滅表示短路報(bào)警，亮燈表示長報(bào)警;綠色是布防狀態(tài)指示燈，滅表示撤防，閃爍表示正在布防，亮表示布防完成;最后的紅色是報(bào)警指示燈。

4 軟件的組成

4.1 程序語言及開發(fā)環(huán)境

C語言是一種通用的強(qiáng)大的有用且有效的語言，并且匯編語言也是一種很強(qiáng)大的編程語言。他的作用并且應(yīng)用和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，不僅在軟件開發(fā)方面，而且在各種科學(xué)研究方面。適用于編寫系統(tǒng)軟件等，如微控制器和嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

5 硬件組裝與調(diào)試

5.1 元件的焊接與組裝

（1）我們所設(shè)計(jì)的所有軟硬件，不管大小都應(yīng)該先行進(jìn)行自我的測(cè)試。

（2）我們的所有設(shè)計(jì)的東西都應(yīng)該要保持它的順序整潔，以便布置布線以及正確焊接。

（3）應(yīng)在設(shè)備的正向和反向仔細(xì)識(shí)別離散組件。我們所需要進(jìn)行正負(fù)判斷的器件，尤為需要準(zhǔn)確判斷，保證別在小方面出錯(cuò)。

（4）為了便于我們?cè)谧詈筮M(jìn)行的檢查，我們可以通過顏色的判斷來記錄相應(yīng)的位置，在平常，我們是使用紅線表示正電源，藍(lán)線表示負(fù)電源，黑線表示地線，黃線表示信號(hào)線。當(dāng)然使用一種顏色也是可以的。

（5）在實(shí)際焊接中，連接需要盡可能簡單。連接不會(huì)穿過集成電路芯片，必須繞過它。

5.2 電路的調(diào)試

調(diào)試是指系統(tǒng)的調(diào)整、改進(jìn)與測(cè)試。在調(diào)試之前，應(yīng)制定測(cè)試項(xiàng)目，測(cè)試程序，調(diào)試方法和使用的儀器，以確保調(diào)試工作圓滿完成。

6 結(jié)論

本次我們的設(shè)計(jì)所采用的是KeilC51編程開發(fā)軟件，通過這個(gè)軟件，我們才能更加完成的完成我們這次不同模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)規(guī)劃，完成信號(hào)的調(diào)試以及編寫。本設(shè)計(jì)有許多的優(yōu)點(diǎn)，例如，電路功能便捷，但是所實(shí)用的性能很強(qiáng)，并且相對(duì)于其他的設(shè)計(jì)來說，我們的設(shè)計(jì)性能價(jià)格方面也是很有優(yōu)勢(shì)，在家庭防盜方面十分有利。

我們此次文章，完美地完成了我們?cè)O(shè)計(jì)的軟件例如代碼，以及硬件例如不同模塊的設(shè)計(jì)，使我們?yōu)樽吆孟乱徊降奶嵘蛳铝肆己玫幕A(chǔ)。我們?nèi)康挠布际腔贏T89S52芯片來進(jìn)行組裝焊接的，其他的硬件方面則是由熱傳感器，聲音光照?qǐng)?bào)警還有按鈕的控制構(gòu)成。對(duì)此我們對(duì)于我們的防盜系統(tǒng)有很大的信息，例如在價(jià)格和使用方面，但是與其他相比還有一些不足之處，我們肯定是會(huì)在以后的時(shí)間進(jìn)行改進(jìn)。

并且，在我看來，防盜以及聲音的控制是一個(gè)很大的課題，有著很大的發(fā)揮空間。為了提高靈敏度并降低誤報(bào)率，可以將攝像機(jī)用作探頭，在決定是否報(bào)警之前，可以對(duì)獲取的所認(rèn)識(shí)的圖像以及相應(yīng)的傳到信號(hào)進(jìn)行甄別，我們操控人員便可以進(jìn)行記錄以及進(jìn)一步的判斷。隨著智能的提高，我們也會(huì)發(fā)展出更加優(yōu)秀的系統(tǒng)軟件。

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【通聯(lián)編輯：梁書】