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1、- 1 - 传感器原理及应用传感器原理及应用 创新性应用课题研究报告创新性应用课题研究报告 题 目： 基于热释电传感器的家用防盗报警器设计 学 院： 自动化工程学院 年级专业： 2008 级电子信息科学与技术 姓 名： 任课教师： 2011 年 12 月 10 日 - 2 - 基于热释电传感器的家用防盗报警器设计 Pyroelectric sensor based on the design of home burglar alarm - 3 - 摘要 本设计论文从硬件和软件两方面对系统进行了详细的设计。介绍了系统的 构成，外围电路的连接，芯片与芯片之间的连接电路，程序设计方法和相应的 软件。
2、系统采用 7805、7809 芯片输出 5V、9V 电压，通过稳压模块给系统供电。 整个设计采用模块化思想，主机采用 STC89C51 实现控制，由热释电传感器和 振动位移传感器对住宅的模拟信号（人体发出的红外信号、引起的振动信号等） 进行自动检测，当检测到异常情况，产生数字信号输入单片机，单片机根据输 入信号，输出给蜂鸣器报警，做出反应处理。复位电路采用低功耗，四引脚的 IMP812 监控芯片。系统硬件电路简单、安装方便、操作简单，并且具有低成本 的优点，可适用于各种类型的住宅和人群。 关键词关键词：热释电传感器；STC89C51 单片机；报警系统 ABSTRACT This paper f
3、rom both hardware and software on the system carried out a detailed design.It introduced the selection of the core chip,the external circuit connections,chip and the connection between the circuit chip,program design methods and the corresponding software.7805.7809 chip system power output by 5V,9V
4、voltage regulator module to the system throught the power supply.The whole design is modular thinking,host STC89C51 used to achieve control,by the pyroelectric sensor and vibrantion displacement sensor for residential analog signal(the human issued by the infrared signal from the vibration signals,a
5、nd so on)for automatic monitoring,when detected abnormal circumstances,producing a digital signal input SCM,the MCU according to the input signal and output to the buzzer alarm,to respond to treatment.Reset circuit using low-power,four-pin IMP812 monitoring chip. System hardware circuit simple,easy
6、to install,simple operation,and has the advantage of low cost,applicable to all types of residential and the crowd. - 4 - Key words: pyroelectric sensor;STC89C51 MCU;alarm system 目录 Index 第第 1 1 章章绪论绪论- 4 - 1.1设计背景 - 4 - 1.2 防盗报警系统的构成.- 5 - 1.3 防盗报警器的分类- 5 - 1.4 防盗报警系统在国内外的发展- 6 - 1.5 防盗报警的技术发展趋势- 7
7、 - 1.6设计系统功能要求 - 8 - 第第 2 2 章章系统设计方案系统设计方案- 8 - 2.1总体设计方案 - 8 - 2.2系统的相关技术 - 9 - 2.2.1传感器技术- 9 - 2.2.2单片机技术- 11 - 第第 3 3 章章硬件设计硬件设计- 13 - 3.1电源电路设计 - 13 - 3.2主机电路设计 - 13 - 3.2.1时钟电路时钟电路- 14 - 3.2.2复位及复位电路复位及复位电路- 15 - 3.2.3键盘电路键盘电路- 15 - 3.3数码显示电路的设计 - 17 - 3.3.1数码管的工作原理数码管的工作原理- 17 - 3.3.2本系统的数码管显示
8、电路本系统的数码管显示电路- 17 - 3.4蜂鸣器电路 - 18 - 3.5用户端探测器设计 - 18 - 3.5.1热释电红外传感器电路设计热释电红外传感器电路设计- 19 - 3.5.2振动位移传感器电路设计振动位移传感器电路设计- 20 - 第第 4 4 章章报警器软件设计报警器软件设计- 21 - 4.1主程序设计 - 21 - 4.2扫键程序设计 - 22 - 第第 5 5 章章总结与展望总结与展望- 24 - 5.1设计总结 - 24 - 5.2展望 - 24 - - 5 - 第 1 章 绪论 1.1设计背景 随着经济社会的快速发展和人民生活水平的不断提高，人们对其住宅的要 求也
9、越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、温馨的住所，而且对安全性、智能 性等方面也提出了更高的要求。同时，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出增 长趋势，传统的依靠安装防盗门窗、或靠人防的防范方式已经越来越不能满足 人们的要求。于是各种自动报警系统应运而生，被广泛地应用于需要高安全要 求的各种场所。 1.2 防盗报警系统的构成 防盗报警系统是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内 的侵入行为，产生报警信号，并提示人员发生报警的区域部位，显示可能采取 对策的系统。防盗报警系统是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施。一旦发 生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，便于 迅速
10、采取应急措施。防盗报警系统与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访 客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统。 防盗报警系统由探测器、传感器、控制器、报警器、显示器几部分构成， 如图 1-1 所示。控制器实现对热释电传感器和振动位移传感器的循环扫描，并 控制报警信号电路作出相应状态处理，如果有报警信号的话，控制报警电路报 警，同时通过数码显示单元显示具体的事发位置。 - 6 - 图 1-1 防盗报警系统构成图 1.3 防盗报警器的分类 （1）报警探测器按工作原理主要可分为红外报警探测器、微波报警探测器、 被动式红外微波报警探测器、玻璃破碎报警器、振动报警探测器、超声波报警 探测器、激光报
11、警探测器、磁控开关报警探测器、开关报警探测器、视频运动 检测报警器、声音探测器等许多种类。 （2）报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。 （3）报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探 测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。 （4）防盗探测器是否采用电源分类可分为无源和有源两种。 （5）从防盗报警器与报警主机（后端处理器）的连接方式可分为有线与无 线。 除了以上区分以外，还有其他方式的划分。在实际应用中，根据使用情况 不同，合理选择不同防范类型的报警探测器，才能满足不同的安全防范要求。 报警探测器作为传感探测器，用来探测入侵者的入侵行为及各种异常
12、情况。在 各种各样的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的场所很多。这些场所根据 实际情况也有各种各样的安全防范目的和要求。因此，就需要各种各样的报警 探测器，以满足不同的安全防范要求。 1.4 防盗报警系统在国内外的发展 从上世纪初，报警系统就已经在北美稍具雏形。在北美，报警呼救箱放置 在街头巷尾，在呼救时发出声响提示，以寻求附近警察的帮助；同时，这种呼 救箱直接连接到附近的警局，使得稍远一些的警察也能够收到呼救信息。随后， - 7 - 由于通信技术的发展，提供远程通信服务的电报公司加入到这个行业中，从而 使得报警信息可以通达到更远的地方；不过，这种电报方式毕竟难以普及，所 以稍后出现的电话理
13、所当然成为报警通讯的主要手段。而此后自动拨号系统的 出现以及电话普及到千家万户，更使得通过电话线报警的方式得到了前所未有 的发展。 从以上过程来看，报警行业的发展是以工业技术发展为基础的，只有具备 良好的通信手段，才能够把各地的报警信息汇聚到相应的权威部门，然后由权 威部门负责分配有限的警力来帮助到所有的社会个体。 国外智能监控防盗技术发展已处于一个较高水平阶段，从具有代表性的北 美发展过程，可以清楚的看出世界智能监控防盗技术的发展概况。其具有以下 特点，值得我们借鉴。 目前，对北美的安防产业来说，最成功的经营模式就是联网报警服务模式， 联网报警将整个北美的安防产业从横向到纵向进行整合串并，形
14、成了一个集中 许多高科技手段和产业化管理水准的一体化综合性产业。比如世界排名第一， 北美最大的安防跨国公司美国奇亚诺公司。到七十年代，它对其产业的整 体发展方向做了很大的调整，变为互联报警服务商，建立了首家网管中心，尤 其引用了大量的网管技术、系统集成技术和电子技术，现已成为十分先进的联 网报警服务平台，它在美国、加拿大、英国、香港、台湾等多个国家和地区都 有分公司，北美的客户数已超过 600 万，2003 年防盗报警收入总产值达 105 亿 美元。 1982 年，公安部和公安部第一研究所根据当时的放到报警技术的发展为故 宫很多展厅安装了主动红外、被动红外、微波、超声波、声控等防盗报警探测 器
15、，形成了多种探测手段的防盗报警系统，防盗报警技术提高到一个新水平。 进入九十年代，人们注意到周界防范的重要性，要利用周边的围墙，铁栅 栏等屏障建立周界防范，如果没有条件形成大周界也要建立建筑物的墙体、窗 户、门外和建筑物之外。在防护区和禁区内采用 3 种以上不同探测原理的探测 器构筑多道防线，与此同时防遮挡功能的探测器也问世了，促进了入侵探测器 技术的发展。 目前，全国的安全技术基本上和国际上接轨。在现代计算机技术、自动控 - 8 - 制技术和现代通信技术的支持下，安防系统也是一个很完善的计算机控制系统， 防盗报警系统，电视监控系统，声音系统，门禁系统和巡更系统统一由一台计 算机进行管理，标志
16、我国的安防事业进入一个新阶段。 1.5 防盗报警的技术发展趋势 数字化、无线化、集成化是防盗报警系统进一步发展的要求，所以我们不 难发现防盗报警的技术发展趋势： （1）更稳定可靠：如探测器可抗电磁干扰或射频干扰、防雷电等，以适应 恶劣气候； （2）更多样的功能：如探测器可调频、防遮挡、防破坏等； （3）更精美、小巧的外观：以符合品味日益提高的室内装潢需求； （4）更智能化的设计：方便地设/撤防，人性化的操作界面； （5）更强大的联网功能； （6）更方便的扩展性。 上述发展趋势，事实上都建立在数字化、无线化、集成化的三大核心技术 基础上。 1.6 设计系统功能要求 （1）可实现非法入侵报警； （
17、2）采用复合式防盗传感器，热释电红外传感器和震动位移传感器并接使 用，增加报警可靠性； （3）蜂鸣器报警，显示出事发地； （4）采用双电源技术，主电源停电或被切断，备用电源自动工作 第 2 章 系统设计方案 2.1总体设计方案 - 9 - 智能住宅安防报警系统开发设计方案是参照国内外相关技术的发展状况， 根据我国住宅建设的实际情况，为满足新时期居民的居住要求，并充分考虑其 经济性和可靠性。 系统组成框图如图 2-1 所示，根据系统拟达到的总体功能，将其划分为以 下功能模块：电源电路、热释电红外传感器电路、振动位移传感器模块、 STC89C51 模块、警铃电路、数码管显示电路等。 探测器安装在用
18、户家里需要防范的部位，例如门窗、厨房、卧室等，当系 统开机时，一旦有人入侵，与之相对应的报警探测器立即向用户端自动报警主 机发出报警信号，接到警情事件后，自动报警主机立即进行确认，确认无误后， 进行事件的现场声（蜂鸣器）报警，同时显示出出事位置。 2.2系统的相关技术 本系统主要有电源电路、热释电红外传感器电路、振动位移传感器模块、 STC89C51 控制电路、警铃电路、数码管显示电路部分组成。下面简要介绍传 感器和单片机技术。 - 10 - 2.2.1 传感器技术 传感器技术是信息采集技术的第一步，传感器是将能够感受到的及按规定 被测量的按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏
19、感元件 和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入 量）的部分，转换元件是指传感器中能敏感元件感受的或响应的感应量转换成 适于传输和（或）测量的电信号部分。 传感器的作用： A：信息的收集。对某种特定要求，需检测目标物的存在状态，把某状态 信息转换为数据，对系统或装置的运行状态进行检测。 B：信息数据的交换。把以文字、符号、代码、图形等多种形式记录在纸 或胶片上的信息数据转换成计算机、传真机等易处理的信号数据，或者读出记 录在各种媒介上的信息并进行转换。 C：控制信息的采集。检测控制系统处于某种状态的信息，并由此控制系 统的状态，或者跟踪系统变化的目标值。 在电子防盗
20、、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广 泛，因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户的欢迎。 被动式热释电红外探测器的工作原理： 在自然界，任何高于绝对温度的物体都将产生红外光谱，不同温度的物体， 其红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的。人体都 有恒定的体温，一般在 37，所以会发出特定波长 10m 左右的红外线，被动 式红外探头就是靠探测人体发射的 10m 左右的红外线而进行工作的。人体发 射的 10um 左右的红外线通过菲尼尔滤波光片增强后聚集到红外感应源上。红 外感应源通常采用一些热释电元件作成。这种元件在接受到人体红外辐射温度 发生变化时就会失去电
21、荷平衡，向外释放电荷，电荷变化最终将以电压或电流 的形式输出，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。 被动式热释电红外探测器的特性：这种探头是以探测人体辐射为目标的。 所以热释电元件对波长为 10m 左右的红外辐射非常敏感。为了仅仅对人体的 红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干 扰受到明显的抑制作用。 - 11 - 被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元件。而且制 成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的 作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。 一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热
22、释电元 件接受，由于两片热释电元件接受到的能量不同，热释电也不同，不能抵消， 经信号处理并报警。 抗干扰性能： 防小动物干扰：探测器安装在推荐的使用高度，对探测范围内地面上的小 动物，一般不产生报警。 抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能符合 GB10408（安全防范国家标 准）的要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。 正确的安装应满足下列条件： a红外线热释电传感器应离地面 2.0-2.2 米。 b红外线热释电传感器远离空调、冰箱、火炉等空气温度变化敏感的地方。 c红外线热释电传感器探测范围内不得有隔屏、家具、大型盆景或其他隔 离物。 d红外热释电传感器不要直对窗口，否则窗外的热气流扰动和人员
23、走动会 引起误报，有条件的最好把窗帘拉上。红外线热心的传感器也不要安装在有强 气流活动的地方。 振动位移传感器： 高灵敏度振动位移传感器，是一种集振动和位移测量于一身的全方位固态 控制器件，是目前作为状态检测和报警的最佳选择，传感器部分采用目前先进 固态加速度检测器件，既对振动有很高的检测灵敏度，又对周围环境的声音信 号抑制，具有很强的抗干扰能力，可广泛应用于机动车、保险柜、门窗等场合 的防盗装置中，器件的内部均含有专用的控制芯片，应用非常方便，可直接带 动小功率负载。 2.2.2 单片机技术 - 12 - 单片机的特点： 单片机就是一块芯片上集成了 CPU、ROM、RAM、定时/计数器和多种
24、 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，主要特点如下： a单片机中的存储器 ROM 和 RAM 是严格分工的。ROM 为程序存储器， 只存放程序、常数及数据表格。而 RAM 则为数据存储器，用作工作区及存放 变量。这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中，有较大的程序存储空 间，把已调试好的程序固化在 ROM，而把少量的随机数据存放在 RAM 中，这 样，小容量数据存储器能以高速 RAM 形式集成在单片机内，以加快单片机的 执行速度。但单片机上 RAM 是作为数据存储器用，而不是当作高速数据缓冲 器（cache）
25、用。 b采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要，单片机的逻辑控制能力 要优于同等级的 CPU，特别是单片机具有很强的位处理能力。单片机的运行速 度也较高。 c单片机的 I/O 引脚通常是多功能的。由于单片机机芯上引脚有限，为了 解决实际引脚和需要的信号线数的矛盾，采用了引脚功能复位的方法，引脚处 于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。 d系列齐全，功能扩展性强。单片机具有内部掩膜 ROM、内部 EPROM 和外接 ROM 等形式，并可方便的扩展外部的 RAM、ROM 及 I/O 接口，与许 多通用的微机接口芯片兼容，对应用系统的设计和生产带来极大的方便。 单片机的应用： 单片机在控制
26、应用领域中，有如下几方面的优点： 体积小、成本低、运用灵活、易于产品化，它能方便地组成各种智能化的控 制设备和仪器，做到机电仪一体化； 面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得更佳 的性能价格比； 抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这 是其他机种无法比拟的； 可以方便地实现多机和分布式布控，使整个控制系统的效率和可靠性大为提 - 13 - 高。 单片机的应用范围十分广泛，下面仅列举一些典型的应用领域。 工业控制 数控机床，温度控制，可编程顺序控制，电机控制，工业机器人， 智能传感器，离散与连续过程控制； 仪器仪表 智能仪器，医疗器械，液体和气
27、体色谱仪，数字示波器； 电讯技术 调制解调器，声像处理，数字滤波，智能线路运行控制； 办公自动化和计算机外部设备 图形终端机，传真机，复印机，绘图仪，磁盘/磁带机，智能终端机； 导航与控制 导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导航系统； 汽车与节能 点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，最佳燃料控制，计 费器，交通控制； 商用产品 自动售货机，电子收款机，电子秤，银行统计机； 家用电器 微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机。 第 3 章 硬件设计 3.1电源电路设计 本系统电源电路原理图如图 3-1 所示，系统的电源采用 220V 交流供电，电 网的 220V 交流电经桥路整流，电容
28、滤波，送入 7805 和 7809 的输入端，最后 - 14 - 输出 5V 和 9V 的直流电。 图 3-1 电源电路原理图 3.2主机电路设计 报警器的主机采用 STC89C51 单片机来实现。单片机是将中央处理器 （CPU） 、随机存取存储器（RAM） 、只读存储器（ROM） 、定时/计数器及输入 输出接口电路等计算机主要部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 现在世界上已经有很多大公司能够生产单片机，随着超大规模集成电路的 迅猛发展，单片机的功能也日渐强大，运算速度日益提高，相继出现了 32 位和 64 位单片机，但根据实际系统的需要和产品的性价比，本文选用 8 位单片机 STC8
29、9C51，构成系统的主机。 主机部分的电路原理图如图 3-2 所示，它由复位电路、振荡电路、蜂鸣电 路、共阴极 7 段数码管组成。引脚 P1.0 和 P1.4 分别接到传感器的输出端，用 以检测异常情况，以便进行报警处理。 - 15 - 图 3-2 主机部分原理图 3.2.1时钟电路时钟电路 STC89C51 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1 和 XTAL2 分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外 部方式产生。内部方式的时钟电路，在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接定时元件， 内部振荡器就产生自激震荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并
30、联谐 振电路。晶体振荡频率可以在 1.2-12MHz 之间选择，电容值在 5-30pF 之间选择， 电容值的大小可对频率起微调的作用。 外部方式的时钟电路，XTAL1 接地，XTAL2 接外部振荡器。对外部振荡 信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于 MHz 的方波信号。 片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟 P1 和 P2，供单片 机使用。 3.2.2复位及复位电路复位及复位电路 - 16 - 本系统利用的是单片机复位监控芯片 IMP812。 IMP812 是在低功耗微处理器（uP）微控制器（uC）和数字系统中用来监 视 3.0V、3.3V 和 5.0V 电源工作的
31、低功耗监控电路。每个都具有去抖动的手动 复位输入。IMP812 是美国 Maxim 公司 MAX812 的改进型替代产品其工作温度 范围扩展为-40至 105。只要电源电压降至预置的复位门限以下时该电路就 发出一个复位信号并在电源已经升高到此门限后至少保持这个信号 140ms。IMP812 则具有高电平有效的 RESET 输出。复位比较器已设计成可以 忽略 Vcc 电压的快速瞬变。 IMP812 的低功耗使之成为便携式及电池供电设备的理想选择。器件具有紧 凑的 4 引脚 SOT143 封装仅占用极小的电路板空间。 3.2.3键盘电路键盘电路 键盘是标准的输入设备，实现键盘有两种方案：一是采用现
32、有的一些芯片 实现键盘扫描，如 8279，CH451,LMC9768 等，还有就是用软件实现键盘扫描。 使用现成的芯片可以节省 CPU 的开销，但增加了成本，而用软件实现具有较强 的灵活性，也只需要很少的 CPU 开销，可以节省开发成本。本设计因此便使用 软件实现键盘的扫描。 常见的键盘可分为独立按键式键盘和行列扫描式键盘。独立按键式键盘应 用在需要少量按键的情况，按键和单片机的 I/O 口线直接连接。而行列扫描式 键盘用在按键需求较多的情形下。考虑到本系统操作简便，所以采用独立式键 盘。独立式键盘电路如图 3-3 所示。 图 3-3 按键电路图 理论上当按键按下或弹起时，可以相应的产生低电平
33、或高电平，但实际并 - 17 - 非如此。键盘按键一般都采用触电式按键开关。当按键被按下或释放时，按键 触电的弹性会产生抖动现象。即当按键按下时，触电不会迅速可靠地接通，当 按键释放时，触电也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动才能稳定下来， 按键材料不同，抖动时间也各不相同。 按键抖动可能导致单片机将一次按键操作识别为多次操作，一般采用硬件 电路或软件程序来消除。 图 3-4 按键抖动示意图 一次完整的按键过程，如图 3-4 所示，包含以下几个阶段： A等待阶段：此时按键尚未按下，处于空闲阶段; B闭合抖动阶段：此时键刚刚按下，但信号处于抖动状态，系 统在检测时应消抖延时，约 5ms 到
34、20ms； C有效闭合阶段：此时抖动已经结束，一个有效按键动作已经 产生，系统应该在此时执行按键功能，或将按键编码记录下 来，待按键弹起时再执行其功能； D释放抖动阶段：许多时候编程人员并不在此时消抖延时，但 最好也执行一次消抖延时，以防止误操作; E有效释放阶段：若设计要求在按键抬起时才执行功能，则应 当在此时进行按键功能的处理。 按键击键的类型由多种划分方式：按击键时间分短击和长击；按击键次数 分单击和连击；按特殊功能分双击或组合键等。功能分析如下： 短击：用户快速按下单个按键，然后立即释放； 长击：用户长时间按下一个按键。如某些重要的功能键，复位，为防止 用户误操作； - 18 - 连击
35、：实现连续操作效果，如连续加 1 或减 1； 复合按键：用户同时按下两个或多个按键，实现某些特殊功能； 无键按下：当用户在一定时间内未按任何键，执行某些特殊的操作，如 自动进入待机或节能态。 3.3数码显示电路的设计 本系统的显示电路采用的是数码管显示电路，数码管显示器由于其成本低， 配置灵活，与单片机接口简单，广泛应用于单片机应用系统中。下面介绍其工 作原理及与单片机的接口电路。 3.3.1数码管的工作原理数码管的工作原理 LED 数码管显示器是由若干个发光二极管组成的，当发光二极管导通时， 相应的点或线段发光，将这些二极管排成一定图形，控制不同组合的二极管导 通，就可以显示出不同的字形。单
36、片机应用系统中常用到的 LED 显示器为七段 显示器，再加上有一个小数点，因此也可把它称为八段显示器。 3.3.2本系统的数码管显示电路本系统的数码管显示电路 本系统中的数码管显示电路如图 3-6 所示，为共阳极数码管，a-g、dp 分别 接到单片机的 P0.0-P0.6、P0.7 脚。 图 3-6 数码管显示电路 - 19 - 3.4蜂鸣器电路 本系统的蜂鸣器报警电路如图 3-7 所示，蜂鸣器用一个三极管 0913 来驱动。 单片机引脚 P2.0 接 0913 的基极输入端。当 P2.0 输出高电平 1 时，三极管导通， 蜂鸣器两端获得约+5V 的电压而鸣叫；当 P2.0 输出低电平 0 时
37、，三极管截止， 蜂鸣器停止发声。 图 3-7 蜂鸣器电路 3.5用户端探测器设计 本系统采用了两组传感器器件，每组各一个热释电红外传感器和一个振动 位移传感器。每组的两个传感器通过一个或非门连在一起，任何一个传感器接 受到报警信号，单片机都会做出反应，处理警情。这样的复合式传感器设计， 增加了安全性，减少了漏报发生的可能性。 3.5.1热释电红外传感器电路设计热释电红外传感器电路设计 本设计采用的热释电传感器成品的引脚示意图如图 3-8 所示，引脚功能如 下： （1）数字 1 脚：电源负极 （2）数字 2 脚：信号输出，高电平有效 （3）数字 3 脚：电源正极 DC69V （4）W1：灵敏度调
38、整 - 20 - （5）W2：输出延时调整 5120 秒 图 3-8 热释电红外传感器的引脚示意图 它的技术参数如下： 工作电压：DC 69V 电平输出：和电源电压相同 感应角度：水平 90140；垂直 1530 静态电流：小于 750uA 无信号输出：0V 感应距离：0.515 米 当探测器检测到异常情况，由 2 脚输出一个高电平，发送到单片机上，单 片机做出报警处理。 3.5.2振动位移传感器电路设计振动位移传感器电路设计 采用 ND-1 型振动位移传感器，它是一种集振动和位移于一体的全方位传 感器。它内部采用先进的固态加速度检测器件，对外来振动十分敏感。ND-1 型 振动位移传感器由振动
39、和位移传感元件、灵敏度限制电路、检测控制电路、延 时电路和输出级等。 振动位移传感器外部电路如图 3-9 所示，它的技术指标及参数如下： 工作电压：312V 静态电流：3V 时 500mA 灵敏度：0.1g 检测方向：全向 - 21 - 位移检测依据：加速度 工作温度：-3065 各引脚功能如下： 引脚 1：地 引脚 2：灵敏度调节 引脚 3：信号输出 引脚 4：输出延时设定 引脚 5：电源 图 3-9 振动位移传感器 图中 C 是延时控制电容，取值越大，延时就越长，反之则越短，一般取值 0.1uF10uF,这里取值为 4.7uF。当人体在不断运动时，输出为高电平，并通过 内部电路延时，当人体
40、停止运动时，输出转为低电平。R1 是外接灵敏度设定电 阻，取值在 51K100K 之间，阻值越大，灵敏度就越高。此电阻可以不接，这 时传感器灵敏度最高。 第 4 章 报警器软件设计 自动报警器软件部分采用模块化设计，分为主程序、扫键程序等等。应用 汇编语言变成，在 Keil uVision4 环境里运行，最后用烧写器将程序写入单片机。 编程语言的软件设计采用 MCS-S 1 汇编语言编写自动报警器中相关程序（如拨 号、检测等） 。 - 22 - 4.1主程序设计 主程序首先对单片机进行初始化，然后进入扫键程序，开始布防。当检测 到意外情况（有人入侵）时，通过标志位进行警情判别，然后进入报警程序
41、进 行分类报警，主程序流程图见图 4-1。 图 4-1 主程序流程图 - 23 - 图 4-2 扫键程序流程图 主程序部分如下所示： ；* ；主程序 ；* START: ACALL CLEAR MAIN: LCALL KEYWORK JB 00H,FUN0 ;判断 20H.0 位为 1 时执行 FUN0 JB 01H,FUN1 ;判断 20H.1 位为 1 时执行 FUN1 AJMPMAIN ;返回主程序 4.2扫键程序设计 图 4-2 为扫键程序流程图。程序开始，首先置 P1 口为高电平，为输入状态。 然后循环依次检测 P1.0、P1.4 口，当某一管脚为高电平时，进行防抖测试，如 - 24
42、 - 确认为报警信号，则置相应的标志位为 1，以便以后判别报警位置，标志位为 单片机内部 RAM 的 20H 单元的第三位 20H.0、20H.1，返回主程序。 ；* ；扫键程序 ；* ； KEYWORK: MOV P1，#0FFH JNB P1.0，KEY0；判断是否为支路 1 报警 JNB P1.4，KEY1；判断是否为支路 2 报警 RET ; KEY0： LCALL DL10MS；延时 10ms 消抖 JB P1.0，OUT0；若为抖动误报则跳出 SETB 00H；20H.0 位置 1（说明为位置 1 报警） CLR 01H OUT0：RET ; KEY1： LCALL DL10MS；
43、延时 10ms 消抖 JB P1.4，OUT1；若为抖动误报则跳出 SETB 01H；20H.1 位置 1（说明为位置 2 报警） CLR 00H OUT1：RET - 25 - 第 5 章 总结与展望 5.1设计总结 本设计目前基本达到了预期的要求，通过对多元探测器与自动拨号报警系 统的测试，可得到如下结论： （1）系统功能齐全，能对家庭中出现的盗窃事件进行灾前检测，及时发出报警 信息，避免用户生命财产不受损失。 （2）系统采用复合式传感器，增加了安全性，减少了漏报发生的可能性。通过 单片机控制的数码显示器，能显示出事地点，使用户能及时快速做出应对措施。 （3）系统不需要用红外线或电磁波等发
44、射源，采用模块化的设计思想，灵敏度 高、控制范围大、隐蔽性好，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。 （4）系统采用双电源技术，主电源停电或被切断，被动电源自动工作，增加了 系统工作的可靠性。 （5）系统硬件电路简单、安装方便、操作简单，并且具有低成本的优点，可适 用于各种类型的住宅和人群。 5.2展望 本课题已经完成了对智能住宅盗情进行自动检测并实现了自动报警功能， 完全可以作为一套简易系统投入使用，但是随着微电子技术、通讯技术、自动 控制技术和传感器技术的发展，还将有很大的发展空间。系统需要进一步改进 和完善，主要存在以下几个方面的问题： （1）系统智能在家里有人的情况下使用，如果家里没
45、人则报警作用不能体现。 针对这一点，可以给系统增加自动拨号的功能，将系统通过拨号电路与电话线 连接，当发生意外情况的时候，系统可以自动拨打预先设置好的电话进行报警。 （2）系统智能针对盗情进行报警。对现代家庭来说，功能有些单一。可以增加 一些其他功能传感器，比如烟雾光电传感器、CO 检测传感器等待，在检测盗 情的同时还可以检测火灾、煤气泄漏等等，真正能实现功能全面，一机多用。 - 26 - （3）系统的防范目标是所有靠近的人，无法对本家庭成员进行判断，往往会产 生一些伪报警。因此，应用范围得到限制。针对这一点，应增加系统的自我判 断功能。 发现问题、解决问题才能进步，针对这些问题，我将进一步调
46、研、思考， 力争将设计在能力范围内做到更加完美和实用。 参考文献： 【1】吴英才，林华清 热释电红外传感器在防盗系统 中的应用 传感器技术 2002； 【2】童名文 一种新型报警器的研制 武汉理工大学 2003 【3】余发山 单片机原理及应用技术 中国矿业大学 出版社 2008 【4】雷旭，何万强 新型家用防盗报警系统 现代电 子技术 2003 【5】王宏建 AT89C2051 在小区防盗报警系统中的应 用 第七届青年学术会议论文集 2005 【6】http:/ 万方数据库 http:/ 维基百科 ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYC
47、ummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnf
48、btryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJlamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6NNMwL3fwhZFTFVYAARY7lHSSxJ10V3pH3Y19BxYR77Ib7CpZSu2tijqe3hKqkKAu9KSkCpHKXUIKvvyJZpg2YijRkqfbGgOvyqKuxNWI9oMnJtt6QilZxtyrF7d20FbmabcfiixrQ
49、KUsVNXBPPFUXyQ1fJSKFSUbkgs2DUVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQKV2DzWtMPDJQkBcXmovdsjq CTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5Nzg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPPdtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU1GegDyQniHNTaVSieueFQcYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N