感器原理 传感器选型 放大电路的设计 红外探测信号输入电路 键盘电路设计 时钟电路的设计 复位电路的设计 声光报警电路的设计 实时时钟电路 实时时钟芯片的结构及工作原理 引脚功能及结构 液晶显示模块设计 模块引脚说明 接口时序 通信的设计 芯片选型 简介 电路设计 第章软件设计 软件的程序实现 主程序工作流程图 中断服务程序工作流程图 报警电路子程序流程图 显示电路子程序流程图 信号采集电路子程序流程图 第章结论与展望 致谢 参考文献 附录 附录硬件原理图 附录主要源程序代码 第章绪论 前言 随着社会的不断进步和科学技术经济的不断发展人们生活水平得到很大 的提高对私有财产的保护意识在不断的增强因而对防盗措施提出了新的要求。 本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的基于单片机的家庭式电子 防盗系统。 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些的警察也能够收到呼救信息。随后由于 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 现的电话理所当然地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成了个集中许 多高科技手段和产业化管理水准的体化综合性产业。比如世界排名第北美 最大的安防跨国公司美国棋诺亚公司它在世纪年代开始搞简单的防盗报警 其当时的业务范围和技术水平跟中国现在很多安防企业是相当的。到年代它 对其产业的整体发展方向做了很大的调整变为联网报警服务商建立了首家网 管中心尤其是在年代引用了大量的网管技术系统集成技术和电子技术现己 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万年防盗报警收入总 产值达亿美元。 防盗报警器的发展前景与趋势 随着社会的发展农村城镇化和人员流动性增大社会治安状况更趋复杂 因此作为社会的基本单元安全防范问题就显得尤为重要。传统的机械式防盗 网防盗窗家居防卫在实际使用中暴露出些明显的问题如影响楼房美观 市容整洁影响火灾救援通道给犯罪分子提供了便利的翻越条件时间久了会 有高空坠物的危险等。 所以作为新代的智能安全防盗报警器系统就应运而生并日益受到广泛的 重视和运用。另外为了进步规范住宅小区智能化建设建设部特别制定了智 能小区的等级标准按照其要求智能小区中必须具有安全防范信息管理物业 管理和信息网络等系统。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。 设计任务与要求 该设序 的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计硬件设计软件设计等几个 阶段。 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构热释电红外传感探头电路报 警电路单片机复位电路及相关的控制管理软件组成它们之间的构成框图如 图总体设计框图所示 图总体设计框图 处理器采用系列单片机。整个系统是在系统软件控制下工作的。 设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号经放大电路 比较电路送至门限开关打开门限阀门送出电平至单片机。在单片机内 经软件查询识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制 信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟段时间后自动解 除也可人工手动解除报警信号当警情消除后复位电路使系统复位或者是在 声光报警钟后有定时器实现自动消除报警。 传感器简介 热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源本身不向外界发射任何能量 而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射因此才有被动式之称。被动式 红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外 探测器其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使些强介电质 材料如钦酸钡钦错酸铅等的表面温度发生变化则随着温度的上升或 下降材料表面发生极化即表面上就会产生电荷的变化从而使物质表面电荷 失去平衡最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 信号 处理 电路 单片机 传感 器 传感 器 复位 电路 液 晶显示 小区 警卫 声光报警 电路 总线 时钟 电路 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线可以将其 转化为与人体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其内部敏感材料的温度将升高极化强度减弱表面电 荷减少通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可 以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输出电压也同样可 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 以探测到个立体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背景物体如墙壁家具等在 室温下红外辐射的能量比较小而且基本上是稳定的所以不能触发报警器。当 有人体突然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将接 收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号 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送往报警器发出报警信号。红外探测器的探测波长为 人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内因此能较好的探测到活 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能价廉等优点本 课题采用红外探测器作为报警探测器并在设计中增加了自动声光报警的功能 使报警系统更加趋于完善。 热释电红外传感器电路图 热释电红外线传感器是年代发展起来的种新型高灵敏度探测元 件。是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驱动各种控 制电路。 图为热释电红外传感器的内部电路框图。 图热释电红外传感器的内部电路框图 被动式热释电红外探头的工作原理及特性 人体的体温般在所以会发出特定波长左右的红外线被动式 红外探头就是靠探测人体发射的左右的红外线而进行工作的。人体发射的 红外线通过菲尼尔滤光增强后聚焦到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电 元件这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡向外 释放电荷经后续电路检测处理后就能产生报警信号民。该探头具有如下特点 由于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 左右的红外辐射必须非常敏感。 为了仅仅对人体的红外辐射敏感在它的辐射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控制作用。 被动红外探头的传感器包含两个互相串联的热释电元而且制成的两个 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 产生的释电效应相互抵消因此探测器无信号输出。 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释电 元件接收但是两片热释电元接收到的热量不同热释电也不同不能抵消经 信号处理后即可报警。 根据性能要求不同菲尼尔滤光片具有不同的焦距感应距离从而产 生不同的监控视场视场越多控制越严密。 系列单片机的内部组成 单片机是美国公司生产低电压高性能位单片机 片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机 存取数据存储器器件采用公司的高密度非易失性存取技术生产 兼容标准指令系统片内置通用位中央处理器和存储 单元功能强大。单片机可提供许多高性价比的应用场合可灵活应 用于各种控制领域。 单片机是在块芯片中集成了定时器计数器 和多种功能的线等台计算机所需要的基本功能部件。单片机内包 含下列几个部件 系列单片机的典型芯片是所以以为例来介绍 系列单片机。位的片内有振荡器和时钟电路工作频率 为为 片内有字节 片内有字节程序存储器 可寻址片外字节数据存储器 可寻址片外字节程序存储器 片内个特殊功能寄存器 个位的并行口 个全双工串行口 个位定时器计数器 可处理个中断源两级中断优先级 内置个布尔处理器和个布尔累加器 指令集含条指令 单片机的内部组成 图画出了单片机的内部系统组成的基本框图 摘要 随着信息技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高人们对住宅的需 求已从追求简单的生存空间向着追求质量功能服务等多重需求过渡。同时 随着人们的保护意识不断增强防盗措施的紧迫性也逐渐被提上了日程防盗报 警系统应运而生。 本文设计了住宅智能化中的红外防盗报警系统。本系统以单片机为 核心配以各种功能模块来满足人们日常生活中的安全需求本系统采用了热 释电红外传感器它的制作简单成本低安装比较方便抗干扰力强灵敏度 高而且安装较隐蔽不易被发觉。该系统主要包括