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基于单片机防盗警报系统的设计说明.doc
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基于单片机防盗警报系统的设计说明.doc
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目 录
第 1 章 绪 论...........................................................................................................................3
1.1 选题背景........................................................................................................................3
1.2 课题介绍 .......................................................................................................................4
1.3 本文主要工作................................................................................................................5
1.4 方案选择论证 ...............................................................................................................5
1.4.1 单片机的选择 .....................................................................................................5
1.4.2显示器工作原理与其选择 ................................................................................6
1.4.3 液晶显示和数码显示.........................................................................................6
1.4.4 防盗报警选择传感器的选择 ...........................................................................7
2.1 硬件系统总体设计........................................................................................................8
2.2 AT89C51 芯片的介绍 ..................................................................................................9
2.2.1 引脚功能 .............................................................................................................9
2.2.2 结构原理 ..........................................................................................................11
2.2.3 AT89C51 定时器/计数器相关的控制寄存器介绍 .....................................12
2.2.4 MAX708 芯片介绍 .....................................................................................13
2.3 单片机复位设置 ........................................................................................................14
2.4 8255A 芯片介绍 ........................................................................................................14
2.4.1 8255A 的引脚和结构 ......................................................................................15
2.4.2 8255 的工作方式.............................................................................................16
2.4.3 8255 的控制字.................................................................................................18
2.5 AT89C51 与 8255 的接口电路 .................................................................................19
2.6 显示部分 ....................................................................................................................20
2.6.1 七段显示译码器 ...............................................................................................20
2.6.2 7448 译码驱动 ................................................................................................21
2.6.3 单片机与 7448 译码驱动器与 LED 的连接 ................................................23
2.6.4 外部地址锁存器 ..............................................................................................23
第 3 章 检测信号放大电路设计............................................................................................24
3.1 热释红外线传感器典型电路 .............................................................................25
3.2 红外光敏二极管警灯电路........................................................................................26
3.2.1 光敏二极管控制电路......................................................................................27
3.3 红外线探测信号放大电路设计 .................................................................................28
3.3.1 光电耦合器驱动接口 .......................................................................................30
3.3.2 集成电路运算放大器......................................................................................31
3.3.3 精密多功能运算放大器 INA105..................................................................31
3.3.4 低功耗、双运算放大器 LM358....................................................................34
第 4 章 电源设计 ....................................................................................................................35
4.1 单片机系统电源 ........................................................................................................35
4.2 检测部分电源.............................................................................................................35
5.1 主程序设计 ................................................................................................................37
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5.2 核对子程序设计 ........................................................................................................38
5.3 中断子程序设计 ........................................................................................................38
5.4 读数子程序设计........................................................................................................39
5.5 程序设计说明............................................................................................................40
5.6 程序清单....................................................................................................................41
第 6 章 调试............................................................................................................................45
6.1 安装调试.....................................................................................................................45
6.2 音响(和继电器)驱动线路具体连接 ....................................................................45
6.3 程序修改 ...................................................................................................................46
6.4 程序执行过程 ...........................................................................................................47
结论...........................................................................................................................................48
参考文献...................................................................................................................................49
致 ...............................................................................................................................................51
原理图.......................................................................................................................................52
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第 1 章 绪 论
随着经济的发展,人们对防盗、防劫、防火保安设备的需求量大大增加。针对偷盗、
抢劫、火灾、煤气泄漏等事故进行检测和报警的系统,其需求也越来越高。本设计运用
单片机技术设计了一新颖红外线防盗报警器。而本设计中的输入部分主要是各种各样的
传感器。不同类型的探测器用不同的手段探测各种入侵行为;不同作用的传感器,也可
检测出不同类型的情况。
本章节主要介绍了本设计的选题背景、课题介绍、本文主要工作、方案论证。
1.1 选题背景
单片机现在已越来越广泛地应用于智能仪表、工业控制、日常生活等很多领域,可以
说单片机的应用已渗透到人类的生活、工作的每一个角落,这说明它和我们每个人的工
作、生活密切相关,也说明我们每个人都有可能和有机会利用单片机去改造你身边的仪
器、产品、工作与生活环境。
红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分,他在各领域都得到广泛的应用。
由于他是不可见光,因此用他做防盗报警监控器,具有良好的隐蔽性,白天黑夜均可使
用,而且抗干扰能力强。这种监控报警装置广泛应用与博物馆、单位要害部门和家庭的
防护
[1]
。
通常红外线发射电路都是采用脉冲调制式。红外接收电路首先将接收到的红外光转
换为电信号,并进行放大和解调出用于无线发射电路的调制信号。当无人遮挡红外光时,
锁相环输出低电平,报警处于监控状态;一旦有人闯入便遮挡了红外光,则锁相环失锁,
输出高电平,驱动继电器接通无线发射电路,监控室便可接收到无线报警信号,并可区
分报警地点
[2]
。
当我们考虑的围广一点:若是在小区每一住户安装防盗报警装置。当住户家中无人
时,可把家庭的防盗报警系统设置为布防状态,当窃贼闯入时,报警系统自动发出警报
并向小区安保中心报警
[3]
。周界报警系统:在小区的围墙上设置主动红外对射式探测器,
防止罪犯由围墙翻入小区作案,保证小区居民的生活安全
[4]
。
有的防盗报警系统还连有上位机。将探测器发回的现场信号按防区的类型与主机的
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工作状态(布防、撤防)作出逻辑判断,进而发出报警
[5,6]
。一个防盗系统的功能主要
体现在报警主机的功能上。
1.2 课题介绍
本设计是利用单片机对防盗报警系统进行控制,系统要求能对 16 个以上的监测点
进行自动监测。是以单片机为核心构成防盗报警系统,以完成用户键盘输入,数码(可
汉字液晶)显示、故障状态指示为主,完成报警检测,若有报警事故发生,可向外界发
出声光报警信号。系统基本框图如下所示:
单片机防盗报警系统主要用于宾馆、仓库、居民楼等场所,它能对受监测点进行自
动监测。一旦出现盗情,由单片机接收有效信号,并发出报警命令,即进行声光报警,
并指示被盗地点,提醒有关人员进行有关措施。该防盗报警系统具有结构简单、可靠
性高、成本低等优点。若更换其他的传感器,该系统还可以用于火灾报警、煤气泄漏
等报警。
1.3 本文主要工作
在设计之前首先工对本课题作广大的市场调研工作,进行分析、对比、总结,再进
行方案选择论证。具体到设计时,又分硬件设计和软件设计,硬件设计主要分两大部分:
图 1.1 系统基本框图
报警电路
显示电路
单
片
机
89C51
检测电路
警语播放电路
键盘输入
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单片机部分和检测部分。软件设计分主程序设计和中断子程序设计。在完成正文部分后,
主要工作就是要进行调试,为了实现设计预计现象,软件和硬件都要作必要的修改。
1.4 方案选择论证
1.4.1 单片机的选择
本设计采 用低功 耗,高性 能的 89C51 单片机,集成电 路设计中 心推出的 BI/
ATu89C51 的单片机。是一种低功耗,高性能的含有 4K 字节快檫写可编程/檫除只读
存储器(EEPORM)的 8 位 CMOS 单片机,时钟频率高达 24MHZ,与 8031 的指令系
统和引脚完全兼容。芯片上的 EEPROM 允许在线(+5V)电檫除,点写入或采用通用
的非易失存储器对程序存储器重复编程。此外,BI/ATu89C51 还支持由软件选择的二
种掉电工作方式。非常适用于电池供电或其他要求低供耗场合。由于芯片的 4K程序存
储器可在线或用编程器重复编程,受到了应用设计者的欢迎,并得到较为广泛的应用。
1.4.2显示器工作原理与其选择
点亮显示器有静态和动态两种方法。所谓静态显示就是当显示器显示某一个字符时,
相应的发光二级管恒定地导通或截止,例如 7 段显示器 a,b,c,d,e,f 导通,g 截止,显示 0。
这种显示方式每一位都需要有一个 8 位输出口控制,静态显示时,较小的电流可以得到
较高的亮度且字符不闪烁,所以可以采用 8255A 的输出口直接驱动。在单片机串行口
方式 0 应用中,也是采用静态显示方法。当显示器位数较少时采用静态显示的方法是适
合的。当位数较多是,用静态显示所需 I/O 口太多,一般采用动态显示方法。
所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮显示器各个位(扫描),对于显示器的每一
位来说,每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示,但必须保
证扫描速度足够快,字符才不闪烁。显示的亮度既与导通电流有关,也与点亮时间和间
隔时间有关。调整电流和时间参数,可实现亮度较高较稳定的显示。若显示的位数不大
于 8 位,则控制显示器公共位只需要一个 I/O 口(称为扫描口),控制显示器的各位所
显示的字型也需一个 8 位口(称为段数据口),为了防止闪烁,显示的时间在 1~2ms。
1.4.3 液晶显示和数码显示
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