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红外防盗报警系统 毕业设计.doc

红外防盗报警系统 毕业设计

放飞远去的你
2017-10-07 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《红外防盗报警系统 毕业设计doc》,可适用于综合领域

红外防盗报警系统毕业设计单片机课程设计项目名称红外防盗报警系统专业班级通信学生姓名姜允鑫指导教师刘文礼年月通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)目录摘要Abstract绪论课题背景课题现状设计任务与要求元器件介绍系统概述主要器件介绍热释电红外传感器概述ATS单片机概述总体设计硬件设计信号检测与放大电路电路实现功能电路图图信号检测与放大电路电子元件介绍LED显示电路电路实现功能II通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)电路图电路元件介绍电路实现原理报警执行电路电路实现功能电路图电路元件介绍电路实现原理手工暂停电路实现功能电路工作原理单片机控制晶振与复位电路电路实现功能:电路元器件介绍系统工作原理软件设计主程序设计((实现功能((流程图定时中断程序设计实现功能s定时流程图关键技术解除中断程序设计实现功能程序流程图关键技术关键代码III通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)系统仿真结论谢致参考文献附录IV通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)摘要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家庭式电子防盗系统。目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。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而且防盗性能比较稳定抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽不易被盗贼发现。同时它的信号经过单片机系统处理后方便和,,机通信便于多用户统一管理。本设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用系列单片机ATS。整个系统是在系统软件控制下工作的。系统程序可以划分为以下几个模块:数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数。关键词:单片机红外传感器报警电路数据采集通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)AbstractAlongwithsociety'sunceasingprogressandscienceandtechnology,economicalunceasingdevelopment,thepeoplelivingstandardobtainstheverybigenhancement,toprivatepropertyprotectionconsciousnessinunceasingenhancement,thussetthenewrequesttothesecuritymeasureThisdesignisforsatisfythefamilytypeelectronsecuritysystemwhichthemodernhousingsecurityneedstodesignAtpresentinthemarketconditionequipsmainlyhasthepressuretotouchthehairstyleburglaralarm,theswitchelectronburglaralarmandthepressureshieldslightthehairstyleburglaralarmandsooneachkindofalarmapparatus,butthesekindofquitecommonalarmapparatusesallhavesomeshortcomingsThissystemusedhashotlyreleasedtheelectricityinfraredsensor,itsmanufacturesimple,costlow,installmtheantijammingabilitystrong,thesensitivityhigh,safewasreliableThiskindofsecurityinstallmenthiding,wasnoteasilydiscoveredbythebanditsandthievesSimultaneouslyitssignalaftermonolithicintegratedcircuitsystemprocessingtheconvenienceandPtheCmachinecorrespondence,isadvantageousforthemultiuserunificationmanagementThisdesigndesignstwopartsincludingthehardwareandsoftwareThehardwarepartiallyincludingthemonolithicintegratedcircuitcontrolcircuit,infraredpokesheadintheelectriccircuit,theactuationexecutionalarmcircuit,theLEDcontrolcircuitandsoonthepartialcompositionsTheprocessorusesseriesmonolithicintegratedcircuitsATS,theoverallsystemisworksunderthesystemsoftwarecontrolThesystemprogrammaydivideintofollowingseveralmodules:Thedataacquisition,thekeyboardcontrol,reportstothepolicewiththedemonstrationsmallsteelyardfunctionKeywords:ATSmonolithicintegratedcircuitinfraredsensor,dataacquisitionalarmcircuit通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)第一章绪论课题背景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家庭式电子防盗系统。就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而我所研究的防盗报警器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而且防盗性能比较稳定抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽不易被盗贼发现同时它的信号经过单片机系统处理后方便和,,机通信便于多用户统一管理和用户操作。课题现状近年来随着改革开放的深入发展电子电器的飞速发展人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强造成偷盗现象屡见不鲜。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警器这时正为人们解决了不少问题但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。价格高昂,一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。由于红外线是不见光有很强的隐蔽性和保密性因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括被动式热释电型红外报警器,也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器,触摸式防盗报警器,红外报警器,红外线声先报警器„„通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)此外在电子防盗、人体探测等领域中对射红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。设计任务与要求()该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。()本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、家庭智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。()系统可实现功能。当人员外出时可把报警系统设置在外出布防状态探测器工作起来。当有人闯入时热释电红外传感器将探测到动作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ATS单片机经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。()红外线具有隐蔽性在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点:其一是能有效判断是否有人员进入其二是尽可能大地增加防护范围。当然系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)第二章关于器件介绍系统概述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而且防盗性能比较稳定抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽不易被盗贼发现同时它的信号经过单片机系统处理后方便和,,机通信便于多用户统一管理和用户操作。该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。电路结构做成可划分为:热释电红外传感器、家庭智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。就此设计的核心模块来说单片机就是设计的中心单元所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入输出设备、以及外围应用电路等组成的系统软件是各种工作程序的总称。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、在线调试等几个阶段就本设计来说也包括这些过程。它们的进程框图如图所示。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)开始明确任务选机型划分软、硬件硬件研制软件设计联机仿真调试排出故障、修正软件固化程序、应用系统独立运行完成研制图单片机应用系统研制过程框图主要器件介绍热释电红外传感器概述)PIR传感器简单介绍热释电红外线(PIR)传感器是年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一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如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。自然界中存在的各种物体如人体、木材、石头、火焰、冰等都会发出不同波长的红外线利用红外传感器可对其进行检测。根据工作原理红外传感器分为热型和量子型两类热型红外传感器也称热释电红外传感器或被动红外传感器。与量子型相通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)比其频响速度较慢灵敏度较低但响应的红外线波长范围较宽价格便宜并可在常温下工作。量子型与热型的特点相反而且要求冷却条件。它是目前在防盗报警、火灾检测、自动门、自动水龙头、自动电梯、自动照明。及非接触温度测量等领域应用最广泛的传感器。其原因为:被测对象自身发射红外线可不必另设光源大气对(lLm、lLm、lm三个被称为“大气窗口”的特定波段的红外线吸收甚少可非常容易被检测中、远红外线不受可见光影响可不分昼夜进行检测。)PIR的原理特性热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的材料如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为*mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件并将两个探测元件以反极性串联以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜该透镜用透明塑料制成将透镜的上、下两部分各分成若干等份制成一种具有特殊光学系统的透镜它和放大电路相配合可将信号放大分贝以上这样就可以测出~米范围内人的行动。菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入从而强其能量幅度。人体辐射的红外线中心波长为~um而探测元件的波长灵敏度在~um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口这个滤光片可通过光的波长范围为~um正好适合于人体红外辐射的探测而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。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释电元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而输出电压信号。在该探测技术中所谓“被动”是指探测器本身不发出任何形式的能量只是靠接收自然界能量或能量变化来完成探测目的。被动红外报警器的特点是能够响应入侵通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)者在所防范区域内移动时所引起的红外辐射变化并能使监控报警器产生报警信号从而完成报警功能。)PIR结构特性及安装图PIR结构图是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时,端接电源正极,端接电源负极,端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电材料是一种广谱材料它的探测波长范围为,(,,,,μ,。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时电路中的传感器将输出电压信号然后使该信号先通过一个由,,、,,、,,、,,组成的带通滤波器该滤波器的上限截止频率为,,,,下限截止频率为,(,,,,。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱(通常仅有,,,左右)而且是一个变化的信号同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式(脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定通常为,(,,,,,,左右)所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。本设计运用集成运算放大器,,,,,来进行两级放大以使其获得足够的增益。本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图所示,在VCC电源端,,利用C和R来稳定工作电压同样输出端也多加了稳压元件稳定信号。当检测到人体移动信号时电荷信号经过FET放大后经过CR的稳压后使输出变为高电位再经过NPN的转化输出OUT为低电平。VccVCCRvvCRQOUTYFETRSRQNPNCRY图热释电红外传感器原理图双探测热释电红外探头的优缺点优点:本身不发任何类型的辐射器件功耗很小隐蔽性好。价格低廉。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)缺点:()容易受各种热源、光源干扰。()被动红外穿透力差人体的红外辐射容易被遮挡不易被探头接收。()易受射频辐射的干扰。()环境温度和人体温度接近时探测和灵敏度降低有时造成短时失灵。抗干扰性能:a、防小动物干扰:探测器安装在推荐地使用高度对探测范围内地面上地小动物一般不产生报警。b、抗电磁干扰:探测器的抗电磁波干扰性能符合GB中要求一般手机电磁干扰不会引起误报。c、抗灯光干扰:探测器在正常灵敏度的范围内受米外H卤素灯透过玻璃照射,不产生报警。)红外线热释电传感器的安装要求红外线热释电人体传感器只能安装在室内其误报率与安装的位置和方式有极大的关系。正确的安装应满足下列条件:、红外线热释电传感器应离地面米。、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。、红外线热释电传感器探测范围内不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔离物。、红外线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走动会引起误报有条件的最好把窗帘拉上。红外线热释电传感器也不要安装在有强气流活动的地方。红外线热释电传感器对人体的敏感程度还和人的运动方向关系很大。红外线热释电传感器对于径向移动反应最不敏感,而对于横切方向(即与半径垂直的方向)移动则最为敏感在现场选择合适的安装位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。ATS单片机概述)ATS单片机的结构通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)ATS单片机是美国Atmel公司生产低电压高性能CMOS位单片机片内含kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和bytes的随机存取数据器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产兼容标准存储器(RAM)MCS指令系统片内置通用位中央处理器(CPU)和Flash存储单元功能强大。ATS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。为ATS单片机的基本组成功能方块图。有图可见在这一块芯片上图集成了一台微型计算机的主要组成部分其中包括CPU、存储器、可编程IO口、定时器计数器、串行口等各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。外时钟源外部事件数定时器计数器振荡器和时序×程序存储器数据存储器OSCKBROMBRAMSFRATSCPU可编程IOKB总线可编程全内中断扩展控制器双工串行口外中断控制并行口串行通信图ATS功能方块图()中央处理器(CPU)中央处理器是单片机最核心的部分是单片机的大脑和心脏主要完成运算和控制功能。ATS的CPU是一个字长为位的中央处理单元即它对数据的处理是通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)按字节为单位进行的。()内部数据存储器(内部RAM)ATS中共有个RAM单元但其中能作为寄存器供用户使用的仅有前面个后个被专用寄存器占用。()内部程序存储器(内部ROM)ATS共有KB掩膜ROM用于存放程序、原始数据等。()定时器计数器ATS共有个位的定时器计数器可以实现定时和计数功能。()并行IO口ATS共有个位的IO口(P、P、P、P口)可以实现数据的并行输入、输出。()串行口ATS有个全双工的可编程串行口以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。()时钟电路ATS单片机内部有时钟电路但晶振和微调电容需要外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。()终端系统ATS的中断系统功能较强可以满足一般控制应用的需要。它共有个中断源:个外部中断源INTO和INT个内部中断源即个定时计数中断个串行口中断。由上所述ATS虽然是一块芯片但它包括了构成计算机的基本部件因此可以说它是一台简单的计算机。ATS较详细的内部结构如图所示。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)图ATS内部结构框图)管脚说明ATMEL公司的ATS是一种高效微控制器。采用引脚双列直插封装(DIP)形式如图所示。ATS单片机是高性能单片机因为受引脚数目的限制所以有不少引脚具有第二功能。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)图DIP封装引脚图图SMT的封装图VCC:供电电压。GND:接地。P口:P口为一个位漏级开路双向IO口每脚可吸收TTL门电流。当P口的管脚第一次写时被定义为高阻输入。P能够用于外部程序数据存储器它可以被定义为数据地址的第八位。在FIASH编程时P口作为原码输入口当通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)FIASH进行校验时P输出原码此时P外部必须被拉高。P口:P口是一个内部提供上拉电阻的位双向IO口P口缓冲器能接收输出TTL门电流。P口管脚写入后被内部上拉为高可用作输入P口被外部下拉为低电平时将输出电流这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时P口作为第八位地址接收。P口:P口为一个内部上拉电阻的位双向IO口P口缓冲器可接收输出个TTL门电流当P口被写“”时其管脚被内部上拉电阻拉高且作为输入。并因此作为输入时P口的管脚被外部拉低将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P口当用于外部程序存储器或位地址外部数据存储器进行存取时P口输出地址的高八位。在给出地址“”时它利用内部上拉优势当对外部八位地址数据存储器进行读写时P口输出其特殊功能寄存器的内容。P口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P口:P口管脚是个带内部上拉电阻的双向IO口可接收输出个TTL门电流。当P口写入“”后它们被内部上拉为高电平并用作输入。作为输入由于外部下拉为低电平P口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P口也可作为ATS的一些特殊功能口如下表所示:P口管脚备选功能PRXD(串行输入口)PTXD(串行输出口)PINT(外部中断)PINT(外部中断)PT(记时器外部输入)PT(记时器外部输入)PWR(外部数据存储器写选通)PRD(外部数据存储器读选通)P口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器复位器件时要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALEPROG:当访问外部存储器时地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)址字节。在FLASH编程期间此引脚用于输入编程脉冲。在平时ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号此频率为振荡器频率的。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFREH地址上置。此时ALE只有在执行MOVXMOVC指令是ALE才起作用。另外该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止置位无效。PSEN:外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时这两次有效的PSEN信号将不出现。EAVPP:当EA保持低电平时则在此期间外部程序存储器(HFFFFH)不管是否有内部程序存储器。注意加密方式时EA将内部锁定为RESET当EA端保持高电平时此间内部程序存储器。在FLASH编程期间此引脚也用于施加V编程电源(VPP)。XTAL:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL:来自反向振荡器的输出。总体设计从设计的要求来分析该设计须包含如下结构:热释电红外传探头电路、报警电路、单片机、复位电路、LED显示控制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:驱动LED数字显示复位电路CPUAT驱动LED发光显示S放大信号检测电路驱动报警执行电路图总体设计框图通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)处理器采用系列单片机ATS。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ATS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s一段时间后自动解除也可人工手动解除报警信号然后通过,,,显示报警次数当警情消除后复位电路使系统复位或者是在声光报警s钟后有定时器实现自动消除报警。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)第三章硬件设计本电路实现的是一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。该防盗报警器通过以ATS单片机为工作处理器核心外接热释电红传感器能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射并将其转化为相应的电信号输出平时传感器输出低电平当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平此高电平输入单片机作为单片机的外部触发信号处理经单片机内部软件编程处理后单片机输出控制信号驱动声光报警电路开始报警同时通过显示电路显示出报警次数。信号检测与放大电路针对红外辐射信号的探测设计了一种实用化的基于单片机ATS检测放大电路电路实现功能当有人闯入时热释电红外传感器将探测到动作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然后经放大电路将电信号放大传给单片机电路图通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)图信号检测与放大电路电子元件介绍反相器LS(反相器是最简单的门电路它只有一个输入端和一个输出端输入和输出都只有高电位和低电位(在数字电路中称之为高电平和低电平)两种相反的状态如果高电平用“”表示低电平用“”表示反相器输出与输入之间特定的逻辑关系就是“输入为则输出为输入为则输出为”输出总是输入的否定)电路实现原理:此电路通过红外探头PIR(GSD)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再通过反向器LS送出,,,电平至ATC单片机。LED显示电路针对报警次数的显示设计了一种实用化基于单片机ATS的LED显示电路电路实现功能此电路实现的功能是显示报警次数信号。电路图通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)图LED显示电路电路元件介绍共阴数码管DS(数码管按段数分为七段数码管和八段数码管八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示)按能显示多少个“”可分为位、位、位等等数码管按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到V当某一字段发光二极管的阴极为低电平时相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上当某一字段发光二极管的阳极为高电平时相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时相应字段就不亮。此设计采用的是共阴数码管阴极数码管是指八段数码管的八段发光二极管的阴极(负极)都连在一起可分别控制对应的各段)电路实现原理当查询P有高电平时进行报警处理段LED数码管显示报警次数当报警次数超过次清零。同时通过P和P口设置进行声光报警。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)报警执行电路针对声光报警实现设计了一种实用化基于单片机ATS报警执行电路。电路实现功能此电路接受单片机传送来的电平信号驱动声光报警从而达到报警效果。电路图图执行报警电路电路元件介绍红色发光二极管D,D,D,D(发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管当电子与空穴复合时能辐射出可见光因而可以用来制成发光二极管在电路及仪器中作为指示灯或者组成文字或数字显示它是半导体二极管的一种可以把电能转化成光能常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成也具有单向导电性)。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)蜂鸣器LS(蜂鸣器的作用蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器采用直流电压供电广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。本设计采用的则是压电式蜂鸣器,压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(~V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出~kHZ的音频信号阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。电路实现原理驱动电路通过P口将高电平信号送至放大电路然后传给声音报警设备LS(蜂鸣器)从而达到声音报警的效果。手动模块针对中断系统的显示设计了一种实用化基于单片机ATS的手工暂停电路。电路实现功能通过按按钮S能够实现手工解除警报信号。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)图手工暂停电路电路工作原理电平信号经放大电路到声光报警器后当报警延时s一段时间后会自动解除同样也可以通过按下zanting键单片机接收INT的中断信号调用INT中断子程序从而解除报警。单片机控制晶振与复位电路电路实现功能:通过振荡得到一个稳定的时钟频率。利用中断方式可以实现报警持续时间未到秒时用手工按键停止的声光报警的作用。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)图晶振复位电路电路元器件介绍石晶振荡Y(石英晶振即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件石英晶振的主要性能指标有:调整频差、温度频差或总频差、谐振电阻或负载谐振电阻还有机械性能等。标称频率:技术条件所指定的频率通常指晶振上标识的频率。工作频率:石英晶振在给定电路上产生的频率。)电路原理:XTAL和XTAL分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件XTAL应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。复位则是通过某种方式,使单片机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。复位方式是单片机的初始化操作。单片机除了正常的初始化外当程序运行出错通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)或由于操作错误而使系统处于死循环时也需要按复位键重启机器。MCS单片机复位后,程序计数器PC和特殊功能寄存器复位的状态如图所示。复位不影响PSEN片内RAM存放的内容,而ALE、在复位期间将输出高电平。由图可以看出复位后:()(PC)=H表示复位后程序的入口地址为H即单片机复位后从H单元开始执行程序()(PSW)=H其中RS(PSW)=RS(PSW)=表示复位后单片机选择工作寄存器组()(SP)=H表示复位后堆栈在片内RAM的H单元处建立()P口,P口锁存器为全状态说明复位后这些并行接口可以直接作输入口无须向端口写。定时器计数器、串行口、中断系统等特殊功能寄存器复位后的状态对各功能部件工作状态的影响。能部件工作状态的影响。表PC与SFR复位状态表单片机在时钟电路工作以后,在RSTVPD端持续给出个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为MHz时则复位信号持续时间应不小于us。复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位以及“看门狗”复位三种类型。“看门狗”电路则是一种集成有单片机的电源监测、按键复位以及对程序运行进行监控防止程序“跑飞”而出现死机而设计的电路。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)系统工作原理经分析本设计的电路原理图如下所示JPVCCVINVCCDRRDSVCCR绿DPYLEDaKaUAbCCUcfbRgudPPKeecPPGNDVCCdufPPALStantouLEDgngPPCPPDQDISPLAYPPSVCCPPGuVCCDPPRTANTOURR红LEDSDRINTPLED绿INTPRRLED红DzantingPRSTPVCCRR红LEDDKTPPRRLEDfuwei红DEAVPPRPRCXVCCuYXRESETRESETQRESETRXDRMHZTXDCCRDALEPkRWRPSENKLSATCppSPEAKER图系统电路原理图通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)第四章软件设计主程序设计该程序设计主要是通过探测红外信号经单片机ATS将控制电平传给声光报警系统。((实现功能本主程序实现的功能是:当单片机检测到外部热释点传感器送来的脉冲信号后表示有人闯入监控区从而经过单片机内部程序处理后驱动声光报警点路开始报警报警持续秒钟后自动停止报警同时显示出报警次数以便人们查询然后程序开始循环工作检测是否还有下次触发信号等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时利用中断方式可以实现报警持续时间未到秒时用手工按键停止的声光报警的作用。((流程图按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图所示通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)入口初始化监测外部有无N信号输入Y显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警声光报警是否持N续秒Y声光报警结束LED显示出报警次数Y是否还有检测信号等待下次报警N结束图主程序工作流程图通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)定时中断程序设计实现功能当接收单片机传送来的脉冲信号检测报警是否持续S然后显示报警次数。s定时流程图外部有信号输入显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警声光报警是否持N续秒Y声光报警结束LED显示出报警次数图S定时流程图关键技术单片机定时器计数器在测量控制系统中常常需要实时时钟以实现定时或延时控制也常常需要有计数器以实现外界事件进行计数。MSC单片机内部有两个位可编程定时器计数器T和T。可编程其功能(如工作方式定时时间量程启动方式等)均可由指令来设置完成。每个定时器的计数信号来自片内振荡器的分频信号即每个一个机器周期计数器加直至溢出。而计数方式是外部脉冲从引脚t或t加入外部脉冲的下降沿将触发计数器计数直至溢出。定时器方式寄通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)存器TMOD主要用于选定定时器的工作方式。定时器控制寄存器TCON主要用于控制定时器的启动与停止。在使用定时器计数器前需要对其进行初始化设置大致步骤如下:a确定工作方式(对TMOD赋值)。b预置定时或计数初值(可直接将初值写入TH,TL或TH,TL)。c根据需要开放定时器计数器的中断(直接对IE赋值)。d启动定时器计数器(若已规定用软件启动(GATE=),则可把TR或TR置“”若已规定由上部中断引脚电平启动(GATE=),则需要给外加引脚启动电平。当实现了启动要求之后定时器计数器即按规定的工作方式和初值开始计数或定时)。定时器工作方式有四种不同的工作方式计数器的位数不同则最大计数值也不同。若最大计数值为M则各种方式下M的值如下:工作方式M=*=工作方式M=*=工作方式M=*=工作方式T分为两个位计数器所以两个M值均为因为定时器计数器是“加”计数并在计满溢出是产生中断请求因而定时器计数器的初值也可这样计算:X=M–计数值„„„(公式)定时器控制字有两个分别为TNOD和TCON定时器计数器的方式寄存器TMODTMOD是一个位的特殊功能寄存器对应的地址是H不可位寻址。图TMOD控制字主要完成三个功能:确定选择定时器还是计数器选择何种工作方式通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)是否借用外中断控制定时器和计数器的启停TMOD的低位是控制T的字段(TP定时器计数器外部事件脉冲输入端)。TMOD的高位是控制T的字段(TP定时器计数器外部事件脉冲输入端)。M(TMOD),M(TMOD)用M,M来控制定时器计数器的种工作方式:方式:M=,M=位定时计数方式方式:M=,M=位定时计数器方式M=,M=位初值自动重新装入的位定时计数器方式M=,M=仅适用于T分为两个位计数器T停止计数定时器计数器控制寄存器TCONTCON是一个位的特殊功能寄存器对应的地址为H可为寻址。图TCON控制字控制字的格式和含义:TF(TCON),TF(TCON)T、T计数溢出标志位当计数器计数溢出时该位置“”。使用查询方式时此位作为状态位供cpu查询但应注意在查询该位有效后应以软件方法及时将该位清“”。使用中断方式时此位作为中断申请标志位进入中断服务程序后由硬件自动清而本设计是先通过单片机ms定时再利用软件部分分别循环次实现S定时再循环S定时次实现S定时。其中秒钟的定时采用定时器T定时工作在方式,单片机晶振Fosc=MHz所以机器周期T=×t=×(MHz)=us设定时器T初始值为X则:(X)×us=ms从而可知定时器T初始值X===CBH,在此用H、H单元分别进行秒和秒的计数它们内的赋值分别为H、AHT的初值置为TL=BH、TH=CH。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)解除中断程序设计实现功能通过点击外部按键从而达到当报警时间没到秒时用手工按键停止的声光报警的作用。程序流程图手工按键停止报警中断服务程序工作流程图如下图所示中断源发出中断申请关中断、保护现场INTO端有输入信号关闭报警恢复现场、关中断中断返回图中断服务程序工作流程图中断控制字中断技术是计算机中一个重要的技术它既和硬件有关也和软件有关。计算机在执行程序过程中由于CPU以外的某种原因有必要尽快的终止当前程序的执行而去执行相应的处理程序待处理结束后再回来继续执行被中止了的原程序。这种在执行程序过程中由于外界原因而被中断打断的情况称为“中断”。MCS单片机与终端有关的特殊功能寄存器有个分别为中断源寄存器中断允许寄存器IE和中断优先寄存器IP。共有个中断源可提供两个中断优先级即可实现二级中断通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)嵌套。个中断源的优先顺序由中断优先级寄存器IP和顺序查询逻辑电路共同决定。个中断源对应个固定的中断入口地址。当某个中断源的中断请求被CPU响应之后中断服务程序即从此地址开始执行直到CPU将把此中断源的中断入口地址装入PC遇到返回指令RETI为止。中断系统的控制寄存器:中断系统有两个控制寄存器IE和IP它们分别用来设定各个中断源的打开,关闭和中断优先级。中断允许寄存器IEIE在特殊功能寄存器中字节地址为AH位地址(由低位到高位)分别是AHAFH。IE用来打开或关断各中断源的中断请求。EA:全局中断允许位。EA,关闭全部中断EA,打开全局中断控制在此条件下由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。×:无效位。ES:串行I,O中断允许位。ES,打开串行I,O中断ES,关闭串行I,O中断。ETl定时器,计数器中断允许位。ETl,打开T中断ETl,O关闭T中断。EXl:外部中断l中断允许位。EXl,打开INTEXl,关闭INT。ET:定时器,计数器中断允许位。ET,打开T中断ET,关闭TO中断。EXO:外部中断中断允许位。Ex,打开INTEX=,关闭INT中断优先寄存器IP:IP在特殊功能寄存器中字节地址为BH位地址(由低位到高位)分别是BH一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级。×:无效位。PS:串行I,O中断优先级控制位。PS,高优先级PS,低优先级。PTl:定时器,计数器中断优先级控制位。PTl,高优先级PTl,低优先级。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)Pxl:外部中断中断优先级控制位。Pxl,高优先级PXl,O低优先级。PT:定时器,计数器o中断优先级控制位。PT,高优先级PTO,低优先级。Px:外部中断中断优先级控制位。Px,高优先级Px,伤优先级。在MCS单片机系列中高级中断能够打断低级中断以形成中断嵌套同级中断之间或低级对高级中断则不能形成中断嵌套。若几个同级中断同时向CPU请求中断响应则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序:TINT一TINT一T一RI,串行端口共有个控制寄存器SCON和PCON用以设置串行端口的工作方式、接收,发送的运行状态、接收,发送数据的特征、波特率的大小以及作为运行的中断标志等。关键代码外部中断INTO服务程序:PINT:CLREX外部中断服务程序开始屏蔽外部中断PUSHPSWPUSHACCJNBP,LN监测是否有中断输入LN:LCALLDELAY延时消抖JNBP,LNAJMPLN无中断输入,中断返回LN:SETBPCLRPCLRP使报警结束绿指示灯亮POPACCPOPPSWSETBEX开放外部中断LCALLLP在中断继续检测是否有输入信号LN:RETI通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)第五章系统仿真已经通过仿真软件Proteus仿真可以达到预定设计的目的仿真效果图如下通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)结论本课题研究设计了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器。该防盗报警器通过以ATS单片机为工作处理器核心外接热释电红传感器它是一种新颖的被动式红外探测器件能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射并将其转化为相应的电信号输出同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰平时传感器输出低电平当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平此高电平输入单片机作为单片机的外部触发信号处理经单片机内部软件编程处理后单片机输出控制信号驱动声光报警电路开始报警同时通过显示电路显示出报警次数以便人们识别了解报警情况。该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活且安装方便、智能性高、误报率低同时它的信号经过单片机系统处理后方便和,,机通信便于多用户统一管理。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。到目前为止我的毕业设计也即将告一段落了在这次的毕业设计中自己也学习到了很多以前没有经历过的知识让我更加清楚了理论知识和实践能力的差别了解到自己的短处培养了我的独立思考能力进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力同时也发现了自己的不足之处和一些问题的存在并有待进一步学习和发展让自己在未来的工作和学习之中更快的适应和提高自己。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)致谢在毕业设计即将结束之即再次对帮助过我的同学、和教诲过我的各位老师表示忠心的感谢特别是我的指导教师郭文老师在我的毕业设计过程中给了我很大的帮助和细心指导郭老师不但知识广博、治学严谨、实践经验丰富而且宽厚待大和蔼可亲让我受益非浅再次表示感谢。通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)参考文献元增民单片机原理与应用长沙:国防科学大学出版社李光飞传感器技术与应用北京:北京航空航天大学出版社高伟编著AT系列单片机原理与应用北京:北京航空航天大学出版社李全利单片机原理及接口技术北京:北京航空航天大学出版社刘仁宇单片微型计算机原理及应用西安:西安电子科技大学出版社(马忠梅单片机外围电路设计北京:北京航空航天大学出版社薛均义张彦斌MCS系列单片微型计算机及其应用西安:西安交通大学出版社楼然苗系列单片机设计实例北京:北京航空航天大学出版社徐爱钧、彭秀华(单片机高级语言C应用程序设计北京:北京航空航天大学出版社黄智伟传感器应用设计实例制作北京:电子工业出版社唐桃波陈玉林基于ATS的智能无线安防报警器J电子设计应用,,():,Compaq,Intel,Microsoft,NECUniversalSerialBusSpecificationVSPhilipsAugestPDIUSBDIDataSheetEB通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)附录程序清单ORGHLJMPMAINORGHLJMPPINTORGHMAIN:MOVIE,#HCPU开放中断INT允许中断SETBIT外部中断为边沿触发方式MOVSP,#H指针入口地址MOVR,#HSETBPCLRPMOVP,#FFH使P口全部置MOVP,#HP口清零CLRPLP:JNBP,LA监测输入信号是否有输入信号LA:ACALLDELAY延时消抖JNBP,ALARM再次监测输入信号若有输入信号转入报警子程序AJMPLPDELAY:MOVR,AAHLD:MOVR,BBHLD:NOP通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)DJNZR,LDDJNZR,LDRETALARM:SETBP开始报警使运行正常绿指示灯熄灭红灯和声报警启动MOVA,#HINCR报警次数加一CJNER,#AH,LPMOVR,#HLP:MOVA,R显示报警次数MOVDPTR,#TABMOVCA,ADPTRMOVP,ATAB:DBFH,H,BH,FHDBH,DH,DH,HDBFH,FHS钟定时程序清单:MOVH,#HS循环次数MOVH,#AHS循环次数MOVTMOD,#H定时器T定时方式MOVTL,#BH置ms定时初值MOVTH,#CHSETBTR启动TL:JBCTF,L查询记数溢出SJMPLL:CPLPCPLPMOVTL,#BH重新赋值MOVTH,#CHDJNZH,L未到S继续循环通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)CPLPCPLPMOVH,#HDJNZH,L未到S继续循环SETBPs到关闭报警CLRPCLRP报警结束正常运行绿指示灯亮LJMPLP循环,继续工作END通信班姓名姜允鑫(红外防盗报警系统)

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