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毕业设计—基于单片机的红外防盗报警系统的设计(完整).doc

毕业设计—基于单片机的红外防盗报警系统的设计(完整)

朱少新
2017-09-21 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《毕业设计—基于单片机的红外防盗报警系统的设计(完整)doc》,可适用于高等教育领域

毕业设计基于单片机的红外防盗报警系统的设计(完整)AbstractII摘要摘要随着人们生活水平的大幅度提高人们的保护意识不断增强防盗报警系统便充分体现了其应用价值。防盗报警系统的设计便是为满足现代住宅防盗的需要所设计的家庭式电子防盗系统。防盗报警系统采用了热释电红外传感器这种防盗器安装隐蔽同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信便于多用户统一管理。防盗报警系统设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分设计主要包括红外探头电路接收信号LED控制电路控制发光及驱动执行报警电路执行报警等。软件部分设计主要包括使用protues仿真软件能够实现声光报警的作用同时运用ProE软件对防盗报警系统的外壳进行设计从而使防盗报警系统的设计更加完善。关键词:单片机红外传感器报警电路信号接收IAbstractTheDesignofAntitheftAlarmAbstractWiththepeople'slivingstandardsgreatlyimproved,theprotectionofpeople'sgrowingawarenessoftheantitheftalarmsystemfullyreflectsthevalueofitsapplicationThisdesignisforthefamilyofelectronicsecuritysystemsdesignedtomeettheneedsofmodernresidentialburglarAntitheftalarmsystemusedPyroelectricinfraredsensor,thefixingofthisalarmiscovert,afterhasbeenprocessedbySCM,thesignalofalarmcommunicateswithPC,whichisconvenientforuniformmanagementAntitheftalarmdesignincludeshardwarepartandsoftwarepartThehardwarepartofthedesignincludinginfraredsensorcircuitreceivesthesignal,theLEDcontrolcircuittocontrollightemittinganddrivetheimplemen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陈俊峰:防盗报警系统的设计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一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己超过万年防盗报警收入总产值达亿美元。年公安部在石家庄市召开了“全国刑事技术预防专业工作会议”会议提出要大力开展安全技术防范工作技防作为公安业务的组成部分就这样正式提出来。其实我国的技防工作早在年代就开始了那时候由于形势所迫博物馆银行都自发采用各式各样的防范手段这是我国技术防范工作的初级阶段。当时主要采用的手段是声控报警。罪犯撬玻璃的声音砸展柜的声音传到了值班室。值班人员判断出罪犯在行窃及时报告了领导和有关部门组织保卫人员和警力将罪犯包围后将其擒获。年公安部和公安部第一研究所根据当时的防盗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、声控等防盗探测器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。年以后安防事业在中国进入了普及与提高阶段而且发展迅速。相继各个博物馆、银行、商场、超市、居民小区都陆续建立了安全防范系统。进入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接上了轨。在现代计算机技术、自动控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我国的安防事业进入一个新阶段。华东交通大学毕业设计(论文)防盗报警系统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一些明显的问题如: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。所以作为新一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。另外为了进一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。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:()更稳定可靠:如探测器可抗RFIEMI(电磁干扰射频干扰)、防雷电等以适应恶劣气候()更多样的功能:如探测器可调频、防遮挡、防喷盖、防破坏等()更精美、小巧的外观:以符合品味日益提高的室内装潢需求()更智能化的设计:方便地设撤防人性化的操作界面()更强大的联网功能()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。结构安排结构安排如下:第一章为绪论介绍了防盗报警系统的研究背景、防盗报警系统的发展及前景本论文的设计计划和结构安排。第二章对防盗报警系统的设计进行了介绍首先对设计的目的和意义进行了解再明确设计的内容及要求最后对设计需要的相关硬件进行介绍。第三章为系统的总体设计首先对整体的方案进行选择与设计再针对各个硬件模块进行具体的设计最后为软件的程序实现。第四章对防盗报警系统进行了仿真实现防盗报警系统声光报警的作用。第五章对防盗报警系统的外壳进行了设计使设计更加完善。最后对本次的研究课题的研究做出了总结与讨论并且指出设计的不足之处。陈俊峰:防盗报警系统的设计第二章防盗报警系统设计介绍设计的目的和意义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。而本设计中所使用的红外线是不可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。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线并将其转变为电压信号同时热释电红外传感器既可用于防盗报警装置也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。设计内容及要求()本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、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TTL电平至ATC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。相关硬件介绍通过对相关硬件的介绍会对防盗报警系统设计的原件选择有一个明确的思路通过比较运用最佳原件也对防盗报警系统的设计有个整体思路。华东交通大学毕业设计(论文)常见的几种红外传感器介绍()红外探测器:红外系统的核心是红外探测器按照探测的机理的不同可以分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器是利用辐射热效应使探测元件接收到辐射能后引起温度升高进而使探测器中依赖于温度的性能发生变化。检测其中某一性能的变化便可探测出辐射。多数情况下是通过热电变化来探测辐射的。当元件接收辐射引起非电量的物理变化时可以通过适当的变换后测量相应的电量变化。()红外测温产品:HEITRONICS拥有多年非接触红外测温经验多种红外测温仪和非接触红外测温系统可满足不同行业用户的特殊需求,提供最优非接触红外测温解决方案。在高性能和高品质的红外测温产品市场来自德国的HEITRONICS以其在尖端领域应用中良好的品质纪录被广泛公认为是世界一流的红外测温产品供应者而受到信任。HEITRONICS系列产品已广泛应用于冶金、玻璃、造纸、纺织、橡胶、木材、制陶、塑料、涂层、沥青、建筑、电子、食品、石化、水泥等工业制造、科学研究和实验领域。()压电传感器压电传感器(Piezoelectricsensor)是一种典型的有源传感器,它是以某些电介质的压电效应为基础,在外力作用下,电介质表面产生电荷,从而实现外力与电荷量间的转换,达到非电量的电测目的。压电传感器的应用:可分为单向力,双向力和三向力传感器。压电传感器的物理基础是压电效应,压电敏感元件感受力的作用而产生电压或电荷输出,即根据输出电压或电荷的大小和极性,就可确定作用力的大小和方向。由此可见,压电传感器可以直接用于测力,或测与力相关的压力、位移、振动加速度等。()磁电传感器磁电传感器可分为两大类,一类是基于铁芯线圈电磁感应原理的磁电感应式传感器,一类是基于半导体材料磁敏效应的磁敏传感器。磁敏管的应用:不但具有很高的磁灵敏度,同时能识别磁场极性而且体积小功耗低,因而具有广泛的应用前景。()光电传感器光电传感器(Photoelectricsensor)是一种将光信号转换成电信号的装置,它具有结构简单、性能可靠、精度高、反应快等优点,在现代测量和自动控制系统中,应用非常广泛,是一种很有发展前途的新型传感器。()人体热释电红外传感器在电子防盗、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和专业人士的欢迎。()无线红外传感器陈俊峰:防盗报警系统的设计无线红外传感器又名无线红外探测器无线智能幕帘广角红外探测器采用美国军用红外传感器进行信号采集探测与摩托罗拉芯片组合集成单片机智能技术控制自动温度补偿、微电流省耗、无误报、无漏报、探测距离远、工作稳定、性能可靠、外形精巧、美观大方。机内设置电源外拨开关外出设防可以接通电源达到更加省电的效果。它是根据人体红外光谱而工作当人体在其接收范围内活动时探测器输出报警信号广泛用于银行、仓库和家庭等场所的安全防范。它是目前可靠性较高的产品红外探测部分采用报警器用传感器和红外专用处理IC。高频发射部分采用最新声表面(S)稳频技术配合成熟的外围电路使得产品具有红外探测灵敏度好、误报率低、高频发射频率稳定、发射功率大的特点。热释电红外传感器的原理热释电红外线(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。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热释电红外传感器和热电偶都是基于热电效应原理的热电型红外传感器。不同的是热释电红外传感器的热电系数远远高于热电偶其内部的热电元由高热电系数的铁钛酸铅汞陶瓷以及钽酸锂、硫酸三甘铁等配合滤光镜片窗口组成其极化随温度的变化而变化。为了抑制因自身温度变化而产生的干扰该传感器在华东交通大学毕业设计(论文)工艺上将两个特征一致的热电元反向串联或接成差动平衡电路方式因而能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。热释电红外传感器在结构上引入场效应管的目的在于完成阻抗变换。由于热电元输出的是电荷信号并不能直接使用因而需要用电阻将其转换为电压形式该电阻阻抗高达MΩ故引入的N沟道结型场效应管应接成共漏形式即源极跟随器来完成阻抗变换。热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。设计时应将高热电材料制成一定厚度的薄片并在它的两面镀上金属电极然后加电对其进行极化这样便制成了热释电探测元。由于加电极化的电压是有极性的因此极化后的探测元也是有正、负极性的。热释电红外传感器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制成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。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。热释电红外传感器的选定目前常用的热释电红外传感器型号主要有P、LHI、LHI、REB、KDS、PIS、LHI、PD等。热释电红外传感器通常采用引脚金属封装各引脚分别为电源供电端(内部开关管D极DRAIN)、信号输出端(内部开关管S极SOURCE)、接地端(GROUND)。本设计传感器采用双元热释电红外传感器REB该传感器翻用热释电材料极化随温度变化的特殊探测红外辐射并采用双灵敏元互补方法抑制干扰以提高传感器的工作温度。传感器REB内部电路图如下:D脚接工作电压其工作电压低且范围宽(V)S脚为输出源极电压GND脚为接地。如图所示为热释电红外传感器REB的内部电路框图。陈俊峰:防盗报警系统的设计图热释电红外传感器REB的内部电路框图热释电红外传感器REB的主要工作参数:工作电压:常用工作电压范围为~V工作波长:通常为~um源极电压:通常为~VR约为kΩ输出信号电压:通常大于V检测距离:检测距离约为~m水平角度:约为工作温度范围:~。ATC单片机的概述()ATC单片机的结构ATC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的随机存取数据存储器(RAM)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。ATC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。()ATC的管脚说明ATMEL公司的ATC是一种高效微控制器。采用引脚双列直插封装形式。ATC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。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华东交通大学毕业设计(论文)器它可以被定义为数据地址的第八位。在FLASH编程时P口作为原码输入口当FLASH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。P口也可作为ATC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)WRP(外部数据存储器写选通)RDP(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。PROGALE: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指令时ALE才起作用。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。陈俊峰:防盗报警系统的设计EAEAVP:当保持低电平时则在此期间外部程序存储器(HFFFFH)EAEA不管是否有内部程序存储器。注意加密方式时将内部锁定为RESET当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。XTAL:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL:反向振荡器的输出,如采用外部时钟源驱动器件应不接。()振荡特性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振荡器。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。()芯片擦除整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合并保持ALE管脚处于低电平ms来完成。在芯片擦操作中代码阵列全被写“”且在任何非空存储字节被重复编程以前该操作必须被执行。此外ATC设有稳态逻辑可以在低到零频率的条件下静态逻辑支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下CPU停止工作。但RAM定时器计数器串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下保存RAM的内容并且冻结振荡器禁止所用其他芯片功能直到下一个硬件复位为止。我们常见的单片机就是系列但是他们根据类型和特性不同分为好多种,此次设计我们选择了ATC单片机。MCS是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称。INTEL公司将MCS的核心技术授权给了很多其它公司所以有很多公司在做以为核心的单片机当然功能或多或少有些改变以满足不同的需求其中C就是这几年在我国非常流行的单片机。C的特性像上面都罗列了它的只读存储器即ROM是电可擦除的也称为FLASHROM这就方便了我们的使用。ATC单片机的引脚分配将防盗报警系统设计中所需要用到ATC的引脚及其功能说明列出表格以便对防盗报警系统设计有更好的了解与设计。如下表所示:表ATC单片机引脚分配引脚功能说明P接收外接传感器控制信号P控制工作指示灯LEDGREEN华东交通大学毕业设计(论文)P(RXD)控制报警指示灯LEDREDP(TXD)控制外接SPEAKERRESET复位P中断VCC供电电压GND接地陈俊峰:防盗报警系统的设计第三章防盗报警系统方案设计防盗报警系统总体设计思路本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、报警等子模块。电路结构可划分为:热释电红外传感器、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下图所示:驱动LED发光显复位电路示ATC驱动报警执行电信号检测电放大路路图总体设计框图处理器采用系列单片机ATC。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TTL电平至ATC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。当报警一段时间后解除报警信号当警情消除后复位电路使系统复位。华东交通大学毕业设计(论文)具体硬件电路模块设计如下图所示为红外防盗报警器的基本原理图。原理图由几个模块电路组成具体各个模块电路下面将分别进行设计。图基本原理图放大电路的设计如下图所示为放大电路设计图。在电路中当热释电红外传感器接收到人体信号时输出一个微弱的低频电信号其大小仅mV频率约为Hz到Hz需要通过三极管放大至dB~dB。晶体管S是NPN三极管其Ic静态工作电流达mA放大倍数最大可达倍。R可以给S提供静态基极电压。放大后的信号由C耦合至反相器LS输入端。LS反相器输出的是TTL电平若探测器检测到有信号输入输出低电平即逻辑信号,经单片机处理将产生报警。若无信号输入则持续输出高电平即逻辑信号经单片机处理将不产生报警。陈俊峰:防盗报警系统的设计图放大电路图时钟电路的设计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振荡器。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。因为一个机器周期含有个状态周期而每个状态周期为个振荡周期所以一个机器周期共有个振荡周期如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为MHZ一个振荡周为us故而一个机器周期为us。如下图所示为时钟电路图。图时钟电路图华东交通大学毕业设计(论文)复位电路的设计单片机在时钟电路工作以后,在RESET端持续给出个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。复位方法一般有上电复位和外部手动复位两种方式。上电复位复位时在单片机接通电源时对单片机的复位。上电复位电路示意图如图(a)所示。在上电瞬间RST端与VCC电位相同随着电容上电压的逐渐上升RST端电位逐渐下降。上电复位所需的最短时间是震荡器震荡建立时间加个机器周期。图(b)为外部手动复位电路的电路示意图。防盗报警系统设计此次采用的是外部手动按键复位电路。当需要外部复位时按下复位按钮S即可达到复位目的。(a)(b)图复位电路图参考图(a)上电复位电路(b)外部手动复位电路发光二极管报警电路的设计由一个发光二极管接上电阻后连上单片的RXD的引脚外接VCC当单片机的RXD引脚被置低电平后发光二极管D被点亮起到报警作用。下图所示为发光二极管报警电路。图发光二极管报警电路图陈俊峰:防盗报警系统的设计声音报警电路的设计如下图所示用一个Speaker、继电器、三极管和电阻接到单片机的TXD引脚上外接VCC构成声音报警电路当TXD引脚被置高电平后蜂鸣器会发声报警。如下图所示为声音报警电路。图声音报警电路图系统硬件电路的选择及说明硬件电路的设计从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件:电容、电阻、三极管、ATC、热释电红外传感器、LED、按键、反相器LS、蜂鸣器、继电器等。用这些元器件组成的一些单片机外围应用电路以及单片机的手工复位电路等。其中D为电源工作指示灯D是正常工作指示灯D是起报警指示作用当RXD脚被置低电平时D亮红灯开始报警同样TXD脚置高电平时声音报警电路开始工作。电路设有个按键S键作为中止暂停键,S键作为作为电路复位键。软件的程序实现主程序工作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图所示:华东交通大学毕业设计(论文)开始系统初始化N检测P口有无信号输入Y启动声光报警电路开始报警声光报警结束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电路开始报警,报警结束后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。同时可以利用手工按键停止的声光报警的作用。手工按键停止报警中断服务程序工作流程图如下图所示:陈俊峰:防盗报警系统的设计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、开中断图中断服务程序工作流程图设计编程程序#include<regh>typedefunsignedcharuinttypedefunsignedintuintsbits=P^sbits=P^sbitlight=P^sbitspeaker=P^sbitzhishi=P^voidbaojing(){uintcounterTMOD=xTH=xBTL=xTR=while(s){if(==TF){TF=华东交通大学毕业设计(论文)TH=xBTL=xcounter}if(==counter){counter=light=~lightspeaker=~speaker}}}voidzs(){zhishi=szhishi=s}voidfun(){if(s==)baojing()}voidmain(){zs()fun()}陈俊峰:防盗报警系统的设计第四章防盗报警系统仿真Proteus简介Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统可仿真各种电路和IC并支持单片机元件库齐全使用方便是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。该软件的特点:)全部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准并在同类产品中具有明显的优势)具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS动态仿真、C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能有各种虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。)目前支持的单片机类型有:系列、系列、AVR系列、PIC系列、PIC系列、PIC系列、Z系列、HC系列以及各种外围芯片。)支持大量的存储器和外围芯片。总之该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件功能强大可仿真、AVR、PIC。Keil简介单片机开发中除必要的硬件外同样离不开软件我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的及其码有两种方法一种是手工汇编另一种是机器汇编。随着单片机开发技术的不断发展从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发单片机的开发软件也在不断发展Keil软件是目前最流行开发MCS系列单片机的软件这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。系统仿真编写的程序用Keil软件编译采用protel绘制原理图最后通过Proteus软件来进行软硬件联机仿真。如图为Proteus软件下绘制的仿真电路图。仿真电路以按键S的开合来代替信号的接收与否S按键可以使仿真中断。华东交通大学毕业设计(论文)图仿真电路当按下按键S时表示有信号输入经单片机处理可使图中的LED绿灯点亮LED红灯闪烁蜂鸣器不断发出报警声音产生声光报警。如图为声光报警仿真图。图声光报警仿真陈俊峰:防盗报警系统的设计当按下按键S时LED绿灯熄灭LED红灯停止闪烁蜂鸣器发声停止声光报警仿真中断。如图为仿真中断结果:图仿真中断华东交通大学毕业设计(论文)第五章防盗报警器外壳设计ProENGINEER的应用防盗报警器外壳设计主要在PROE软件设计平台上完成的三维造型设计。PROE现在已经是三维建模软件软件领域的领头羊之一它具有参数化设计和特征功能、单一数据库、全相关性、基于特征的参数化造型、数据管理、装配管理、易于使用等特点和优势获得了广大用户的好评。防盗报警器外壳设计步骤防盗报警器外壳设计是在PROE软件下完成的三维造型设计。设计步骤主要包括界面设计、探测器设计、扬声器设计、LED红绿灯设计、按键设计。防盗报警器外壳界面设计界面设计用到的命令主要有草绘、拉伸、倒圆角。)草绘:画一个长方行长cm、宽cm)进行拉伸:将画好的草绘进行拉伸设定高度约为cm)进行倒圆角:将拉伸好的绘图进行倒圆角。防盗报警器外壳界面设计结果如图所示:图防盗报警器外壳界面设计防盗报警器外壳探测器设计在设计好的界面里草绘一个正方行长度约为cm进行拉伸并将该部分材料去除再经过倒圆角探测器便有了初步形状。同时通过着色渲染使探测器显现得更加明显。如图中棕色嵌入部分即为防盗报警器外壳探测器设计图其采用特殊材料制成的薄膜主要起到接收红外线的作用。陈俊峰:防盗报警系统的设计图防盗报警器外壳探测器设计防盗报警器外壳扬声器设计在探测器下方草绘一个圆环直径大约为cm进行拉伸再去除这部分材料经倒圆角扬声器部分便设计完成。如图即为防盗报警器扬声器设计图。扬声器主要起到将报警声音扬声的作用。图防盗报警器外壳扬声器设计防盗报警器外壳LED红绿灯设计在防盗报警器外壳探测器上端草绘两个较小的圆经拉伸选定高度约为mm便生成两个小圆柱分别经红绿着色渲染成为一红一绿的LED指示灯。如华东交通大学毕业设计(论文)图为防盗报警器外壳LED红绿灯设计图。LED红绿灯的作用主要为显示报警器的正常工作。图防盗报警器外壳LED红绿灯设计防盗报警器外壳按键设计在防盗报警器外壳侧面部分草绘两个椭圆经拉伸选定高度约为mm便生成两个椭圆柱经着色渲染处理成两个黑色按键。如图即为防盗报警器外壳按键设计图。两个按键一个为暂停按键另一个为复位按键分别起到暂停和复位的作用。图防盗报警器外壳按键设计陈俊峰:防盗报警系统的设计防盗报警器外壳设计示意图图防盗报警器外壳设计图如图所示即为设计的防盗报警器的外壳简约设计示意图。本设计是通过PROE软件作图。报警器外壳长度约为cm,宽约cm厚度约为cm内部存放的是报警器设计芯片外壳后端开有槽孔引出导线接通电源。中心嵌入的棕色部分采用特殊材料制成的薄膜主要是起到接收红外线的作用。防盗报警器外壳正面设有红绿指示灯和扬声器主要起到显示防盗报警器正常报警与工作的作用。侧面部分设有两个按键一个为复位按键另一个为暂停按键起到复位和暂停的作用。华东交通大学毕业设计(论文)第六章设计总结本设计研究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ATC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。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。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。防盗报警系统的报警功能虽然得以实现但仍然存在很多缺点。例如防盗报警器无法区分是主人还是不速之客。对于红外信号的放大与转换电路来说未能使用集成放大电路使系统不是很稳定。在一段长时间的论文设计中本人复习了遗忘的专业知识也从各方面学到了平时平时学习生活中不曾接触的东西对电路设计有了更为深刻的认识和理解。这次的锻炼促进了本人与同学、老师的交流增进了相互之间的友谊也提高了本人对细节问题的处理能力。陈俊峰:防盗报警系统的设计参考文献吴政江单片机控制红外线防盗报警器J锦州师范学院学报,宋文绪传感器与检测技术M北京:高等教育出版社,唐桃波,陈玉林基于ATC的智能无线安防报警器J电子设计应用,薛均义,张彦斌MCS系列单片微型计算机及其应用M西安交通大学出版社,徐爱钧,彭秀华单片机高级语言C应用程序设计M北京航空航天大学出版社,康华光电子技术基础(模拟部分)M北京:高等教育出版社,张毅刚、彭喜元、彭宇单片机原理及应用(第版)高等教育出版社(出版)胡汉才单片机原理及其接口技术(第版)清华大学出版社(出版)李广弟、朱月秀、冷祖祁单片机基础(第版)北京航空航天大学出版社(出版)柴钰单片机原理及应用西安电子科技大学出版社(出版)李华主编MCS,单片机实用接口技术北京航空航天大学出版社何立民单片机应用技术选编北京航空航天大学出版社涂时亮等单片机软件设计艺术重庆:科学文献出版社重庆分社MotorolaINCMCHCReferenceManual钱晓军家庭无线智能防盗报警系统J安防科技,年期华东交通大学毕业设计(论文)致谢本论文是在***老师的指导下完成的,在论文选题的时候老师询问了我们的意见看我们对哪些方面感兴趣建议我们选这些方面作为我们毕业设计的主要方向我从选题到开题报告以及论文的完成都得到了余老师的大力支持和指导。*老师治学严谨对学生严格要求检查同学的论文完成和准备情况他对我们给予了莫大的关心和帮助我要真心的对老谢谢你对我的严格要求和在毕业设计期间对我的关怀和照顾。师说一声谢谢,同时本文最终得以顺利完成也与**老师的帮助是分不开的在设计过程中他给我提供了不少的意见提出了一系列可行性的建议我在此向他表示深深的感谢~此外感谢班级同学在我毕业设计过程中对我的帮助感谢学校对我的培养和教育最后我要感谢我的父母谢谢他们一直支持我的学习。陈俊峰:防盗报警系统的设计附录A外文翻译原文BasedoninfraredalarmtechnologysecuritysystemstheintroductionWiththedevelopmentofsocietyandscienceandtechnologyunceasingdevelopment,people'slivingstandardsbeenimprovedgreatly,andtotheprivatepropertyprotectionmeansintheunceasingenhancement,theintelligentfacilitiesforantitheftputsforwardnewrequirementsThisdesignistomeettheneedofmodernresidentialantitheftdesignedfamilyelectronicalarmsystemItinpreviousdevicesbasedonimprovedgreatly,becauseusethesinglechipprocessorsignal,notonlycanusedforsingleresidentialarea,alsocanbeusedinalargescaleresidentialsecuritysystemsIt'sthejoboftheperformanceisgood,donotappeartoreportandmisstatementphenomenon,safeandreliableInourcountry,thepresentmarketconditionalarmbasicallyhastriggeredalarmsystempressureswitchelectronandalarmsystemandpressureshadingtriggeredalarmsystem,etcVariouskindsofalarm,butthisseveralcommonalarmtherearesomeshortcomingsThissystemUSESahumanpyroelectricinfraredsensorinthehumanbodydetectorintheflied,passivepyroelectricinfrareddetectorsbecauseofitslowcost,easyfabrication,lowcost,installationismoreconvenient,antitheftperformanceisstableandhighsensitivity,safeandreliable,hasattractedbroadfamilycharacteristicssuchaspopularwiththecustomershardwaresystemdesigninfraredantitheftalarmsystemhardwaredesignBecausethisdesignfocusesonfamilyguardagainsttheft,realtimemonitoringofanarrowerrange,sothisdesignbysimplyusingapassiveinfrareddetectorisenoughTherefore,infraredintelligentantitheftalarmsystem,andthespecificdesignrequirementsfor:()completestohighsensitiveinfraredsensordesign,makeitscanwarningofwhathappenedrealtimeandaccuratedetection()automaticalarm(automaticdialupalarmaudibleandvisualalarm)Wedesignthesystemmusthavethefollowingfunctionmodule:passiveinfrareddetector,soundlightalarm,telephoneautomaticdialupfunctioncontinueduninterruptedpowersupply,systemworkingprinciple华东交通大学毕业设计(论文)Thewholesystemhardwarepartmainlyincludessixparts:MCUmoduleInfrareddetector,AcoustoopticalarmcircuitTelephoneautomaticdialupalarmcircuitPowersupplycircuit,WorkingstateinstructionscircuitItssystemworkingprinciplefor:thesensorswillbedetectedsignalstoleadsignalprocessorprocessing,microcontrollerjudgmenttoPmouthhavepulsefallingedgejumpingsignalimmediatelytransferredtotheacoustoopticalarmprogram,atthismoment,theredlightbuzzeralarmrapidflashes,lastedsInthesinsideifsomeonepresstheswitch,theneliminatealarmremovealarmifthistimenooneremovealarm,theproofnobodyathomeinssystemwillautomaticallytriggerstelephonefinishthewholesystemofpoliceworkprojectLater,microcontrollerwillcontinuetocyclebacksoftwaresystemdesignMicrocomputerintheinitialpluselectric,voltageisnotsteadystate,causinginstability,atthistimetheSCMincommonlyafterpoweruptosystemwithapieceofdelayTimelapseafterdetectingPmouthmicrocontrollerstate,detectionlevelsignalwhethermutations,ifisthencallsthepoliceprocessingprocedure,includingautomaticdialupaudibleandvisualalarmprocedures,ifnochanges,ChuXiangleveldetectioncontinuestoPmouthstatesystemdebuggingandtestsoftwaredebuggingAdoptmodularizationprogramdesignthought,firstdebuggingsubroutines,thengraduallysuperpositiondebugging,throughProteussimulationsoftwaredebugging,proofprogramcanrealizeitsfunctionsystemdebuggingThroughthecircuitofwelding,eachmodulefunctioncommissioningIputthehardwarethatoccurerrorsadjusted,inaddition,infraredthatpiece,becauseisemployingredirectedofpyroelectricswitchmodified,soinmustbetapingphotoconductiveresistancetorise,hasarrivedinthedaysandnightscanalarmfunctionThetotalsystemcommissioning,through,errormeetstherequirementclosingThissystemusesapyroelectricinfraredsensor,itsmakesimplelowcostandinstallationaremoreconvenientandantitheftperformanceisstableandstrongantijammingcapability,highsensitivity,safeandreliable陈俊峰:防盗报警系统的设计附录B外文翻译译文基于红外报警技术的防盗系统绪论随着社会的不断进步和科学技术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手段在不断的增强对防盗设施的智能化提出了新的要求。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。它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进由于使用了单片机做信号处理器不但可以用于单一的住宅区也可以用于较大规模住宅区的防盗系统。它的工作性能好不易出现不报和误报现象安全可靠。在我国目前市面上报警器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。本系统采用了人体热释电红外传感器在人体探测器领域中被动式热释电红外探测器因其价格低廉、制作简单、成本低安装比较方便防盗性能比较稳定灵敏度高、安全可靠等特点备受广大家庭用户的欢迎。硬件系统设计红外防盗报警系统的硬件设计由于本设计侧重于家庭防盗实时监控的范围比较狭窄因此本设计只需使用一个被动式红外探测器就足够。为此红外智能防盗报警系统的具体设计要求为:()完成对高灵敏度红外传感器的设计使其能对所发生的警情进行实时、准确的探测。()可进行自动报警(自动拨号报警和声光报警)。我们设计此系统必须具有以下功能模块:被动式红外探测器声光报警电话自动拨号功能持续不间断供电系统工作原理整个系统的硬件部分主要包括六个部分:MCU模块红外探测器声光报警电路电话自动拨号报警电路电源电路工作状态指示电路。其系统工作原理为:传华东交通大学毕业设计(论文)感器将探测到的信号送到前置信号处理器处理单片机判断到P口有脉冲下降沿跳变信号时立刻转到声光报警程序这时蜂鸣器报警红灯快速闪烁过程持续s。在这s内如果有人按下消除报警的开关则解除报警。如果这段时间没有人解除报警则证明家里没有人系统会在s后自动触发电话机报警完成整个系统的工作工程。之后单片机会继续循环回到判断P口等待下一次报警。软件系统设计单片机在初始加电时电压处于不稳定状态导致此时的单片机不稳定一般在上电后都要对系统加一段延时。延时后单片机检测P口状态检测电平信号是否突变如果是则调用报警处理程序包括自动拨号程序和声光报警程序如果电平。系统调试与试验软件调试采用模块化程序设计思想首先调试子程序然后逐级叠加调试通过Proteus仿真软件调试证明程序能实现其功能。系统调试通过电路的焊接各个模块功能的调试。我把硬件所出现的错误都调整过来了另外在红外线那一块由于是用人体热释电开关改装的所以在必须用胶布把光敏电阻包起来已到达白天和黑夜都能报警的功能。最总系统调试通过误差符合要求。结束语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。陈俊峰:防盗报警系统的设计附录C防盗报警系统原理图华东交通大学毕业设计(论文)附录D设计编程程序#include<regh>typedefunsignedcharuinttypedefunsignedintuintsbits=P^sbits=P^sbitlight=P^sbitspeaker=P^sbitzhishi=P^voidbaojing(){uintcounterTMOD=xTH=xBTL=xTR=while(s){if(==TF){TF=TH=xBTL=xcounter}if(==counter){counter=light=~lightspeaker=~speaker}}}voidzs(){陈俊峰:防盗报警系统的设计zhishi=szhishi=s}voidfun(){if(s==)baojing()}voidmain(){zs()fun()
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新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

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