毕业设计(论文)基于单片机智能家居安防报警系统的设计.doc
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1、江苏农林职业技术学院 毕 业 设 计(论 文)SNL/QR7.5.4-3 基于单片机智能家居安防报警系统的设计专 业 机电一体化技术 学生姓名 班 级 12机电一体化3班 学 号 201210040302 指导教师 完成日期 2015年6月13日 成绩评议学号 201210040302 姓名 题目 基于单片机智能家居安防报警系统的设计 指导教师建议成绩: 评阅教师建议成绩: 答辩小组建议成绩: 院答辩委员会评阅意见及评定成绩:答辩委员会主任签字(盖章): 年 月 日毕业设计(论文)任务书姓名学号201210040302班级12机电一体化3班题目基于单片机智能家居安防报警系统的设计设计(论文)主
2、要内容本文是基于AT89C51单片机设计的智能家居安防报警系统,主要包含设计和软件设计两个部分。1. 硬件设计包括低频带通放大电路、电压比较整形电路、报警电路、灯光警示电路、状态显示电路、供电电源电路、单片机最小系统。2. 软件设计包括主程序和中断程序的设计。重点研究问题1. 主控芯片的选用2. 前端探测器的主要功能3. 系统软件程序的设计主要技术指标1. 安防报警系统能够长时间稳定运行。2. 系统硬件设计和软件设计具有可行性。3. 能够实现智能安防报警的作用。其它要说明的问题指导老师意见 指导教师签字: 年 月 日指导教师意见 对论文的简短评价:1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评
3、价3.建议成绩 优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日评阅教师意见 对论文的简短评价:1.指出论文存在的问题及错误2.对创造性工作评价3.建议成绩 优 良 中 及格 不及格 评阅教师签字 年 月 日答辩小组评议意见学号201210040302姓名 题目 基于单片机智能家居安防报警系统的设计 答辩小组意见: 1、对论文的评价2.建议成绩等级 优 良 中 及格 不及格3.需要说明的问题 答辩小组长签字 年 月 日基于单片机智能家居安防报警系统的设计摘 要:随着经济的发展,人们越来越重视家庭人身财产的安全,安全防护已经是最近几年的热门话题之一。智能家居安防报警系统作为现代家庭安防的主要方
4、式,已被社会各界广泛的使用。本文设计的作用是当门或者窗受到不明外来侵害,或者意外发生火灾时,系统会自动发出报警信号以提高人身的安全和降低财产的损失。本系统包含硬件设计和软件设计两个部分。硬件部分是由处理器MCS-51系列的AT89C51单片机与红外传感器、烟雾传感器等组合而成的。系统软件控制着整个系统的运行。 关键词:报警系统;智能家居;传感器;AT89C51: Abstract: With the development of economy, people pay more and more attention to family personal property security, s
5、ecurity is one of the hot topics in recent years. Smart home security alarm system as the main way of modern family security, has been widely used from all walks of life. Design of this article is when the door or window is unknown foreign invasion, or when a fire accident happened, the system will
6、automatically send alarm signal to improve the personal safety and reduce the loss of the property. This system includes hardware design and software design of two parts. Hardware partly by MCS - 51 series processor AT89C51 single-chip microcomputer and infrared sensor, smoke sensor combination. The
7、 operation of the system software controls the whole system.Keywords: Alarm system; intelligent home; sensors; AT89C51:目录1绪论11.1安防报警系统的概述11.2安防报警系统的构成11.3安防报警器的分类21.4安防报警系统的应用21.5安防报警系统在国内外的发展22总体设计42.1方案选择论证42.2单片机主控芯片的选择42.2.1 AT89C51的主要特性52.2.2 AT89C51引脚结构功能。62.3前端探测器的组成72.3.1红外传感器72.3.2烟雾探测器72.3
8、.3热释电传感器72.3.4门磁开关82.3.5玻璃破碎探测器82.3.6红外微波双鉴探测器82.4热释电红外传感器控制电路芯片的选择83系统硬件103.1低频带通放大电路103.2电压比较整形电路103.2.1双限电压比较器的工作原理113.3声音报警电路113.4灯光警示电路113.5状态显示电路123.6供电电源电路123.7单片机最小系统134系统软件144.1主程序流程图144.2中断函数流程图155系统调试与运行166结束语17参考文献18致谢19附录一201绪论随着社会生产力的发展和科学水平的进步,贫富两极分化程度不断扩大,贫富之间的矛盾更加日益分化,使得社会治安也存在着一些不稳
9、定因素,另外随着城乡人口的流动量的增大。入室盗窃、抢劫高科技犯罪的案件时有发生,给人们的生活安全带来了一定的影响。那么如何能尽量避免这些盗窃事件的发生呢?除了国家地区的治安维护外,安全到位的防盗系统也是必不可少的。传统的防盗设备是金属打造的防盗网,除不美观之外,安全风险也是漏洞百出。金属防盗网造价成本高,安装困难。当主人不在家时,盗贼用很少的时间就可以破网而入,进入房间时没有任何的警报信息传递出去,从而使犯罪分子可以随心所欲的进行盗窃。假设一旦发生火灾,这种金属防盗网势必会给自己的逃生带来困扰,在这个高度发达的社会,高科技智能安防产品必然会取代传统的“铁笼子”,成为人们的首选。在这个信息通讯技
10、术高速发展的时代,单片机具有价格低廉、体积小、高性能和高集成度等优点被广泛应用于数据采集、工业控制、数控机床等行业。利用单片机开发的智能防盗系统操作简单价格低廉被广泛的应用于社会各界,以单片机为主的报警器对中国家庭来说价格较低,人们更容易接受。1.1安防报警系统的概述安防报警系统的设置是为了满足现代化住宅的需要以及维护社会公共安全为目的,它主要是由各种安防产品和其它相关产品所组成的入侵报警系统。一个完整体系的安防报警系统主要包括门禁、报警和监控三大部分构成,给人们的生命财产安全加上了一道保险。1.2安防报警系统的构成现在小区安防一般是由报警控制器和前端探测器两部分组成。报警控制器是一台和电脑服
11、务器一样的,用于控制信号的处理,检测系统本身的故障。在一个整体的安防系统中报警控制器一般是由信号的输入输出部分、电源部分、内置拨号器等这几个方面组成。前端探测器是由红外探测器、红外微波双鉴器、玻璃破碎探测器、紧急呼救按钮以及门磁开关等部分组成。现代小区住宅的防盗报警系统一般有五道安全防线。由小区住宅四周的报警系统组成的第一道防线,是为了防止不法分子以不正当的手段进入小区;由社区的整体监控系统组成的第二道安全防线,是为了监控小区的进出人员以及小区周围的人群,提高报警响应效率;第三道安全防线是由保安的日常巡逻管理所构成;第四道安全防线是由门铃及对讲可视系统构成;第五道安全防线也是整个安防体系中最后
12、也是最重要的一环,它是由家庭防盗报警系统组成,当不法分子以不正当手段入侵住户或者发生灾情时,能够即时有效的将室内发生的情况传递出去,以达到安防系统的目的。1.3安防报警器的分类安防报警器一般包括红外报警器、声光报警器、激光报警器等;若按信息传输信道的不同,从探测器到主机之间可分为有线报警和无线报警;按探测器的工作方式可分为主动式和被动式两类;从探测器到主机之间可分为有线和无线2种;按使用场所可分为:室内报警和室外报警;按警戒范围可分为:现场警告型和无线报警型。每一种报警器都有它的优点和缺点,选择报警器要根据实际情况来选择。1.4安防报警系统的应用近年来随着科技的发展人们住宅水平不断提高,使人们
13、意识到了家庭安防的重要性,安防行业随着现代社会的需要得到了非常大的发展前景,各式各样的安防产品被应用于各类行业中,为了保互社会的发展和家庭人身财产的安全发挥了重要的作用。做为整个安防系统中最重要的一环节防盗报警系统在很多大小型场合都发挥着至关重要作用,比如学校、家庭住宅、大型超市等。防盗报警系统的应用面在逐渐扩大,市场前景也越来越好。防盗报警系统在某单一领域中呈良好的发展趋势,比如:1.小区防盗报警系统:目前越来越多的房地产开发商开发楼盘的时,都会把“安防”作为整个楼盘的卖点,但是大多数所谓的“安防”只是一个华丽的装饰,基本上起不到安全防盗作用,现在绝大多数的小区居民安防意识不够高,小区安防系
14、统也不够完善,所以才会不断的发生入室盗窃案件。2.学校防盗报警系统:从2010年开始,校园安防在各大高校之间逐步重视起来,随着国家加大教育的投资高校扩建,招生人数在不断扩大,高校进入了一个飞速发展时期,使校园防盗系统的应用范围程度不断扩大,校园安防也具有巨大的市场潜力。除了上述的两个行业以外,还有其他的领域,比如金融,交通等。在这些行业中安全隐患漏洞百出,安防系统在这些行业中有很大的潜在市场。所以未来的防盗报警系统将会得到更快更好更成熟的发展。1.5安防报警系统在国内外的发展自从第一幢智能建筑在美国出现以后,欧洲、澳大利亚、韩国等一些经济比较发达的国家先后提出了各类智能家居的计划。在美国,他们
15、的家庭安全方面主要使用了联网报警服务模式,联网报警将把北美的安防产业进行整体合并,是一个非常成功的商业模式;在日本,家庭报警服务业非常发达。他们在联网报警服务服务方面主要采取设备购买制或设备租赁制;在韩国,安防系统中的视频监控得到了普遍的使用。中国的安防事业起源于上世纪中后期,它是随着科技的发展而成长起来的。尤其是在加入WTO之后,安防事业的形式一片大好。目前,随着我国安防的需求不断扩大,安防行业得到了巨大的发展,在北京、深圳等城市中,安防事业的发展各具特色。但也存在着不少弊端,在近20年的发展国内从事报警运营服务的大约有3000家左右,然而,国内却无“领头羊”都是各自发展,终其原因是国内安防
16、价格较高,质量上存在隐患,服务方式滞后,系统维护不到位难以形成统一的管理。但是伴随着科技的进步,人们安全意识程度不断的提高,相信在不久的将来,安防行业会越来越规范化,越来越国际化。2总体设计2.1方案选择论证一个完整的智能家居安防报警系统主要是由家庭报警主机和各种前端探测器组成该系统设计方案有以下两种:方案一:利用报警系统和固定电话的联网来实现,该系统是由无线防盗报警探头、家庭服务器等组成。利用无线报警探头的双重探测原理,确定是否有盗贼的入侵,当发现有不明情况时声光报警立即启动,同时通过无线数据传输的方式将警情发送到家庭服务器上,家庭服务器会立刻将报警信息通过短信的形式发送到用户手机上,同时会
17、把发生警情的时间地区以及地理位置发给辖区派出所,所辖派出所接到警情后会派出警力迅速处理。入侵室内同步发出声光报警装置,阻止犯罪人的进一步行为,减少人身财产的损失。摄像部分A/D现场存储正常信号/报警信号输出人体检测控制部分D/AAA图2.1方案一流程图方案二:通过传感器对室内进行监测分析,当有人以非法手段进入室内时单片机会自动检测到警情,然后把检测结果送入到单片机中并发出中断请求,报警电路会立即启动。通过对两个方案的,方案一设计复杂需要花费大量时间来制作安装。它比较适用于大型商场、大型住宅小区和较大的工业生产基地。方案二制作简单,成本较低而又满足快速有效的原则符合现代人的生活观念,所以选择方案
18、二。2.2单片机主控芯片的选择通过对各种单片机的性能价位以及速度等情况的对比,本文选择了AT89C51单片机。单片机又称微控制器简称MCU,是指将中央处理单元CPU、存储器Memory、定时/计数器和多种I/O接口集成到一块硅片构成的小而微型计算机系统。单片机的发展大概经历了以下三个阶段。1.早期阶段单片机最早开始于1974年左右,主要目的是寻找单片机的最佳体系结构。在这个时期中美国的仙童公司研究出了世界上第一款单片机编号为F-8,随后英特尔公司推出了那一阶段中最具有代表意义的MCS-48单片机。英特尔公司在开创嵌入式系统发展的道路上功不可没。2.中期发展这个时期的单片机得到了很大的发展,硬件
19、结构日益成熟,指令系统逐渐完善。它所涉及的领域都与对象系统有关。英特尔公司的MCS-51、摩托罗拉公司的6801以及Zilog公司的Z8等在这一时期最具有代表意义,这些单片机的中断定时器/计数器具有16位、存储器寻址范围可至64K,还具有多级中断处理系统、串行接口,其中多数芯片还扩展了A/D转换器接口。3.当前趋势这一时期的单片机应用在社会各个领域,它主要的特点是品种越变越多、功能越变越强、速度越变越快。随着16位机和24位机的相继出现,8位机进入改良阶段之后,单片机8位、16位、32位、64位呈现共同发展的趋势。2.2.1 AT89C51的主要特性AT89系列单片机之所以成为目前主流单片机之
20、一,是由它的性能决定的,AT89C51单片机的性能如下:(1) 内含4KB的Flash存储器;(2) 内部RAM1288字节片;(3) 5个中断源;(4) 2个16位定时器/计数器;(5) 32位可编程I/O口线;(6) 1个全双工串行口;(7) 具有低能耗的闲置和掉电模式;(8) 片内时钟振荡器;(9) 工作频率位024MHz;单片机是一个非常复杂的数字电路集合体。如图2.2.1所示:图2.2.1 AT89C51内部结构图2.2.2 AT89C51引脚结构功能。如图2.2.2图2.2.2 AT89C51引脚功能结构图2.3前端探测器的组成2.3.1红外传感器红外传感器在整个安防报警系统中起着
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- 毕业设计 论文 基于 单片机 智能家居 报警 系统 设计
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