毕业设计(论文)基于单片机的家庭防盗报警器.doc
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1、基于电片机的家庭防盗报警器摘要:装置以89C51单片机为核心,以电话线为载体,实现远距离电器遥控和报警。装置设置6位密码,保密性好,有提示音,防止误操作。当家中发生险情时,可以自动拨叫主人电话报警。关键词:AT89C51单片机;电话;遥控;ISD25120语音集成电路; T/R-40接收/发射传感器1.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
2、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。通
3、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。当我们考虑的范围广一点:若是在小区每一住户内安装防盗报警装置。当住户家中无人时,可把家庭内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。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,保证小区内居民的生活安全。有
4、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工作状态(布防、撤防)作出逻辑判断,进而发出报警。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
5、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报警设备选型原则 防盗报警系统的设计应当从实际需要出发,尽可能的使系统的结构简单、可靠,设计时应遵循的基本原则如下:(1)系统可靠必须高,即使工作电源发生故障,系统也必须处于随时能够工作的状态。(2)系统应具备一定的扩充能力,以适应日后使用功能的变化。(3)报警器应安装在非法闯入者不易察觉的位置,和报警器相连的线路最好采用钢管暗埋的方式进行敷设。(4)传感器尽量安装在不显眼的地方,当受损时易于发现,且容易处理的场所。 (5)系统应当符合有关的国
6、家和福建省地方标准,即集散型结构通过总线方式将报警控制中心与现场控制器连接起来,而探测器则分别连接到现场控制器上。在难于布线的局部区域宜采用无线通信设备。 (6)系统应尽量采用标准产品,便于日后系统的维护和检修。(7)系统必须采用多层次,立体化的防卫方式。目标保护不能出现控制盲区。我们进行家庭报警系统设计时,充分考虑以上原则,设计最为适用的报警系统设备,安装隐蔽灵活。1.4市场调研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: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
7、设计。在完成正文部分后,主要工作就是要进行调试,为了实现设计预智能电话报警系统是以单片机为核心,利用公共通讯网为传输媒介对住宅进行安全监视,具有可靠性高、成本低、易普及等优点.智能电话报警系统实现的主要功能如下:当室内有警情发生时(如有人非法进入室内、煤气泄漏、火灾等),智能电话报警系统能及时地通过各种传感器获知警情,对警情的种类进行判断,并立即自动顺序拨打预设的19组电话。在拨号后,首先判断对方是否摘机。如是,则根据不同的警情播放相应的录制好的语音报警内容,否则,挂机后拨下一组预制电话,直至19组电话全部接通。2.硬件设计本系统主要采用AT89C5l作为核心。HT9170和HT9200A作为
8、双音多频(DTMF)信号接收器和发生器,ISD1420作为录放音元件。 T/R-40系列通用型超声波发射/接收传感器做为盗情监视元件等组装而成简单方便。系统结构如图1所示。2.1AT89C51单片机单片机部分AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能的CMOS8位单片机片内4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大。AT89C51单片机可为你提供许多高性价的应用场合,可灵活的应用于各
9、种控制领域。AT89C51主要性能参数:与MCS-51产品指令系统的全兼容4k字节可重擦写Flash闪速存储器1000次可擦写周期全静态操作:0Hz-24MHz三级加密程序存储器1288字节内部RAM32个可编程I/O口线2个16位定时/计数器6个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式 2.3.2.1 AT89C51功能特性描述:AT89C51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个16位定时/计数器,一个5向量中断结构,一个全双工串行通信口,片内震荡器及时钟电路。同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件的可选
10、的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,窜行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但震荡器停止工作并禁止所有部件工作直到下一个硬件复位。(1) AT89C51引脚功能说明:Vcc:电源电压GND:地P0口:PO口是一组8位漏极开路行双向I/O口,也既地址/数据总线复用口。可作为输出口使用时,每位可吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑电路,对端口写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问外部数据存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时,PO口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要
11、求接上拉电阻。P1口:P1口是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输入缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输出口。作输入口时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流(I)。Flash编程和程序校验期间,P1口接收8位地址。P2口:P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2的输入缓冲极可以驱动(输入或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时和作为输出口,作输出口时,因为存在内部上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部存储
12、器或1位地址的外部数据存储器(例如执行MOVXDPTR指令)时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVXRI指令)时,P2口线的内容(也既特殊功能寄存器(SFR)区中R2寄存器的内容),在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时,P2亦接收高地址和其他控制信号。P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P1的输入缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时,被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除可作为一般的I/O口线外,更重要的用途是它的第二功能,如表2.
13、1所示:P3口还接收一些用于Flas 闪速存储器编程和程序校验的控制信号图2.1 单片机AT89C51图2.2 AT89C51方框图RST:复位输出。当震荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平使机器复位。 ALE/当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节,即使不访问外部字节,ALE仍时钟震荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号,因此它可对外输出时钟脉冲或用于定时目的。要注意的是:每次访问外部存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间,该引脚还要输入编程脉冲()。如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0
14、位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令可激活。此外,此引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应该置ALE无效。:程序存入允许()输出的是外部程序存储器的读选通信号,当表2.1 AT89C51端口AT89C51由外部程序取指令(或数据)时,每个机器周期两次有效,既输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器,这两次有效的信号不出现。EA/VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。要注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。Flash存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允
15、许电源Vpp,当然这必须是该器件是使用12V的编程电压Vpp。XTAL1:震荡器反向放大器及内部时钟的输入端。XAAL2:震荡器反向放大器的输出端。时钟震荡器:AT89C51中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英或陶瓷震荡器一起构成自激震荡器震荡电路如图。外接石英晶体(或陶瓷震荡器)及电容C1、C2接在放大器的震荡回路中构成并联震荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有非常严格的要求,但电容的大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡工作的稳定性、起震的难易程序及温度稳定性,如果使用石英晶体,推荐使用30pF1
16、0pF,而如果使用陶瓷谐振器建议选择40pF10pF。用户还可以采用外部时钟,采用外部时钟如图所示。在这种情况下,外部时钟脉冲接到XTAL1端,既内部时钟发生器的输入端,XTAL2悬空。 图2.3 内部震荡电路 图2.4 外部震荡电路由于外部时钟信号是通过一个2分频的触发器后作为内部时钟信号的所以外部 表2.2 AT89C51寄存器寄存器内容寄存器内容PC0000HTMOD00HACC00HTCOM00HB00HTH000HPSW00HTLO00HSP07HTH100H0DPTR0000HTH100HP1P30FFHSCON00HIPxxx00000SBUF不定IE0xxx00000PCON0
17、xxx00000时钟的占空比没有特殊要求,但最小高电平持续的时间和最大低电平持续的时间应符合产品技术条件的要求。Flash闪速存储器的编程:AT89C51单片机内部有4K字节的Flash PEROM,这个Flash存储存储阵列出厂时已处于擦除状态(既所有存储单元的内容均为FFH),用户随时可对其进行编程。程序接收高电压(+12V)或低电压(Vcc)的允许编程信号。低电压编程模式,适用与用户在线编程系统。而高电平模式可与通用EPROM编程程序兼容。编程方法:编程前需设置好地址、数据及控制信号,编程单元的地址就、加在P1口和P2口的P2.0P2.3(11位地址范围为0000H0FFFH),数据从P
18、0口输入,引脚P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的电平设置见表。PSEN为低电平,RST保持高电平,EA/Vp 引脚是编程电源的输入端,按要求加上编程电压,ALE/PROG引脚输入编程脉冲(负脉冲)编程时可采用420MHz的时钟震荡器AT89C51的编程方法如下:1.0 在地址线上加上要编程单元的地址信号。1.在数据线上加上要写入的数据字节。2.激活相应的控制信号。3.在高电压编程时,将EA/Vpp端加上+1V编程电压。4.每对Flash存储阵列写入一个字节,加上一个ALE/PROG编程脉冲。 (2)AT89C51控制信号RST/VPD(9脚)复位信号时钟电路工作后,在引脚上出现两个机器周
19、期的高电平,芯片内部进行初始复位,复位后片内存储器的状态如表所示,P1P3口输出高电平,初始值07H写入堆栈指针SP、清0程序计数器PC和其余特殊功能寄存器,但始终不影响片内RAM状态,只要该引脚保持高电平,89C51将循环复位,RAT/VPD从高电平到低电平单片机将从0号单元开始执行程序,另外该引脚还具有复用功能,只要将VPD接+5V备用电源,一旦Vcc电位突然降低或断电,能保护片内RAM中的信息不丢失,恢复电后能正常工作。AT89C81通常采用上电自动复位和开关手动复位,我们采用的是手动复位开关如图所示:图3.4 手动开关手动开关未按下之前,电容正极处于家电状态,当按键按下去后,VCC与G
20、ND导通,电容放电,从而实现放电。AT89C51内部集成4 KB只读存储器。采用CHMOS工艺技术,且与MCS-51产品相兼容。内部集成通用的8位CPU和Flash RAM。其应用范围广,性能良好,可用于解决复杂的控制问题。利用AT89C51的IO端口对传感器信号进行实时监控,对HT9200A拨号实现远程控制,控制ISD1420语音器件的语音播放。2.2拨号系统拨号系统采用HT9170和HT9200A分别作为双音多频(DTMF)信号接收器和发生器。HT9200A是串行式DTMF信号发生器,具有良好的温度适应性,其工作温度范围为一20+70,采用8引脚DIP或SOP封装,引脚排列如图2所示。各引
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