【文章內容簡介】 譜而工作，當人體在其接收范圍內活動時，探測器輸出報警信號，廣泛用于銀行、倉庫和家庭等場所的安全防范。它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測部分采用報警器用傳感器和紅外專用處理 IC。高頻發(fā)射部分采用最新聲表面（S ）穩(wěn)頻技術，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測靈敏度好、誤報率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點?？偠灾煌愋偷奶綔y器用不同的手段探測各種入侵行為，如人體的移動、物體的震動、玻璃的破碎和門窗的開關等，系統(tǒng)將所得的信號進行邏輯判斷，發(fā)出警報。常用的傳感器有對射紅外探測器、磁控管（門磁） 、震動開關、被動紅外探測器（PIR） 、雙鑒探測器、煙感、溫感探測頭等。這些傳感器不僅可以對室內的門、窗、敞開的陽臺、固定玻璃、保險箱等的異常情況進行監(jiān)測，而且還能對家中的火警進行監(jiān)測。在家中無人的情況下還具有探測有無物體移動的功能，以發(fā)現(xiàn)家中是否有偷竊等異常情況。這些器件有效地為控制單元傳送現(xiàn)場的資料，提供報警控制。而本設計采用由熱釋電紅外線傳感器和振動位移傳感器構成的復合式傳感器，通過探測人體特有的紅外線和人體的運動來檢測盜情。基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計9 熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外(PIR)傳感器是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器。它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置，它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出，將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路。其工作電路原理及設計電路如圖 2—2 所示, 在 VCC 電源端利用 C1 和 R2 來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過 FET 放大后，經(jīng)過 C2，R1 的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過 NPN 的轉化，輸出 OUT 為低電平。 RSY2 Y1R1 R2 C2 C1 R3 R4 Q2NPNQ1FETVcc VCC3v 12vOUT圖 2—2 熱釋電紅外傳感器原理圖熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應原理的熱電型紅外傳感器。其內部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾，該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化，并將其轉換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成。設計時應將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的。 熱釋電紅外傳感器的選定基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計10目前常用的熱釋電紅外傳感器型號主要有 P22LHI95LHI95RE200B、等。熱釋電紅外傳感器通常采用 3 引腳金屬封裝，各引腳分別為電源供電端（內部開關管 D 極，DRAIN)、信號輸出端（內部開關管 S 極，SOURCE）、接地端（GROUND)。本設計傳感器采用雙元熱釋電紅外傳感器 RE200B，該傳感器翻用熱釋電材料極化隨溫度變化的特殊探測紅外輻射，并采用雙靈敏元互補方法抑制干擾，以提高傳感器的工作溫度。傳感器 RE200B 內部電路圖如下：D 腳接工作電壓，其工作電壓低且范圍寬（）；S 腳為輸出源極電壓；GND 腳為接地。如圖 2—3 所示，為熱釋電紅外傳感器 RE200B 的內部電路框圖。 圖 2—3 熱釋電紅外傳感器 RE200B 的內部電路框圖熱釋電紅外傳感器 RE200B 的主要工作參數(shù)：工作電壓：常用工作電壓范圍為 3~15V；工作波長：通常為 ~14um；源極電壓：通常為 ~，R 約為 47kΩ；輸出信號電壓：通常大于 ；檢測距離：檢測距離約為 6~10m；水平角度：約為 120176。；工作溫度范圍：10℃~40℃。 振動位移傳感器的選定本系統(tǒng)采用ND—1型振動位移傳感器，它是一種集振動和位移于一體的全方位傳感器。它的技術指標及參數(shù)見表2—1。其內部采用先進的固態(tài)加速度檢測器件，基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計11對外來振動十分敏感。圖2—4是ND—1型振動位移傳感器的內部組成框圖，它由振動和位移傳感元件、靈敏度限制電路、檢測控制電路、延時電路和輸出級等構成。由于器件內部集成度很高,外圍電路相當簡單，圖中的C是延時控制電容，取值越大，延時就越長，反之則越短，～ 10uF。當人體在不斷運動時，輸出為高電平，并通過內部電路延時，當人體停止運動時，輸出轉為低電平。R是外接靈敏度設定電阻，取值在51K ～100K之間，阻值越大，靈敏度就越高，此電阻可以不接，這時傳感器靈敏度最高。 圖2—4 ND—1型振動位移傳感器的內部表2—1 振動位移傳感器技術指標及參數(shù) 顯示器工作原理及其選擇LED 數(shù)碼管在單片機系統(tǒng)中應用非常普遍，其由發(fā)光二極管組成。LED 數(shù)碼管有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示就是當顯示器顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二級管恒定地導通或截止。這種顯示方式每一位都需要有一個 8 位輸出口控制，靜態(tài)顯示時，較小的電流就可以得到較高的亮度且字符不閃爍，所以可以采用 8255A 的輸出口直接驅動。當顯示器位數(shù)較少時采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。當位數(shù)較多是，用靜態(tài)顯示所工作電壓 靜態(tài)電流 靈敏度檢測方向位移檢測依據(jù)工作溫度 體積3V—12V 3V 時 500 毫安 全向 加速度 －30℃～65℃122232mm基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計12需 I/O 口太多，一般采用動態(tài)顯示方法。所謂動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮顯示器各個位（掃描） ，對于顯示器的每一位來說，每隔一段時間點亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示的亮度既與導通電流有關，也與點亮時間和間隔時間有關。調整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示的位數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共位只需要一個 I/O 口（稱為掃描口） ，控制顯示器的各位所顯示的字型也需一個 8 位口（稱為段數(shù)據(jù)口） ，為了防止閃爍，顯示的時間在 1～2ms。LCD 是低電壓驅動，極微小功耗，與 CMOS 功耗電路可直接匹配，此外其極薄的扁平結構在極亮的環(huán)境光下使用，以及信息容量大，生產(chǎn)容易等，都充分顯示了它的優(yōu)越性能。但是液晶顯示一個最大的缺點，是工作溫度范圍較窄，特別是低濕范圍不夠，液晶顯示器不宜施加直流電壓，一般來說，使用液晶顯示信息，需要液晶材料或器件，相應的驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三者統(tǒng)一。但在本設計中需要使用液晶顯示。1602LCD 主要技術參數(shù)：顯示容量為 162 個字符；芯片工作電壓為~；工作電流為 ()；模塊最佳工作電壓為 ；字符尺寸為(WH)mm。1602 字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊，能夠同時顯示 16x02（2 行，每行 16 個）即 32 個字符，如圖 2—5 為 LCD1602 引腳排列圖：1 腳：VSS 為電源地。2 腳：VCC 接 5V 電源正極。3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調整對比度） 。4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平選擇指令寄存器。5 腳：RW 為讀寫信號線，高電平讀操作，低電平寫操作。6 腳：E(或 EN)端為使能端。7～14 腳：DB0～DB7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計1315～16 腳：空腳或背燈電源。15 腳背光正極，16 腳背光負極。圖 2—5 LCD1602 時鐘芯片 DS1302 的介紹DS1302 是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周、日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。具有主電源/后備電源雙電源引腳，同時提供對備用電源進行涓細電流充電的能力。DS1302 引腳排列如圖 2—6 所示：8 腳：VCC2 為主電源 VCC1 為后備電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行；DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電；當 VCC2 大于 VCC1+ 時，VCC2 給 DS1302 供電。當 VCC2 小于 VCC1 時，DS1302 由VCC1 供電。3 腳：X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。5 腳：RST 是復位 /片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；RST 能終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送。當 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。傳送過程中 RST 置為低電平，終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運行時，VCC 之前，RST 必須保持低電平。只有 SCLK為低電平，才能將 RST 置為高電平。6 腳：I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)?；趩纹瑱C的家庭防盜報警系統(tǒng)設計147 腳：SCLK 為時鐘輸入端。圖 2—6 DS1302 外擴存儲器 AT24C02 的介紹AT24C02 為 2K 位串行 CMOS EEPROM，內部含有 256 個 8 位字節(jié)，有一個 16字節(jié)頁寫緩沖器。該器件通過 I2C 總線接口進行數(shù)據(jù)和地址的傳輸，總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 I2C 規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器，任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器，數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的，主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)的模式，通過器件地址輸入端 A0、A1 和 A2 可以實現(xiàn)將最多 8 個 AT24C02 器件連接到總線上。如圖 2—7 為 AT24C02 引腳排列圖：3 腳：器件地址輸入端。輸入腳用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址，懸空時默認值為 0。當使用 AT24C02 時最大可級聯(lián) 8 個器件。5 腳：SDA 串行數(shù)據(jù)/地址。雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收，SDA 是一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或（WIREOR） 。6 腳：SCL 串行時鐘。串行時鐘腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘。7 腳：WP 寫保護。WP 管腳連接到 VCC，內容都被寫保護為只讀。當 WP 管腳連接到 GND 或懸空允許器件進行正常的讀/寫操作。AT24C02 的極限參數(shù)：工作溫度工業(yè)級55℃~+125℃；商業(yè)級 0 ℃~+75 ℃；貯存溫度65 ℃~+150℃；~+ ；VCC ~+；封裝功率損耗（Ta=25 ℃） ；焊接溫度(10 秒) 300℃；輸出短路電流100mA。AT24C02 的特性如下：數(shù)據(jù)線上的看門狗定時器；可編程復位門欄電平；　　　高數(shù)據(jù)傳送速率為 400KHz 和 1C 總線兼容； 至 7V 的工作電壓；低功耗 CMOS工藝；16 字節(jié)頁寫緩沖區(qū)；片內防誤擦除寫保護；高低電平復位信號輸出；100 萬次擦寫周期；數(shù)據(jù)保存可達 100 年；商業(yè)級、工業(yè)級和汽車溫度范圍?；趩纹瑱C的家庭防盜報警系統(tǒng)設計15圖 2—7 AT24C023 系統(tǒng)硬件設計 用戶端探測器設計本系統(tǒng)采用復合式傳感器對每路的信號進行檢測。此傳感器由一個熱釋電紅外探測器和一個振動位移傳感器構成，兩個傳感器通過一個或非門連在一起，任何一個傳感器接收到報警信號，單片機都會做出反應。這樣的設計增加了安全性，減少了漏報的可能性。對于每一路的信號探測輸入電路如圖 3—1 所示。而 16 路檢測信號用到了 2 片 4 輸入雙與非門 74LS20 和 4 輸入或非門 74LS25，每 4 路信號相與取非后對 4 路與非門輸出取或非。檢測信號正常情況下為高電平，當一路或者多路信號異常，即跳低電平時，或非門輸出低電平，下降沿對外部中斷 0 申請中斷，同時74LS373 LE 端低電平鎖存 Dn 端信號。外部中斷 0 中斷程序掃描 、 ，分別置低電平，74LS373 為 OC 低電平時，Qn 端輸出鎖存的信號。16 路檢測信號輸入電路的設計如圖 3—2 所示。 SGD傳uCV5KRN6Q9kUAL圖 3—1 檢測信號電路的設計基于單片機的家庭防盜報警系統(tǒng)設計16*IT傳圖 3—2 16 路檢測信號輸入電路的設計 LCD 顯示電路設計LCD 顯示器的種類繁多，安排列形狀可分為字段型、點陣字符型和點陣圖形型。在單片機應用系統(tǒng)中，常使用點陣字符型 LCD 顯示器。液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色