【導讀】以51單片機為核心構造防盜報警系統(tǒng)設計。紅外線對報警器的主要技術指標是監(jiān)視范圍。、掌握紅外線探測技術應用。、采用合理的聲光報警方案。、使用MSC51系列單片機作為系統(tǒng)核心。電源可采用橋式整流電路實現(xiàn)。2021年4月08日~2021年4月25日：搜索論文資料及查閱參考文獻，學習單片機設計技術。2021年6月16日~2021年6月22日：對論文進行細節(jié)修改，最終定稿并打印，等待答辯。有效地利用各種規(guī)范、設計手冊等。解決實際問題；研究結果客觀真實。規(guī)定的各項任務。該設計須限期修改合格后重新申請答辯。與同時，紅外技術已經(jīng)成為先進科學技術的重要組成部分，由于紅外。能使用，而且其抗干擾能力強。生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，并提示發(fā)生報警的區(qū)域部位，制中心準確顯示出事地點，使于迅速采取應急措施。主動式、被動式紅外防盜報警系統(tǒng)。外技術的發(fā)展及應用，描述了各項元器件的原理及構造，并給出部分基本電路。報警器誤報的分析及解決方法。

　　

【正文】 射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管與接收管并列一起，平時接收管始終無光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光線遇到反射物時，接收管收到反射回來的紅外光線才工作。雙管紅外發(fā)射電路，可提高發(fā)射功率，增加紅外發(fā)射的作用距離。 青島理工大學畢業(yè)設計 24 第 5 章 聲光報警電路 555 定時器組成的聲光報警電路 發(fā)射器原理 如 圖 51 所示，它由主振 電路和發(fā)送電路組成。在該電路中， k1 為開關，NE555 組成一個振蕩頻率約為 32kHz 的多諧振蕩器，由振蕩器③腳輸出調(diào)制脈沖通過紅外發(fā)送管向外發(fā)送。 圖 51 發(fā)射器電路原理圖 接收器原理圖： AT89C2051 紅外接收電路圖 如 圖 52 所示，該電路由 555 定時器接成的一個低頻多諧振蕩器與單片機at89c2051 組成。其振蕩頻率約為 30kHz,占空比為 1:10?遠紅外 線???正常情況下紅外接收管收到由發(fā)送管送來的紅外信號后，轉變?yōu)槲⑷醯碾娦盘枺?555定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端 5腳與單片機 AT89C2051的 腳相連，受 腳輸出的高低電平間隔 1S 的脈沖信號控制。當 為高電平時控制電壓 Uco 較高，閾值電壓 UT+(=Uco)和 UT=(1/2Uco)也較高；當 為低電平時 UT+和 UT也較低。當 =0 時， 555 輸出脈沖的振蕩頻率高。青島理工大學畢業(yè)設計 25 該輸出脈沖經(jīng)過隔直電容 C8 加到揚聲器上，揚聲器將交替發(fā)出高、低不同的兩種叫聲。時， 腳輸 出的高低電平間隔 1S 的脈沖信號經(jīng)電阻 R8 加到紅色發(fā)光二極 VD13 上， VD13 將閃爍發(fā)光。達到聲光同時報警的效果。 圖 52 接收器電路原理圖 青島理工大學畢業(yè)設計 26 第 6 章 單片機控制紅外防盜報警系統(tǒng) 實驗裝置 變壓器 (+5V)、 無極性電容、 保險管、 無極性電容、 1K電 晶錚、 20uF 無極性電容、 30pF 無極性電容 (3 個 )、 78L05 三端穩(wěn)壓管、AT89S2051 單片機、 100K 電阻、 270電阻、 470 電阻 、 470uF 極性電容、 555 定時器、 2021uF 極性電容揚聲器、 CMOS6 反相器 CC406 30uF 極性電容、紅色發(fā)光二極 IN4007 二極管 (4 個 )、紅外線發(fā)射 (接收 )(對 10K 電阻 (7 個 )、 PCB 版、排線。工具：電烙鐵、容絲、鉗子、萬能表。 硬件電路 本設計具有以下特點：用當今最流行的 AT89C2051 單片機控制，體積小，成本低；用紅外線收發(fā)管進行檢測，安裝隱蔽，不易被發(fā)現(xiàn)；探測信號采用脈沖信號，節(jié) 能且抗干擾；當有人試圖闖入室內(nèi)時，能自動進行聲光報警將該報警器原理介紹如下：可將該電路分為以下三個部分； 1. 電源電路。 220V 交流市電經(jīng)變壓器 T 降壓，橋式整流器 D1 整流，電解電容 C7 濾波，三端穩(wěn)壓器 78L05 穩(wěn)壓，最后得到整機要求的 +5V 穩(wěn)定直流電源。 2. 單片機系統(tǒng)。 U1 為 AT89C2051 單片機。 C1， R0， R1 和復位按鈕 RESET組成手動電平復位和上電自動復位電路； C2， C3 以及晶振 JT1 組成時鐘電路；C4， C5 為 +5V 電源濾波電容。 U2 為 CMOS6 反相器 CC4069，起驅動作用。 VD1VD6為紅外發(fā)射管，其負極端接與 P1 口， P1口設置為輸出狀態(tài)，當 P1 口為“ 0”時，VD1~VD6 發(fā)紅外光。 VD7~VD12 為紅外接收管，當接收到紅外光時導通， +5V 電源通過 VD7~VD12 加到反相器 CC4069 的輸入端，經(jīng)反相為低電平，這時 ~為低電平。發(fā)射管和接收管分別安裝在門和窗口的適當位置，當有人闖入時遮擋了紅外線，接收管截止，反相器輸入端為低電平，這時 U1的 ~ 為高電平。當在一定時間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮擋時，則由 口輸出報青島理工大學畢業(yè)設計 27 警信號 (高低電平間隔 1S 的脈沖信號 )。驅動聲光報警電路，進行聲光報警，直至按復位按鈕 RESET 或電源開關 S1。由于紅外收發(fā)管之間沒有遮擋時為正常，有遮擋時為異常，則當 P1口輸出 00H 時， P3 口的正常狀態(tài)數(shù)據(jù)為 00H。 3. 聲光報警電路。 555 定時器 U4，揚聲器 BY，普通紅色發(fā)光二極管 VD13等組成聲光報警電路。其中 555 定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓輸入端 5 腳與單片機 AT89C2051 的 腳相連，受 腳輸出的高低電平間隔1S的脈沖信號控制。當 為高電平時控制電壓 Uco 較高，閾值電壓 UT+(=Uco)和 UT(=1/2Uco)也較高；當 為低電平時 UT+和 UT也較低。當 UT+較高時，電容 C9 充、放電的電壓幅度較大 ，因而振蕩頻率較低。反之，當 UT+較低時，電容 C9 充、放電過程中電壓變化幅度較小，充、放電過程完成得較快，故振蕩頻率較高。即當 =1 時， 555 輸出脈沖的振蕩頻率較低；當 =0 時， 555輸出脈沖的振蕩頻率高。該輸出脈沖經(jīng)過隔直電容 C8 加到揚聲器上，揚聲器將交替發(fā)出高、低不同的兩種叫聲。同時， 腳輸出的高低電平間隔 1S的脈沖信號經(jīng)電阻 R8 加到紅色發(fā)光二極管 VD13 上， VD13 將閃爍發(fā)光。達到聲光同時報警的效果。 電路原理圖如 圖 61所示。 圖 61 總圖 青島理工大學畢業(yè)設計 28 軟件設計 我們的目標是，當檢測到有人闖入時就由 口輸出高低電平間隔 1S 的脈沖信號去驅動聲光報警電路，產(chǎn)生聲光報警。這可通過使 口每隔 1S取反一次實現(xiàn)。而 1S 時間可通過讓定時器 T0(工作于定時方式 1)重復定時 100ms 十次實現(xiàn)。用工作寄存器 R1 作循環(huán)計數(shù)器，初值為 10(0AH)。采用中斷方式編程，整個軟件由主程序和中斷服務程序兩部分構成。如圖 62所示。 圖 62 主程序流程圖 程序清單如下： ORG 0000H AJMP MAIN ；轉向主程序 ORG 000BH ；定時器 T0 中斷入口 LJMP BJ ；轉向中斷服務程序 ORG 0030H MAIN： MOV SP， 50H ； 設置堆棧棧底 MOV R1， 0AH ； 設置循環(huán)計數(shù)器初值 MOV P3， 00H ；設置 P3口為正常狀態(tài) MOV P1， 00H ；使 VD1~VD6 發(fā)紅外光 青島理工大學畢業(yè)設計 29 MOV TMOD， 01H ；設 T0為定時方式 1 MOV TH0， 3CH ；設置定時 100ms 初值 MOV TL0， 0B0H SETB EA ； CPU 開中斷 SETB ET0 ；定時器 0允許中斷 JS： MOV A， P3 ；監(jiān)視是否有人闖入 CJNE A， 00H， LP AJMP JS LP： SETB TR0 ；啟動 T0 定時 100ms SJMP $ ；等待定時 100ms 完成 系統(tǒng)調(diào)試 1. 軟件調(diào)試。先在 Keilc51 環(huán)境中進行軟件調(diào)試，再利用編程器將調(diào)試好的程序固化到 AT89C2051 單片機中。 2. 硬件調(diào)試 (1) 檢查線路應焊接無誤。 (2) 電源電路調(diào)試。斷開負載，用萬用表測量78L05 的 3 腳應有 +5V 電壓。 (3) 先不裝入 AT89C2051 單片機，用短路線把 U1插座的 12 腳接地，調(diào)整 VD1 和 VD7 的安裝位置和角度，測量 U1插座的 2腳電壓。當 VD1 和 VD7 之間無遮擋時 2 腳電壓為 0 伏，有遮擋時為 +5 伏。用相同方法反復調(diào)整其他幾對 紅外收發(fā)管的位置和角度。使 U1 插座的 9 各腳的電壓符合要求。 (4) 將固化好程序的 AT89C2051 插入電路中的 U1 插座上，接上電源即可工作。 青島理工大學畢業(yè)設計 30 第 7 章 防盜報警器誤報的分析與解決方法 防盜報警器故障引起的誤報警 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時間內(nèi)，不能完成規(guī)定的功能，稱為故障。故障的類型有損壞性故障和漂移性故障。 損壞性故障包括性能全部失效和突然失效。這類故障通常是由元器件的損壞或生產(chǎn)工藝不良 (如虛焊等 )造成。 漂移性故障是指元器件的參數(shù)和電源電壓的漂移所造成的故障。例如：溫度過高會導致電阻阻值的 變化，此時設備表現(xiàn)為時好時壞。事實上，環(huán)境溫度、元件制造工藝、設備制造工藝、使用時間、儲存時間及電源負載等因素都可能導致元器件參數(shù)的變化，產(chǎn)生漂移性故障。 無論是損壞性故障還是漂移性故障都將使系統(tǒng)誤報警，要減少由此產(chǎn)生的誤報警必須提高產(chǎn)品的設計水平和工藝水平，在作系統(tǒng)設計的同時，還需作可行性設計，如冗余設計、三防設計 (防潮、防鹽霧、防霉菌 )等。在此基礎上，提高產(chǎn)品制造過程的可行性，如對元器件質(zhì)量的嚴格篩選。 報警器設計引起的誤報警 要減少由于器材選擇不當引起的誤報警，系統(tǒng)設計人員要十分熟悉各種報警器材的原 理、特點、適用范圍和局限性。同時還必須掌握現(xiàn)場環(huán)境情況、氣候情況、電磁場強度以及照度變化等，以便因地制宜選擇報警器材。除設備器材選擇之外，系統(tǒng)設計不當還表現(xiàn)在設備器材安裝位置、安裝角度、防護措施以及系統(tǒng)布線等方面。例如：將被動紅外入侵探測器對著空調(diào)、換氣扇安裝時，將會引起系統(tǒng)的誤報警；室外用主動紅外探測器如果不作適當?shù)恼陉柗雷o (有遮陽罩的最好也作防護 )，勢必會引起系統(tǒng)的誤報警；報警線路與動力線、照明線等強電線路間距小于 時，而未加防電磁干擾措施，系統(tǒng)亦將產(chǎn)生誤報警。 青島理工大學畢業(yè)設計 31 報警器安裝引起的誤報警 這部分問題 主要表現(xiàn)在以下方面： (1) 沒有嚴格按設計要求施工。 (2) 設備安裝不牢固或傾角不合適。 (3) 焊點有虛焊、毛刺現(xiàn)象，或是屏蔽措施不得當。 (4) 設備的靈敏度調(diào)整不佳。 (5) 施工用檢測設備不符合計量要求。 解決上述問題的辦法是加強施工過程的監(jiān)督與管理，盡快實行安防工程監(jiān)理制，這很有利于提高工程質(zhì)量，減少由于施工環(huán)節(jié)造成的誤報警。報警器安裝位置、安裝角度、防護措施以及系統(tǒng)布線等方面。例如：將被動紅外入侵探測器對著空調(diào)、換氣扇安裝時，將會引起系統(tǒng)的誤報警；室外用主動紅外探測器如果不作適當?shù)恼陉柗雷o (有遮陽罩的最好也作防護 )，勢必會引起系統(tǒng)的誤報警；報警線路與動力線、照明線等強電線路間距小于 時，而未加防電磁干擾措施，系統(tǒng)亦將產(chǎn)生誤報警。 用戶使用不當引起的誤報警 由于用戶使用不當常常會引起報警系統(tǒng)的誤報警。例如：未插好裝有門磁開關的窗戶，夜間被風吹開；工作人員誤入警戒區(qū)；不小心觸發(fā)了緊急報警裝置；系統(tǒng)值機人員誤操作；未注意工作程序的改變等都是導致系統(tǒng)誤報警的原因。對用戶使用不當進行分析，弄清錯誤所在，提高使用者的水平，可以大大降低報警系統(tǒng)的誤報警次數(shù)。 環(huán)境引起的誤報警 由于環(huán)境噪擾引起的誤報警 是指報警系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的，從原理上講是不可避免的，而事實又是不需要的，屬于誤報警。例如：熱氣流引起被動紅外入侵探測器的誤報警；高頻聲響引起單技術玻璃破碎探測器的誤報警；超聲源引起超聲波探測器的誤報警等。減少此類誤報警較為有效的措施就是采用雙鑒探測器 (兩種不同原理的探測器同時探測到 目標 ，報警器才發(fā)出報警信號 )?，F(xiàn)青島理工大學畢業(yè)設計 32 行的產(chǎn)品有：微波－被動紅外雙鑒器、聲控－振動玻璃破碎雙鑒器、超聲波－被動紅外雙鑒器等。但是有些環(huán)境噪擾雙鑒探測器卻無能為力，例如：老鼠在防范區(qū)出沒；寵物在居室內(nèi)走動等。為此，科技人員又將 微處理技術引進報警系統(tǒng)，使其具備一定的鑒別和思考能力，能在一定程度上判斷是入侵者還是環(huán)境噪擾引起的報警。隨著傳感技術、計算機技術的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的推廣應用，報警系統(tǒng)智能化程度將不 斷提高，環(huán)境噪擾引起的誤報警現(xiàn)象必將隨之降低。 青島理工大學畢業(yè)設計 33 結 論 系統(tǒng)的硬件部分包括電源電路、單片機系統(tǒng)和聲光報警電路，該系統(tǒng)用紅外線收發(fā)管進行檢測，探測信號采用脈沖信號，節(jié)能且抗干擾；當檢測到有人闖入時就由 口輸出高低電平間隔 1S 的脈沖信號去驅動聲光報警電路，產(chǎn)生聲光報警。這可通過使 口每隔 1S 取反一次實現(xiàn)自動進行聲 光報警。通過 protel實現(xiàn)原理圖到 PCB 的轉換。并對電路進行電磁兼容設計和抗干擾設計。 該設計由原理到產(chǎn)品這一過程比較復雜，在實際操作中綜合考慮了電磁兼容和抗干擾設計，對于 protel 的使用有較高的要求，其中的原件布局以及布線是PCB 設計的重中之重，稍有不當就會造成產(chǎn)品的缺陷。所以此次設計中對這方面做了足夠的重視。 青島理工大學畢業(yè)設計 3