【正文】 聲音報(bào)警的效果。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。此電路接受單片機(jī)傳送來的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警從而達(dá)到報(bào)警效果。1602 的驅(qū)動(dòng)程序包含讀顯示模塊狀態(tài)（DUZT ） 、讀數(shù)據(jù)(DUSJ)、寫狀態(tài)(XIEZT) 和寫數(shù)據(jù)(XIESJ)，接口為 A。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動(dòng)、易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、PDA 移動(dòng)通信工具等眾多領(lǐng)域。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常使用點(diǎn)陣字符型 LCD 顯示器。16 路檢測信號(hào)輸入電路的設(shè)計(jì)如圖 3—2 所示。檢測信號(hào)正常情況下為高電平，當(dāng)一路或者多路信號(hào)異常，即跳低電平時(shí)，或非門輸出低電平，下降沿對(duì)外部中斷 0 申請(qǐng)中斷，同時(shí)74LS373 LE 端低電平鎖存 Dn 端信號(hào)。對(duì)于每一路的信號(hào)探測輸入電路如圖 3—1 所示。此傳感器由一個(gè)熱釋電紅外探測器和一個(gè)振動(dòng)位移傳感器構(gòu)成，兩個(gè)傳感器通過一個(gè)或非門連在一起，任何一個(gè)傳感器接收到報(bào)警信號(hào)，單片機(jī)都會(huì)做出反應(yīng)。AT24C02 的特性如下：數(shù)據(jù)線上的看門狗定時(shí)器；可編程復(fù)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(nèi)防誤擦除寫保護(hù)；高低電平復(fù)位信號(hào)輸出；100 萬次擦寫周期；數(shù)據(jù)保存可達(dá) 100 年；商業(yè)級(jí)、工業(yè)級(jí)和汽車溫度范圍。當(dāng) WP 管腳連接到 GND 或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。7 腳：WP 寫保護(hù)。6 腳：SCL 串行時(shí)鐘。5 腳：SDA 串行數(shù)據(jù)/地址。輸入腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址，懸空時(shí)默認(rèn)值為 0。該器件通過 I2C 總線接口進(jìn)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(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)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(shí)現(xiàn)將最多 8 個(gè) AT24C02 器件連接到總線上。基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)147 腳：SCLK 為時(shí)鐘輸入端。只有 SCLK為低電平，才能將 RST 置為高電平。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)。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。3 腳：X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行；DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電；當(dāng) VCC2 大于 VCC1+ 時(shí)，VCC2 給 DS1302 供電。具有主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供對(duì)備用電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。圖 2—5 LCD1602 時(shí)鐘芯片 DS1302 的介紹DS1302 是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ ?；趩纹瑱C(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)1315～16 腳：空腳或背燈電源。6 腳：E(或 EN)端為使能端。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。2 腳：VCC 接 5V 電源正極。1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量為 162 個(gè)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。但是液晶顯示一個(gè)最大的缺點(diǎn)，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(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三者統(tǒng)一。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(gè) 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(gè) 8 位口（稱為段數(shù)據(jù)口） ，為了防止閃爍，顯示的時(shí)間在 1～2ms。顯示的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間有關(guān)。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位（掃描） ，對(duì)于顯示器的每一位來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。當(dāng)顯示器位數(shù)較少時(shí)采用靜態(tài)顯示的方法是適合的。所謂靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二級(jí)管恒定地導(dǎo)通或截止。 圖2—4 ND—1型振動(dòng)位移傳感器的內(nèi)部表2—1 振動(dòng)位移傳感器技術(shù)指標(biāo)及參數(shù) 顯示器工作原理及其選擇LED 數(shù)碼管在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，其由發(fā)光二極管組成。當(dāng)人體在不斷運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出為高電平，并通過內(nèi)部電路延時(shí)，當(dāng)人體停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出轉(zhuǎn)為低電平。圖2—4是ND—1型振動(dòng)位移傳感器的內(nèi)部組成框圖，它由振動(dòng)和位移傳感元件、靈敏度限制電路、檢測控制電路、延時(shí)電路和輸出級(jí)等構(gòu)成。它的技術(shù)指標(biāo)及參數(shù)見表2—1。；工作溫度范圍：10℃~40℃。如圖 2—3 所示，為熱釋電紅外傳感器 RE200B 的內(nèi)部電路框圖。本設(shè)計(jì)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(bǔ)方法抑制干擾，以提高傳感器的工作溫度。 熱釋電紅外傳感器的選定基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)10目前常用的熱釋電紅外傳感器型號(hào)主要有 P22LHI95LHI95RE200B、等。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。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(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)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(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。 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(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。其工作電路原理及設(shè)計(jì)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(hào)?；趩纹瑱C(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(hào)的傳感器。這些器件有效地為控制單元傳送現(xiàn)場的資料，提供報(bào)警控制。這些傳感器不僅可以對(duì)室內(nèi)的門、窗、敞開的陽臺(tái)、固定玻璃、保險(xiǎn)箱等的異常情況進(jìn)行監(jiān)測，而且還能對(duì)家中的火警進(jìn)行監(jiān)測?？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(dòng)、物體的震動(dòng)、玻璃的破碎和門窗的開關(guān)等，系統(tǒng)將所得的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，發(fā)出警報(bào)。它是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測部分采用報(bào)警器用傳感器和紅外專用處理 IC。機(jī)內(nèi)設(shè)置電源外撥開關(guān)，外出設(shè)防可以接通電源，達(dá)到更加省電的效果。? 人體熱釋電紅外傳感器在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動(dòng)式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。? 紅外測溫產(chǎn)品 50 多種紅外測溫儀和非接觸紅外測溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求,提供最優(yōu)非接觸紅外測溫解決方案。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進(jìn)而使探基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)8測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。故此設(shè)計(jì)采用 AT89C51。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。單片機(jī)在控制應(yīng)用領(lǐng)域中，有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便地組成各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電儀一體化；面向控制，能針對(duì)性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得更佳的性能價(jià)格比；抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機(jī)種無法比擬的；實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 主控芯片單片機(jī)的選擇所謂單片機(jī)就是一塊芯片上集成了 CPU、ROM 、 RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種 I/O接口電路等而具有一定規(guī)模的微型計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)的單片機(jī)時(shí)鐘采用 12MHz 晶振；4*4 矩陣鍵盤輸入行線接入 — 口，列線接入 — 口；時(shí)鐘芯片基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)7DS1302 時(shí)鐘 SCLK 引腳接 MCU 口，復(fù)位 RST 引腳接 口，數(shù)據(jù) I/O 引腳接 口；AT24C02 為 I2C 雙總線傳輸方式，時(shí)鐘信號(hào) SCK 接 口，數(shù)據(jù)線SDA 接 口； 口接報(bào)警系統(tǒng)的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)，蜂鳴器采用三極管驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)續(xù)流二極管防止三級(jí)管擊穿； 口接報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警指示燈。通過結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)可看出：以 AT89C51為系統(tǒng)中心，單片機(jī)與 AT24C02 交換歷史記錄信息，從 DS1302 獲得校準(zhǔn)時(shí)間，通過 4*4 矩陣鍵盤掃描輸入相關(guān)信息，通過 LCD 顯示屏顯示相關(guān)信息，檢測信號(hào)異常時(shí)對(duì)單片機(jī)申請(qǐng)中斷，單片機(jī)通過相關(guān)處理產(chǎn)生異常信息，通過聲光報(bào)警（蜂鳴器，報(bào)警指示燈） 。用戶終端完成信息采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警、本地顯示等功能。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、信號(hào)放大處理、人工鍵盤控制、報(bào)警執(zhí)行、報(bào)警顯示等子模塊。采用外部時(shí)鐘芯片精確計(jì)時(shí)，單片機(jī)定時(shí)中斷同時(shí)計(jì)時(shí)，每過 24 點(diǎn)自動(dòng)從外部時(shí)鐘芯片 DS1302 校準(zhǔn)時(shí)間。采用掃描式 4*4 掃矩陣鍵盤，僅當(dāng)需要輸入時(shí)掃描鍵盤。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)要存儲(chǔ)每路兩次報(bào)警歷史記錄，每次記錄占用 7 字節(jié)空間，則共需要 224B 地址空間，AT89C51 內(nèi)部僅 128B 內(nèi)存空間，需要外擴(kuò)存儲(chǔ)器。 方案二：顯示方式采用 1602 液晶顯示模塊，僅需 8 位數(shù)據(jù)線和 3 位控制線，占用 I/O 口較少，而且能顯示字符，顯示位數(shù)更多，不需要其余外圍芯片；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)利用外擴(kuò)存儲(chǔ)器；按鍵方式采用掃描矩陣鍵盤，相同按鍵占用 I/O 口較少，掃描鍵盤占用機(jī)時(shí)；16 路信號(hào)檢測方式采用中斷方式，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常，主程序以及子程序省掉相關(guān)掃描子程序；時(shí)間運(yùn)行方式采用外部時(shí)鐘芯片，誤差小，能夠夠自動(dòng)校正日期。下面分3章從系統(tǒng)總體的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)對(duì)本設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包括芯片的選型、所選芯片的功能、芯片外圍電路的合理設(shè)計(jì)。 研究內(nèi)容本課題需要研究的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面：根據(jù)系統(tǒng)功能要求且考慮產(chǎn)品的性價(jià)比，進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)。本論文的目的就是設(shè)計(jì)出一種符合上述要求的防盜報(bào)警系統(tǒng)。防盜報(bào)警系統(tǒng)是利用探測器裝置對(duì)建筑物內(nèi)外重要地點(diǎn)和區(qū)域進(jìn)行布防、探測。上述發(fā)展趨勢，事實(shí)上都建立在數(shù)字化、無線化、集成化的三大核心技術(shù)基礎(chǔ)上。因此，作為新一代的智能安全防盜報(bào)警器系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生，并日益受到廣泛的重視和運(yùn)用。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的支持下，安防系統(tǒng)也是一個(gè)很完善的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，防盜報(bào)警系統(tǒng)，電視監(jiān)控系統(tǒng)，聲音系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)和巡更系統(tǒng)統(tǒng)一由一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理，標(biāo)志我國的安防事業(yè)進(jìn)入一個(gè)新階段。到70年代，它對(duì)其產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展方向做了很大的調(diào)整，變?yōu)槁?lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)商，建立了首家網(wǎng)管中心，尤其引用了大量的網(wǎng)管技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和電子技術(shù)，現(xiàn)己成為十分先進(jìn)的聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)平臺(tái)。目前，對(duì)北美的安防產(chǎn)業(yè)來說，最成功的經(jīng)營模式就是聯(lián)網(wǎng)報(bào)警服務(wù)模式，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警將整個(gè)北美的安防產(chǎn)業(yè)從橫向到縱向進(jìn)行整合串并，形成了一個(gè)集中許多高科技手段和產(chǎn)業(yè)化管理水準(zhǔn)的一體化綜合性產(chǎn)業(yè)。隨后，由于通信技術(shù)的發(fā)展，提供遠(yuǎn)程通信服務(wù)的電報(bào)公司加入到這個(gè)行業(yè)中，從而使得報(bào)警信息可以通達(dá)到更遠(yuǎn)的地方；不過，這種電報(bào)方式畢竟難以普及，所以稍后出現(xiàn)的電話理所當(dāng)然地成為報(bào)警通訊的主要手段。、耗電低、成本低、功能單一等優(yōu)點(diǎn)，適合住宅小區(qū)的防盜報(bào)警。目前我國有關(guān)報(bào)警系統(tǒng)主要就是無線式系統(tǒng)。探測器的發(fā)展主要表現(xiàn)在出現(xiàn)了被動(dòng)紅外、超聲波基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)3和微波三種不同的探測技術(shù)。 防盜報(bào)警系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展在我國，家庭智能報(bào)警是一項(xiàng)重要內(nèi)容，報(bào)警器應(yīng)具有多個(gè)探測器接口，可接收紅外及微波探測器、感煙探測器、溫度探測器、煤氣泄漏探測器等傳來的報(bào)警信號(hào)，然后通過通訊網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息傳送到相關(guān)人的通訊設(shè)備上，以使災(zāi)情得到及時(shí)處理，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在各種各樣的智能建筑和普通建筑物中需要安全防范的場所很多。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)使用情況不同，合理選擇不同防范類型的報(bào)警探測器，才能滿足不同的安全防范要求。從防盜探測器與報(bào)警主機(jī)的連接方式可分有線與無線。報(bào)警探測器按探測范圍的不同又可分為點(diǎn)控報(bào)警探測器、線控報(bào)警探測器、面控報(bào)警探測器和空間防范報(bào)警探測器。 防盜報(bào)警器的分類報(bào)警探測器按工作原理主要可分為紅外報(bào)警探測器、微波報(bào)警探測器、被動(dòng)式紅外/ 微波報(bào)警探測器、玻璃破碎報(bào)警探測器、振動(dòng)報(bào)警探測器、超聲波報(bào)警探測器、激光報(bào)警探測器、磁控開關(guān)報(bào)警探測器、開關(guān)報(bào)警探測器、視頻運(yùn)動(dòng)檢測報(bào)警器、聲音探測器等許多種類。防盜報(bào)警系統(tǒng)由探測器、傳感器、控制器、報(bào)警器、顯示器幾部分構(gòu)成。一旦發(fā)生突發(fā)事件，基于單片機(jī)的家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)2就能通過聲光報(bào)警信號(hào)在安?？刂浦行臏?zhǔn)確顯示出事地點(diǎn)，便于迅速采取應(yīng)急措施。 防盜報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)成防盜報(bào)警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)自動(dòng)探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報(bào)