【正文】 XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 3 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89C51 是一種帶有 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 AT89C51 采用 COMS 工藝，是一種低功耗、高性 能的，與 INTEL 8051 系列單片機(jī)完全兼容的 8 位微控制器。探測(cè)器中 DS18B20 采用寄生電源供電方式，保證在有效的DS18B2O 時(shí)鐘周期內(nèi)能提供足夠的電流，圖 MOSFET 管和 MCU 的 I/O 口來完成對(duì) DS18B2O 的總線上拉，然后通過另一 I/O 對(duì) DS18B2O 進(jìn)行控制并取得溫度值。 [6] 防火探測(cè)器電路設(shè)計(jì) 溫度探測(cè)器使用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 , 5V 直流電壓供電。 圖 LM324 電壓參考 電路圖 圖 管腳連接 及其功能 LM324 的特點(diǎn)： 1 真差動(dòng)輸入級(jí)； 2 可單電源工作： 3V32V ； 3 短路保護(hù)輸出； 4 低偏置電流：最大 100nA ； 5 每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器； 6 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列； 7 具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽?8 共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源； 9 輸入端具有靜電保護(hù)功能。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， “ ” 為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相反； “ +” 為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。本套系統(tǒng)采用通用原件構(gòu)成熱釋電紅外傳感器的控制系統(tǒng)。使電路執(zhí)行相關(guān)動(dòng)作。[4] 圖 人體紅外由盲區(qū)進(jìn)入高靈敏區(qū) 熱釋電紅外傳感器控制電路芯片選擇 熱釋電紅外傳感器輸出的檢測(cè)信號(hào)很小。菲涅爾透鏡可以極大的降低成本。菲涅爾透鏡，簡(jiǎn)單的說就是在透鏡的一側(cè)有等距的齒紋，通過這些齒紋，可以達(dá)到對(duì)指定光譜范圍的光帶通 (反射或者折射 )的作用。 這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能V Y G’ C’ XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 量幅度。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。 菲涅爾透鏡菲涅爾透鏡在很多時(shí)候相當(dāng)于紅外線及可見光的凸透鏡，效果較好，但成本比普通的凸透鏡低很多。透鏡的要求很高。 [7]熱釋電晶體自發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化，使電極表面感應(yīng)電荷發(fā)生變化，其等效電路如圖 XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 所示。如果 1/f 小于自由電荷中和面束縛電荷所需要的時(shí)間，那么在垂直于自發(fā)極強(qiáng)度（ PS） 的晶體的兩個(gè)端面之間就會(huì)產(chǎn)生開路電壓。所以利用 熱釋電探測(cè)器探測(cè)的紅外輻射必須經(jīng)過調(diào)制。 圖 電路連接負(fù)載輸出信號(hào) 沒 有經(jīng)過 調(diào)制的 紅外輻射熱釋電晶體，使 晶體表面的 溫度 達(dá) 到一個(gè)新的平衡值，電極表面的感應(yīng)電荷也變化到新的平衡值， 晶體表面就不會(huì)消耗電荷 ，也就不再輸出信號(hào)。當(dāng)溫度變化時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)中的正、負(fù)電荷重心產(chǎn)生相對(duì)位移，晶體自發(fā)極化值就會(huì)發(fā)生變化，在晶體表面就會(huì)產(chǎn)生電荷耗盡。這種由于熱變化而產(chǎn)生的電極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。 當(dāng) 溫度超過 這一 溫度 時(shí) ，鐵電體 便會(huì) 發(fā)生變化，從極化晶體變?yōu)榉菢O化晶體，極化強(qiáng)度 則 變?yōu)榱恪? 熱釋電體的自發(fā)極化強(qiáng)度 隨著溫度升高 自發(fā)極化強(qiáng)度 而 下降。在垂直于極化軸的表面上 ,單位面積的自發(fā)極化電荷量稱為自發(fā)極化強(qiáng)度。它的等效電路是一個(gè)在負(fù)載電阻上并聯(lián)一個(gè)電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗極高，而輸出電壓信號(hào)又極其微弱，故在管內(nèi)附有 JFET 及厚膜電阻，以達(dá)到阻抗變大的目的。 下圖 為熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)圖、電路圖 。它可以分成熱釋電探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類：其中，熱釋電探測(cè)器是電效應(yīng)工作的探測(cè)器，其響應(yīng)速度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作頻率寬，靈敏度與波長(zhǎng)無關(guān)，因此其應(yīng)用領(lǐng)域廣，容易使用。影響發(fā)射率的主要因素在：材料種類、表面粗糙度、理化結(jié)構(gòu)和材料厚度等。該系數(shù)表示實(shí)際物體的熱輻射與黑體輻射的接近程度，其值在零和小于 1 的數(shù)值之間。所有實(shí)際物體的輻射量除依賴于輻射波長(zhǎng)及物體的溫度之外，還與構(gòu)成物體的材料種類、制備方法、 吸 熱過程以及表面狀態(tài)和環(huán)境條件等因素有關(guān)。黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長(zhǎng)的輻射能量，沒有能量的反射和透過，其表面的發(fā)射率為 1。物體的紅外輻射能量的大小 按波長(zhǎng)的分布 —— 與它的表面溫度有著十分密切的關(guān)系。該信號(hào)經(jīng)過放大器和信號(hào)處理電路，并按照儀器內(nèi)置的算法和目標(biāo)發(fā)射率校正、環(huán)境溫度補(bǔ)償后轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y(cè)目標(biāo)的溫度值。光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)紅外輻射能量，視場(chǎng)的大小由測(cè)溫儀的光學(xué)零件及其位置確定。為了使傳感器能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，提高靈敏度，增強(qiáng)抗干擾能力，這里選用了 TGS 晶體制作的雙型探測(cè)器 。 有些熱釋電晶體，他們的自發(fā)極化方向能用外電場(chǎng)來改變，這些晶體稱 XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 作熱釋電 —— 鐵電體。 紅外傳感器是一種新型的傳感器，能夠探測(cè)物體輻射的紅外線。但當(dāng)輻射繼續(xù)作用于熱釋電元件， 使其表面電荷達(dá)到平衡時(shí)，便不再釋放電荷。 傳感器的選擇 熱釋電傳感器的紅外輻射與紅外探測(cè)的原理結(jié)構(gòu) 熱釋電傳感器又稱人體紅外傳感器，是利用紅外輻射 與紅外測(cè)溫的原理來探測(cè)的 ,紅外測(cè)溫以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)換變?yōu)殡妷盒盘?hào)時(shí)，還能鑒別出運(yùn)動(dòng)的生物與其它非生物，是測(cè)溫技術(shù)中的主要手段，其特點(diǎn)是測(cè)溫范圍廣，響應(yīng)速度快和不明顯破壞被測(cè)對(duì)象溫度場(chǎng)， 被廣泛應(yīng)用于防盜報(bào)警、 來客告知及非接觸開關(guān)，遙測(cè)等紅外領(lǐng)域?？梢暯嵌刃?，容易失真， 響應(yīng)時(shí)間過慢，亮度和對(duì)比度低。眾所周知，液晶顯示器本身不會(huì)發(fā)光，它依靠背光源將光線穿過顯示面板，展現(xiàn)圖形圖像。通過數(shù)碼控制這些極小的方格進(jìn)行顯像，表現(xiàn)效果更細(xì)膩。這些二極管組成的矩陣由數(shù)碼控制實(shí)時(shí)顯示文字或者圖像，造價(jià)相對(duì)低廉，組成的顯像面積大。 LED 數(shù)碼顯示中每一個(gè)像素單元就是一個(gè)發(fā)光二極管，如果是單色，一般是紅色發(fā)光二極管。 LED 顯示器和 LCD 顯示器的區(qū)別主要如下： LED 的顯示器更薄 , 更省電 ,壽命更長(zhǎng) , 擁有更廣的色域 , LED 由于光譜幾乎全部集中于可見光頻率，沒有紫外線和紅外線，故沒有熱量，沒有輻射，屬于典型的綠色光源， 在強(qiáng)光下也可以照看不誤，并能在零下 40 度的低溫工作。 LCD 是指 Liquid Crystal Display(液晶顯示器 )，它采用 CCFL(冷陰極熒光燈 )做光源。綜合考 慮，我們選擇方案 2。方案 2 采用紅外對(duì)管配合熱釋電模塊，可以實(shí)現(xiàn) 5m 范圍內(nèi)的檢測(cè)。 控制部分 XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 經(jīng)比較，方案 1 需要用攝像頭，而且對(duì)處理器的要求比較高，制作流程也比較復(fù)雜。紅外對(duì)管可以檢測(cè)一切物品的出入，而熱釋電模塊可將對(duì)象定位到人。方案 2：用紅外對(duì)管 來 配合 熱釋電模塊 實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)這一功能首先要求系統(tǒng)能夠進(jìn)行人體檢測(cè)，判斷房間里有沒有人。 通過比較，方案 2 能滿足我們實(shí)時(shí)快捷的要求，更加簡(jiǎn)單有效，固本設(shè)計(jì)選擇方案 2。方案 2 采用紅外對(duì)管 來配合 熱釋電模塊，可以實(shí)現(xiàn) 5m 范圍內(nèi)的檢測(cè)。方案 3 需要用攝像頭，而且對(duì) 處理器的要求比較高，制作流程也比較復(fù)雜。 攝像部分 A/D 人體檢測(cè) D/A 正常信號(hào) /報(bào)警信號(hào)輸出 場(chǎng)存儲(chǔ)器 XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 圖 攝像圖像處理法結(jié)構(gòu)框圖 該方法通過攝像頭監(jiān)控，將得到的圖像 A/D 轉(zhuǎn)換后發(fā)送給存儲(chǔ)器，控制部分通過處理器判斷后分析宿舍內(nèi)有無異常情況，將結(jié)果 D/A 轉(zhuǎn)換后輸出正常信號(hào)或者報(bào)警信號(hào)，從而實(shí)施對(duì)用戶家庭等場(chǎng)所的監(jiān)控。方案 2；通過傳感器檢測(cè)家庭安全隱患，把檢測(cè)結(jié)果送入單片機(jī)，通過單片機(jī)控制報(bào)警燈和高音報(bào)警器的啟動(dòng)。它的最簡(jiǎn)單形式是本地（家庭、單位）報(bào)警系統(tǒng)，它的組成部分是入侵探測(cè)器和本地報(bào)警控制器，以及聲光報(bào)警器。如果出現(xiàn)誤觸發(fā)而報(bào)警時(shí)可以通過觸發(fā)延遲時(shí)間（ 505 定時(shí)器）去解除，另外用戶端自動(dòng)報(bào)警器還具備狀態(tài)信息（如有無交流電、備用電池電量是否不足等）上報(bào)的功能，可以對(duì)預(yù)設(shè)的普通電話、手提電話實(shí)現(xiàn)報(bào)警。正常時(shí) LED 顯示時(shí)間，事件發(fā)生時(shí)鎖定顯示當(dāng)時(shí)的時(shí)間。接到警情事件后，自動(dòng)報(bào)警器立即進(jìn)行確認(rèn)（多次巡檢中斷信號(hào)）。系統(tǒng)總體 由 防盜防火探測(cè)器、用戶端自動(dòng)報(bào)警器與 控制線路三部分構(gòu)成 ， [4]如圖 所示 為系統(tǒng)總體組成框圖。 [3] XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)和功能 智能住宅防盜防火智能報(bào)警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)方案是參照國內(nèi)外相關(guān)先進(jìn)技 XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，在根據(jù)我國住宅建設(shè)的實(shí)際情況，以及各相關(guān)方面的協(xié)調(diào)發(fā)展?fàn)顩r，為滿足新時(shí)期居民的居住要求，真正實(shí)現(xiàn)智能化報(bào)警的要求來確定的。 其中 雙音多頻（ DTMF）信號(hào)收發(fā)芯片的發(fā)送部分采用信號(hào)失真小、頻率穩(wěn)定性高的開關(guān)電容式 D / A 變換器，可發(fā)出 16 種雙音多頻 DTMF 信號(hào)：接收部分用于完成DT 信號(hào)的接收、分離和譯碼，并以 4 位并行二進(jìn)制碼的方式輸出。[2] 本設(shè)計(jì)將介紹的智能防盜防火報(bào)警系統(tǒng)，它是基于智能住宅蓬勃發(fā)展的背景，為了滿足廣大用戶對(duì)安全系統(tǒng)的強(qiáng)烈要求，而設(shè)計(jì)并開發(fā)的。 d、遮光式觸發(fā)防盜報(bào)警器在受到太陽光照射就會(huì)引起誤報(bào)，如果由于風(fēng)吹窗簾的擺動(dòng)等遮住了光也會(huì)引起誤報(bào)，所以這種報(bào)警器的可靠性也不高。 b、壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器由于壓力板式安裝在墊子 XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2 內(nèi)，當(dāng)主機(jī)停止工作，主人在家走動(dòng)時(shí)，都很容易 誤報(bào)和失報(bào) ，其可靠性低。易受射頻輻射的干擾 。 發(fā)展概況 當(dāng)前家庭普遍應(yīng)用的防盜報(bào)警器主要有紅外線報(bào)警器、壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等，然而這幾種比較常見的報(bào)警器都存在不同的缺點(diǎn)： a、紅外線報(bào)警器容易受各種熱源、陽光源干擾 。在社會(huì)的治安現(xiàn)實(shí)需求和政府的推動(dòng)之下，市場(chǎng)上便應(yīng)用而生出大量的安全防盜報(bào)警系統(tǒng)。然而這些系統(tǒng)往往各自獨(dú)立而且是通過電話線上傳報(bào)警信息，經(jīng)常發(fā)生誤報(bào)，漏報(bào)等事情。 Key words: Home intelligent alarm system； automatic warning； sensor XXX：基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) V 基于 AT89C51 家庭防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 設(shè)計(jì)背景 現(xiàn)如今在科學(xué)技術(shù)的不斷帶動(dòng)下，社會(huì)的經(jīng)濟(jì)，人們的物質(zhì)生活水平等都在飛速的提升，個(gè)人的經(jīng)濟(jì)財(cái)富也在不斷的積累，因此人們對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)也在不斷的增強(qiáng)，另一方面，社會(huì)的不斷變化發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，人口大量聚集、人色各異、使得居家失盜、搶劫事件時(shí)有發(fā)生，在社會(huì)治安保障體系難以全保之下，為了個(gè)人的財(cái)產(chǎn) ，家庭的安全能夠保障，廣大人民都在尋求一個(gè)能都全方位、及時(shí)有效的保障家居安全措施。 System from the hardware and software anti interference design of two, to have better antiinterference ability。 The system for human interaction through independent Keyboard and LCD circuits， this system also has a self diagnosis function at the same time 。