【正文】 the district report to the police and achieve reunification and control and manage, and concentrated on reporting to the police and offering many kinds of protection for guarding against theft in the house, which makes the family to feel safer. 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） III Key words： Smart alarm system。 automatic dialup。 住宅小區(qū)的智能化是指利用現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、IC 卡技術(shù)，通過有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)， 建立一個由住宅小區(qū)綜合物業(yè)管理中心與安防系統(tǒng)、信息服務(wù)系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)以及家居智能化組成的小區(qū)服務(wù)和管理集成系統(tǒng)，為小區(qū)及每個家庭創(chuàng)建安全、舒適、溫馨和便利的生活環(huán)境。城鄉(xiāng)、區(qū)域收入進一步拉大，流動人口也開始迅速增加，盜竊、入室搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長趨勢，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段。人們在享受這些現(xiàn)代化設(shè)施帶來的便利的時候，卻也增加了火災(zāi)隱患的危險。這樣，人們可以安心工作，同時也保證了居民的生命財產(chǎn)不受損失?，F(xiàn)在市場上也出 現(xiàn)了各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性差，功能單一或造價高而難于普及。因此利用單片機和一些簡單的外圍器件來開發(fā)一種適合于家庭、倉庫、銀行等重要場所的低價位、運行可靠的多功能智能型安全防范報警系統(tǒng)，對室內(nèi)出現(xiàn)的各種緊急意外事件如發(fā)生入室盜竊，火災(zāi)等自動發(fā)出報警信息并通知戶主進行及時處理已經(jīng)勢在必行。當監(jiān)測到險情時通過住宅內(nèi)的自動電話撥號系統(tǒng)直接向小區(qū)的管理系統(tǒng)發(fā)出報警信息。 智能防盜防火報警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的背景 隨著經(jīng)濟的發(fā)展 ,生活水平的日益提高 ,人們對居住環(huán)境的要求也日見增高 ,希望住宅不僅更便利、舒適而且更安全。防盜報警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報警探測器 ,系統(tǒng)應(yīng)能與計算機安全綜合理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng) ,計算機系統(tǒng)能對防盜報警系統(tǒng)進行動態(tài)撥號電路、報警顯示電路和密碼控制電路等。 此外，人們對保安設(shè)備的需求量大為增加，為了滿足廣大用戶的需求，許多科研人員用國內(nèi)和國外器材研制了許多功能先進、 實用、成本低廉的智能防盜報警器。 開放式的安全防范體系，就是不采用防盜鐵門、鐵窗護柵的封閉式做法。整個住宅小區(qū)保持環(huán)境清潔優(yōu)美，如有非法犯罪分子闖入居民家庭，即可通過報警網(wǎng)絡(luò)向小區(qū)保安中心報警，由小區(qū)保安中心立即接警處警，主動快速出擊，不僅可以抓獲現(xiàn)行，對犯罪分子起到威懾作用，居民家庭的生命和財產(chǎn)得到保障 。并且防盜防火報警系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、能全天候工作、耗電省，安裝使用方便等特點。當系統(tǒng)監(jiān)測模塊檢查到入侵信號．報警模塊能將被盜狀態(tài)以聲音和指示燈方式傳輸?shù)绞畮酌咨踔翈资椎姆秶? 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第 2章 系統(tǒng)設(shè)計方案論證 系統(tǒng)設(shè)計方案 防盜報警系統(tǒng)負責(zé)對建筑內(nèi)外各個點、線、面和區(qū)域的偵測任務(wù)。防盜報警系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖 所示。第二層下位機，負責(zé)接受傳感器采集到的數(shù)據(jù)，通過通信將得到的信息傳給上位機。 錯誤 !未指定書簽。這幾種傳感器處于第一層，用來將探測到的信息發(fā)傳送給第二層的下位機。 AT89S51 的功能與 AT89C51 相比，他的功能有了很大的增強，內(nèi)部 Flash 容量 4KB，而且可 以下載。 （ 3）上位機 上位機同樣采用 AT89S51，這樣使得上下位機間的通信更加方便快捷，并且減少了芯片的使用量，節(jié)儉了經(jīng)濟上的花費。如圖 所示。系統(tǒng)中用 5 個從機 控制器控制 100 個用戶的檢測信號（每臺從機控制 20戶），并對檢測點進行巡回檢測。其中控制器采用單片機 AT89S51，檢測信號由三項傳感器陣列實現(xiàn)，采用傳感器分別為：熱釋電紅外傳感器 —— 實現(xiàn)防接近；沖擊傳感器 —— 實現(xiàn)防沖擊、防撬動；指紋識別傳感器 —— 實現(xiàn)指紋識別鑒定。它是該公司新推出的 AT89 系列高檔型單片機，它在功能上有了較大的增加，是 AT89 系列的增強型。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是把生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)采集后以數(shù)字量的形式進行存儲、處理、傳送、顯示或打印。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有兩種典型結(jié)構(gòu)方案：單通路結(jié)構(gòu)和多通路結(jié)構(gòu)。因此本系統(tǒng)采用多通路結(jié)構(gòu)。 其結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 圖 防盜報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)鍵盤顯示接口電路中采用 8279 芯片。在單片機測控系統(tǒng)發(fā)生故障或處于某種緊急狀態(tài)時，單片機系統(tǒng)能發(fā)出報警信號，報警信號可分為聲光報警、鳴音報警和語言報警，本系統(tǒng)設(shè)計采用的是聲光報警。由于本次設(shè)計的系統(tǒng)中，負載要求功率較小，所以采用小功率整流濾波電路。 系統(tǒng)經(jīng)濟可行性分析 本系統(tǒng)上位機及下位機均采用單片機 AT89S51 進行控制， AT89S51 的功能與AT89C51 相比，他的功能有了很大的增強。另外，該系統(tǒng)在外圍電路中所用到的并行 I/O 口芯片、譯碼器、顯 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 示器等器件都是單片機控 制系統(tǒng)中常用的器件，便宜且可靠性能好。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 下位機 CPU 的選擇 本次設(shè)計的中央處理器采用了 ATMEL 公司的新推出的 AT89 系列高檔型單片機，它在功能上有了較大的增加，是 AT89 系列的增強型。 從表 可見， AT89S51 的功能與 AT89C51 相比，它的功能有了很大的增強，內(nèi)部 Flash 容量 4KB，而且可以下載。 表 AT89S51 的功能概況 是否是 MCS51 產(chǎn)品 是 片內(nèi) Flash/KB 4 工作電壓 /V 4～ 全靜態(tài)工作頻率 /MHz 0～ 33 程序存儲器鎖存 三級 片內(nèi) RAM/位 128 8 可編程 I/O 位 /位 32 中斷源 /個 6 定時 /計數(shù)器 /個 2（ 16 位） 全雙工串行口 有 SPI 串行接口 無 低功耗休閑和降壓模式 有 可編程監(jiān)視器（看門狗） 有 雙數(shù)據(jù)指針低功耗模式下 有 中斷恢復(fù) 有 斷電標志 有 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 中央處理器是整個檢測系統(tǒng)的 核心， A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過 CPU 送顯示器顯示， CPU 是所有數(shù)據(jù)處理的核心，下面分別介紹 AT89S51 的組成及其功能。 AT89S51 的 ALU 與 8051 的 ALU 完全兼容，其位處理能力非常強，這對“面向控制”特別有用，指令功能極為豐富， 8 位并行處理能力極強。 專用寄存器、通用寄存器簡介 AT89S51 的專用寄存器包括累加器 A、寄存器 B、程序狀態(tài)字 PSW、堆棧指針 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR，其功能與 8051 一致，這里不再過多介紹。 RST 功能 AT89S51 的復(fù)位信號是從 RST 腳輸入到片 內(nèi)施密特觸發(fā)器中的復(fù)位電路，當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)，且震蕩器工作穩(wěn)定后，如在 RST 腳上有從低電平上升高電平維持 2 個機器周期（ 24 個震蕩周期）以上， CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 電平式開關(guān)與手動復(fù)位電路如圖 所示，既可上電復(fù)位，也可手動復(fù)位。 WDT 可以根據(jù)應(yīng)用程序正常運行周期進行設(shè)定。 復(fù)位 復(fù)位（ RST）是使主機有關(guān)部件恢復(fù)為初始狀態(tài)。在時鐘振蕩器已正常運行后，加在 RST 端口上的正電平信號應(yīng)至少保持兩個機器周期，以實現(xiàn)一次復(fù)位操作。主機在 RST 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 圖 電平式開關(guān)與手動復(fù)位電路 有效（高電平）后的第二個機器周期開始執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，并且在 RST 變?yōu)榈碗娖角暗拿總€機器周期均重復(fù)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位。 表 復(fù)位后主機內(nèi)部有關(guān)寄存器的初始狀態(tài) 寄存器 初始狀態(tài) 寄存器 初始狀態(tài) PC 0000H T2MOD （ 00） ACC 00H TCON 00H B 00H T2CON 00H SP 07H TL0~2 00H DPTR（ ） 00H TH0~2 00H P0~P3 FFH RCAP2L 00H IP （000000） RCAP2H 00H IE （ 0000000） AUXR （00 0） SCON 00H AUXR1 （ 0） TMOD 00H 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 省電方式 AT89S51 單片機提供兩種省電工作方式：休眠方式和節(jié)電保持方式。在省電工作方式下， VCC 可由后備電源供電。 系統(tǒng)進入休眠方式后有兩種方法退出休眠狀態(tài)。當執(zhí)行完中斷服務(wù)方式指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序。例如，在設(shè)置休眠方式的指令前，先設(shè)置通用標志位，以便判斷出系統(tǒng)是在什么情況下發(fā)生的中斷，如 GF0（或 GF1）為“ 1”，則表明中斷是在休眠狀態(tài)下發(fā)生的。由于在休眠工 作方式下振蕩器仍然提供時鐘信號，硬件復(fù)位只需兩個機器周期便可完成。為了防止對端口后外部數(shù)據(jù)存儲器等出現(xiàn)意外寫操作，在置休眠工作方式指令的下幾條指令中禁止寫端口或?qū)懲獠?RAM 的指令。由于沒有了時鐘信號，內(nèi)部所有的功能部件均停止工作。 退出省電保持方式是硬件復(fù)位或者啟動外部中斷，復(fù)位將使所有寄存器的內(nèi)容重新初始化，但不改變內(nèi)部 RAM 的內(nèi)容。而在準備退出省電保持方式之前， VCC 必須恢復(fù)到正常的工作電壓值，并維持足夠長的（約 10ms）時間，使內(nèi)部振蕩器重新啟動并穩(wěn)定后才可退 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 出省電保持方式。這個中斷引腳啟動約 16ms（名義上的）后中斷服務(wù)程序開始恢復(fù)正常操作。 并且比 AT89C 系列的單片機芯片有所改進、增強。下面對其進行分別介紹： 傳感器的選擇 (1)紅外傳感器 本系統(tǒng)采用熱釋電紅外 傳感器。由于熱釋電信號正比于器件溫升隨時間的變化率，響應(yīng)速度比其他熱探測器快得多。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(zhuǎn)換成電壓信號輸出。 熱釋電紅外傳感器 主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的 “盲區(qū) ”和 “高靈敏區(qū) ”，以提高它的探測接收靈敏度。 人體輻射的紅外線中心波長為 9~10um，而探測元件的波長靈敏度在~20um 范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。 其應(yīng)用電路圖如圖 所示。但以往普遍采用的簽名、加密等方法很容易被模仿、盜用甚至被人們遺忘。本系統(tǒng)采用 ATMEL 公司生產(chǎn)的芯片 FCD4B14。 FCD4B14 是一個基于溫度物理效應(yīng)的單片、高性能、低價格的指紋傳感器芯片。當捕捉到幾個指紋圖像后， ATMEL公司提供的軟件可以將這些圖像重新構(gòu)成完整的 8Bit 指紋圖像。 A/D 轉(zhuǎn)換器提供的數(shù)字信號適合于 EPP 并行端口、USB 微控制器接口或直接與微處理器接口，可以很容易地在不同識別系統(tǒng)應(yīng)用中 。mx50181。C~+70176。 FCD4B14 可廣泛應(yīng)用于： PDA、手機通路、 訪問、 入門控制、數(shù)據(jù)保護；附加在筆記本計算機、 PC 上、入門控制、數(shù)據(jù)保護、電子商務(wù)； PIN 碼交換； ATM、 POS 機指紋識別；建筑物出入口控 制；汽車、家庭等電子鎖等領(lǐng)域。 圖 FCD4B14 的封裝圖 表 FCD4B14 的 引腳功能 FCD4B14 的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)如圖 所示。在傳感數(shù)組中，當 280 行中的某一行被選中時，被選擇行的每一個象素的電信號傳送到放大器（一次一列）放大。 圖 FCD4B14 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 傳感器部分每一個象素本身就是一個傳感器。整個時間從象素復(fù)位到預(yù)定的初始狀態(tài)開始為止（這是一個時間的積分過程）。 A/D 轉(zhuǎn)換器將象素的模擬信號轉(zhuǎn)換為可以被微處理器使用的數(shù)字信號，重構(gòu) 8位的指紋圖像。兩個 4 位 ADC 輸出兩個象素的內(nèi)容，一次一個字節(jié)。這種傳感器對汽車的聲音成風(fēng)所引起的輕微振動沒什么反應(yīng)，僅對故意破壞或切割玻璃引起的高頻振動作出響應(yīng)，從而能夠檢測這種故意破壞的行為。沖擊傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 所示，在其外殼的基板上固定一個螺栓，螺栓上有一個彈簧，彈簧的頂端焊有一個鋼球，它們都是良導(dǎo)體。在靜止狀態(tài)時，不論傳感器受到外力沖擊，如砸、碰、撞、敲擊、撬動時，則鋼球在加速度作用下產(chǎn)生運動和外殼接通，便可輸出報警信號，使系統(tǒng)工作。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 沖擊傳感器 A/D 轉(zhuǎn) 換器的選擇 ADC0809 是一個 28 引腳雙列直插式封裝的芯片，帶有 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器、 8路多路開關(guān)