【正文】 20 年 月 日 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)： 學(xué)生所在分院蓋章： 20 年 月 日哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名馬劍學(xué) 號(hào)分 院工學(xué)院專 業(yè)電子信息工程任務(wù)起止時(shí)間： 2012年 12 月 10日 至 2013 年 5 月 31 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于單片機(jī)的汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容： 紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它在各領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。由于它不是可見光，因此用來制作防盜報(bào)警系統(tǒng)，具有良好的隱蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干擾能力強(qiáng)，這種報(bào)警裝置可以廣泛用于博物館，單位要害部門和家庭的防護(hù)。通過查找資料，采用無線發(fā)射與接收來控制是否進(jìn)入報(bào)警模式，通過紅外線判讀信號(hào)，再將信號(hào)通過電路傳輸給8051單片機(jī)處理，由單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)模塊輸入的信號(hào)來決定是不是對(duì)報(bào)警電路進(jìn)行觸發(fā)。為對(duì)付不斷升級(jí)的盜車手段，人們研制出各種方式、各種結(jié)構(gòu)的防盜器，但汽車被盜還是非常嚴(yán)重。本文主要介紹以單片微機(jī)8051為核心設(shè)計(jì)的遙控汽車報(bào)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過無線控制監(jiān)控系統(tǒng)啟動(dòng)、利用紅外線傳感器檢測(cè)，然后把信號(hào)輸入到單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)電路輸出的信號(hào)判斷是否啟動(dòng)報(bào)警，同時(shí)采用溫度傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，從而判讀汽車是否被啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警功能。 infrared detector。紅外入侵報(bào)警前期探測(cè)手段的不同可以分為被動(dòng)式，主動(dòng)式和多技術(shù)復(fù)合式入侵報(bào)警器。被動(dòng)式紅外入侵報(bào)警器又稱為熱釋電紅外入侵報(bào)警器，有光學(xué)系統(tǒng)，紅外傳感器和信息處理等三個(gè)部分組成。其中反射式光學(xué)系統(tǒng)的靈敏度最高，其探測(cè)距離可達(dá)到25~60米；透射式的靈敏度最低，探測(cè)距離為2~10米；折射式居中，兼有反射式和透射式的優(yōu)缺點(diǎn)。而透射式系統(tǒng)的體積小，密封容易，穩(wěn)定性好，其價(jià)格相對(duì)較低，因此目前國(guó)外多采用透射式系統(tǒng)。當(dāng)警戒區(qū)內(nèi)無盜賊出現(xiàn)時(shí)，紅外輻射場(chǎng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，紅外傳感器無信號(hào)輸出。 光電防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r傳感器技術(shù)是21世界人們?cè)诟咝录夹g(shù)發(fā)展方面爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)，各發(fā)達(dá)國(guó)家都將傳感器技術(shù)視為現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。而基于傳感器技術(shù)的光電防盜報(bào)警系統(tǒng)也得到了高速的發(fā)展。此LED的輸出聚焦成一束很窄的光束，并使其對(duì)準(zhǔn)遠(yuǎn)距離仿制的接收機(jī)中的一只匹配的IR光敏探測(cè)器。此系統(tǒng)是以針尖視線的原理來工作的，它可以被任何一個(gè)進(jìn)入到發(fā)射機(jī)與接收機(jī)透鏡之間瞄準(zhǔn)直線上的大于針尖的物體所觸發(fā)。但上述兩種類型的光電防盜報(bào)警器裝置都有很高的誤報(bào)率，而多技術(shù)復(fù)合入侵報(bào)警器誤報(bào)率則很低，除了雙探測(cè)技術(shù)報(bào)警器產(chǎn)品外，目前三探測(cè)技術(shù)和四探測(cè)技術(shù)的復(fù)合報(bào)警器均有產(chǎn)品上市。其本質(zhì)是熱釋電紅外微波雙探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和完善。由于它不是可見光，因此用來制作防盜報(bào)警系統(tǒng)，具有良好的隱蔽性，白天和夜里都能用，而且抗干擾能力強(qiáng)，這種報(bào)警裝置可以廣泛用于博物館，單位要害部門和家庭的防護(hù)。通過查找資料，采用無線發(fā)射與接收來控制是否進(jìn)入報(bào)警模式，通過紅外線判讀信號(hào)，再將信號(hào)通過電路傳輸給8051單片機(jī)處理，由單片機(jī)根據(jù)檢測(cè)模塊輸入的信號(hào)來決定是不是對(duì)報(bào)警電路進(jìn)行觸發(fā)。第2章 單片機(jī)原理介紹 單片機(jī)發(fā)展概況微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是電子數(shù)字計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用到人們?nèi)粘９ぷ骱蜕铑I(lǐng)域中去的一個(gè)重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)重要分支，它以其獨(dú)特的機(jī)構(gòu)和性能，越來越普遍的應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域。因?yàn)閱纹瑱C(jī)主要用于控制系統(tǒng)中，所以又稱微控制器(Microcontroller Unit，MCU)或嵌入式控制器(Embedded Controller)。他把計(jì)算機(jī)的基本部件都微型化集成到一塊芯片上了，通常片內(nèi)部都含有中央處理部件(CPU)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，程序存儲(chǔ)器(ROM，EPROM，F(xiàn)lsh ROM)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出(I/O)接口他們之間的相互連接結(jié)構(gòu)如圖21所示。2. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。4. 定時(shí)/計(jì)數(shù)器(ROM)：8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。6. 全雙工串行口：8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。8. 時(shí)鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8051單片機(jī)需外置振蕩電容。INTEL的MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說明：Pin9：RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，見下圖25。圖23 MCS51結(jié)構(gòu)框圖圖24 51單片機(jī)引腳圖圖25 復(fù)位電路圖Pin30：ALE/當(dāng)訪問外部程序器時(shí)，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過一個(gè)脈沖。Pin29：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。 圖26 STC89C52單片機(jī)管腳圖 本設(shè)計(jì)所用芯片為52內(nèi)核8位單片機(jī)，兼容Intel等52內(nèi)核單片機(jī)，支持ISP下載，適用于常用檢測(cè)控制電路。DATA引腳為溫濕度傳感器單和數(shù)據(jù)線二線接口通信。2402_SCL和2402_SDA為外存芯片AT24C04通信引腳，該芯片為IIC接口芯片，通過時(shí)鐘線和查詢鍵?！?。傳感器最初是作為一種控制元件被引入自動(dòng)化技術(shù)和電子系統(tǒng)中的，隨著工業(yè)自動(dòng)化和社會(huì)信息話的發(fā)展，人們對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)已從過去單純作為一種控制元件而提高到人類開發(fā)自然、利用自然的關(guān)鍵手段的高度。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類光靠自身的感覺器官來攝取外界信息已不能滿足要求，必須借助于能夠延伸人的感官的新技術(shù)手段來完成這一任務(wù)。 這些傳感器不僅能在人不能到達(dá)的后對(duì)人有危險(xiǎn)的場(chǎng)所起到人的“耳目”作用，而且還能突破人的生理界限，感受到人的感官所不能感受的外界信息，有效地延伸了人的感官，豐富了人們對(duì)外部世界的認(rèn)識(shí)。電子計(jì)算機(jī)由于能夠部分地代替人的大腦勞動(dòng)，因而被譽(yù)為人的第二大腦。因此，采集信息的傳感器就成為“電腦”所必不可少的“五官”。傳感技術(shù)在軍事、工業(yè)、科研等領(lǐng)域早已有著廣泛的應(yīng)用，在公安業(yè)務(wù)中也有廣泛的應(yīng)用前景。比如在防衛(wèi)工作中常常需要設(shè)計(jì)各種各樣的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)特前端裝置(包括各種探測(cè)器、監(jiān)聽器、攝像機(jī)等)和終端設(shè)備(各種報(bào)警顯示板、監(jiān)聽器、監(jiān)視器、指揮圖板等顯示記錄設(shè)備)實(shí)際上都屬于傳感器的范疇。再如，圖像及安全檢查技術(shù)，需要各種各樣的光敏傳感器(包括X光、紫外線、可見光和紅外線)才能完成圖像的傳遞、增強(qiáng)、儲(chǔ)存、處理和顯示。在刑事偵察中，對(duì)各種發(fā)案現(xiàn)場(chǎng)的如實(shí)記錄、手紋、足紋眼紋的提取、識(shí)別與顯示，都需要敏感器件的幫助。其中，由傳感器所構(gòu)成的探測(cè)器相當(dāng)于人的眼睛，負(fù)責(zé)監(jiān)視保護(hù)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的任何入侵活動(dòng)(如圖31所示)。接觸式的探測(cè)器有干簧管、微動(dòng)開關(guān)等，非接觸式的有利用紅外線、超聲波和微波做成的探測(cè)器。1. 開關(guān)類機(jī)械式開關(guān)在安保系統(tǒng)中已很少用，以磁簧開關(guān)為主，其觸點(diǎn)有常開與常閉之分，一個(gè)安裝在門窗上作為第一個(gè)層次的防護(hù)。2. 玻璃破碎探測(cè)器這種探測(cè)器利用壓電拾音器探測(cè)玻璃門窗破碎時(shí)的高頻聲音，通常安裝于玻璃面的正對(duì)面。對(duì)高頻的玻璃破碎聲音，10k、15kHZ，進(jìn)行有效檢測(cè)，而對(duì)10kHZ以下的聲音信號(hào)，如說話、走路聲，有較強(qiáng)的抑制作用。玻璃破碎探測(cè)器按照工作原理的不同大致分為兩大類：一類是聲控型的單技術(shù)玻璃破碎探測(cè)器，它實(shí)際上是一種具有選頻作用，帶寬10到15KHz的具有特殊用途，可將玻璃破碎時(shí)產(chǎn)生的高頻信號(hào)驅(qū)除的聲控報(bào)警探測(cè)器。3. 人體探測(cè)器 人體熱輻射產(chǎn)生的波長(zhǎng)約10μm的紅外線，可由人體探測(cè)器通過探測(cè)該波長(zhǎng)的紅外線信號(hào)而確定是否有人入侵，可屏蔽其它背景輻射的紅外光，它靈敏度高，相應(yīng)快。4. 光束遮擋式探測(cè)器光束遮擋式探測(cè)器具有一對(duì)相對(duì)安裝的紅外線發(fā)射/接收器，發(fā)射器發(fā)射經(jīng)特定載頻調(diào)制的紅外光，接收器中有相應(yīng)的頻率與相位識(shí)別電路，當(dāng)入侵者遮擋紅外光時(shí)即被探測(cè)器探知。5. 振動(dòng)探測(cè)器振動(dòng)探測(cè)器以壓電式為主，它內(nèi)置的壓電應(yīng)變片可以探測(cè)到門、窗及其它物體被移動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生電信號(hào)的變化。6. 移動(dòng)探測(cè)器移動(dòng)探測(cè)器包括微波/超聲波移動(dòng)探測(cè)器、偵光式移動(dòng)探測(cè)器、影像偵測(cè)器等，前兩者均利用多普勒效應(yīng)。 溫濕度傳感器DS18B20溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比，它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)9~12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。圖32 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖33 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖64位ROM的結(jié)構(gòu)開始8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)，接著是每個(gè)器件的惟一的序號(hào)，共有48位，最后8位是前面56位的CRC檢驗(yàn)碼，這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線進(jìn)行通信的原因。DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器還包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EERAM。頭2個(gè)字節(jié)包含測(cè)得的溫度信息，第3和第4字節(jié)TH和TL的拷貝，是易失的，每次上電復(fù)位時(shí)被刷新。DS18B20工作時(shí)寄存器中的分辨率轉(zhuǎn)換為相應(yīng)精度的溫度數(shù)值。低5位一直為1，TM是工作模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式，DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶要去改動(dòng)，R1和R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)，來設(shè)置分辨率。 接口說明：DHT11典型應(yīng)用電路如圖24所示，其連接電路簡(jiǎn)單，只需要占用控制器一個(gè)I/O口即可完成上下位的連接。DHT11數(shù)字濕溫度傳感器采用單總線數(shù)據(jù)格式，即單個(gè)數(shù)據(jù)引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸。一次通訊時(shí)間最大3ms，數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分。建議連接線長(zhǎng)度短于20米時(shí)用5K上拉電阻，大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。操作流程如下：一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit，高位先出。電源引腳：DHT11的供電電壓為3－。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個(gè)100nF的電容，用以去耦濾波。它首先把被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電檢測(cè)方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，因此在檢測(cè)和控制領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。光在光學(xué)通路中利用光的反射與折射原理進(jìn)行傳播，即Snell–Descartes定律：n1 sin θ 1= n2sinθ2其中，n1與 n2分別表示光線在傳播過程中穿過的不同傳播介質(zhì)的折射率，如水與玻璃；θ1與θ2分別表示光線傳播過程中穿過不同傳播介質(zhì)時(shí)的入射角與折射角。它們的工作原理都基于不同形式的光電效應(yīng)。每個(gè)光子具有的能量為：E=h ν式中，υ為光波頻率；10^34 J/Hz。用光照射某一物體，可以看做是一連串能量為hυ的光子轟擊在這個(gè)物體上，此時(shí)光子能量就傳遞給電子，并且是一個(gè)光子的全部能量一次性地被一個(gè)電子所吸收，電子得到光子傳遞的能量后其狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，從而使受光照射的物體產(chǎn)生相應(yīng)的電效應(yīng)，我們把這種物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。適用于均勻的各向同性的媒質(zhì)。由光源、光學(xué)通路和光電器件組成的光電傳感器在用于光電檢測(cè)時(shí)，還必須配備適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路。不同的光電元件，需要不同的測(cè)量電路。通常光電傳感器測(cè)量的基本原理是光的傳播原理以及不同形式的光電效應(yīng)。光束通過光匯聚裝置與光學(xué)通路在檢測(cè)介質(zhì)內(nèi)部由光源以固定角度發(fā)射，并在介質(zhì)內(nèi)部傳播，通過固定位置的光檢測(cè)裝置，獲取傳播的光信號(hào)能量。當(dāng)傳播介質(zhì)表面干燥時(shí)，光源發(fā)射的光束在傳播過程中發(fā)生全反射現(xiàn)象（可以是多次反射），反射后的光通過光匯聚裝置與光學(xué)通路后被光檢測(cè)裝置獲得，產(chǎn)生固定的能量或電信號(hào)，一旦有氣霧或液膜在檢測(cè)介質(zhì)形成，光線在檢測(cè)介質(zhì)中不在進(jìn)行全反射傳播，由Snell–Descartes定律，式（1）可知，只有部分光線仍能夠到達(dá)光檢測(cè)裝置，產(chǎn)生相應(yīng)的能量或電信號(hào)，然后通過系統(tǒng)控制單元對(duì)接收到的電信號(hào)比較分析，進(jìn)而做出正確的判斷。一旦彈性膜片受壓產(chǎn)生形變，反射光束在光接收傳感器上發(fā)生偏移，偏移距離對(duì)應(yīng)著形變程度，將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過測(cè)算獲得壓力的大小。1)高成本。超聲波傳感器工作原理類似于雷達(dá)或聲納探