【正文】 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 0 頁 1 緒 論 選擇課題的意義及目的 在現(xiàn)代化高速發(fā)展的今天，人們的安保意識越來越高，同時伴隨著超大規(guī)模集成電路 、單片機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，利用單片機(jī)及其外圍芯片完成自動報警已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。為了彌補(bǔ)現(xiàn)代家用報警器上的明顯不足之處，提高報警器的功能。 為了滿足現(xiàn)代住宅的防盜需求從而映射出本設(shè)計(jì)所述的家庭式電子防盜系統(tǒng)。 不僅如此，它使用基于 GSM 模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)及時將報警信號傳至用戶自定的電話上，供用戶及時得到警情，并作出處理。 防盜報警系統(tǒng)的構(gòu)成 防盜報警系統(tǒng)是物理或電子技術(shù)，自動探測發(fā)生在武裝侵入，報警信號的監(jiān)控區(qū)域，并提示發(fā)生區(qū)域網(wǎng)站值班報警，顯示可能采取對策的系統(tǒng)。一旦緊急情況發(fā)生時，通過聲光報警信號可準(zhǔn)確顯示現(xiàn) 場的安?？刂浦行?，因此迅速采取應(yīng)急措施。圖 報警探測器是由傳感器和信號處理用于檢測入侵者的入侵，裝置由電子和機(jī)械部件的關(guān)鍵是防盜報警系統(tǒng)和傳感器報警探測器的核心元件。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 圖 報警系統(tǒng)構(gòu)成圖 防盜報警器的分類 1 不同類型的報警探測器 ，根據(jù)分類的工作原理，還有紅外報警探測器，微波報警探測器，被動紅外 /微波報警探測器，玻璃破碎報警探測器，振動報警探測器，超聲波報警探測器，激光報警探測器，磁開關(guān)報警探測器，開關(guān)報警探測器，視頻移動偵測報警，聲音探測器。 3 報警探測器按探測范圍的不同又可分為點(diǎn)控報警探測器、線控報警探測器、面控報警探測器和空間防范報警探測器。 5 從防盜探測器與報警主機(jī)（后端處理器）的連接方式可分有線 與無線。為了滿足不同的安全防范要求，需要我們在實(shí)際應(yīng)用中合理的選擇不同類型的報警探測器。 家庭防盜報警系統(tǒng)研究方法 該系統(tǒng)的功能要求，并考慮了產(chǎn)品的價格，系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)：包括芯片選擇，芯片的選擇的功能，芯片外圍電路的合理設(shè)計(jì)。 探測器（報警）器） 傳輸通道 報警控制器 傳感器 信號處理 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 家庭防盜報警的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 隨著通信技術(shù)的發(fā)展，各大通訊服務(wù)的日益增強(qiáng)使得報警信息可以通達(dá)到更遠(yuǎn)的地方，電話成為了報警通訊的主要手段。 從防盜報警系統(tǒng)的發(fā)展歷史中可以看出，數(shù)字化、無線化、集成化、是防盜報警系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢，在這三大技術(shù)發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上， 可以實(shí)現(xiàn)人們對系統(tǒng)穩(wěn)定性、功能的多樣性、外觀的美觀性、設(shè)計(jì)的智能性、按需求的可擴(kuò)展性以及有強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能 的現(xiàn)代化的生活要求。由此不難發(fā)現(xiàn)防盜報警的技術(shù)發(fā)展趨勢是：更穩(wěn)定 /可靠、更多樣的功能、更精美、小巧的外觀、更智能化的設(shè)計(jì)、更強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能、更方便的擴(kuò)展性。 家庭防盜報警應(yīng)用領(lǐng)域 基于 GSM 模塊的家庭防盜報警系統(tǒng)利用無線報警探頭或傳感器等作為報警終端 ,免去了電纜的束縛，改善了屋內(nèi)的環(huán)境 ,對于系統(tǒng)的施工也提供了很大的方便。現(xiàn)在基于 GSM 模塊的報警器得到了迅速的發(fā)展，不僅在居家安全領(lǐng)域 ,在其他領(lǐng)域 ,如醫(yī)療監(jiān)護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動 ,甚至是在科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域都得到很好的應(yīng)用。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 最終實(shí)現(xiàn)：當(dāng)有小偷進(jìn)入室內(nèi)感應(yīng)范圍時，檢測部分產(chǎn)生信號，輸 入單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)處理，將警情通過通訊模塊送達(dá)用戶手機(jī)上。 家庭防盜報警系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 方案論證 為了實(shí)現(xiàn)可以及時報警的功能，把報警器的處理核心用單片機(jī)來運(yùn)作，檢測信號通過傳感器送入單片機(jī)， 再經(jīng)過單片機(jī)的處理將信號送入通訊模塊，其結(jié)果通過短信形式顯示在用戶手機(jī)上。 第一種方案，利用熱釋電紅外傳感器進(jìn)行警情信號的檢測，經(jīng)過單片機(jī)的處理，通過有線通訊模塊向用戶報警。 圖 方案一 第二種方案，利用數(shù)字傳感器進(jìn)行測速，經(jīng)過單片機(jī)的計(jì)算處理之后，通過顯示電路顯示出速度和里程值。 圖 方案二 對比方案一與方案二，通常的報警模塊有有線電話通知和無線通訊兩個方式，本系統(tǒng)采用無線通訊有以下兩個優(yōu)點(diǎn)： 1 相較于有線通訊模塊的安全性方面，無線通訊綜合了計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、信號發(fā)送與傳輸技術(shù)等方面的研究成果，保密性與通話質(zhì)量都較好，另外還提供語音和數(shù)據(jù)的傳輸服務(wù)，特別是傳輸?shù)木嚯x不受限制； 2 對于防盜報警部分，無線模塊可放 到比較隱蔽的地方，免于非法入室者剪掉傳輸數(shù)據(jù)線，破壞報警模塊的工作。 數(shù)字 傳感 器 單片機(jī) 有線通訊模塊 人體紅外傳感器 單片機(jī) 有線通訊?？靿K 有線通訊24a524快 塊 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 總體設(shè)計(jì)方案 依據(jù)我國住宅建設(shè)的實(shí)際情況并參照國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況開發(fā)設(shè)計(jì)智能住宅安防報警系統(tǒng)，并在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上做充足的考慮。 圖 系統(tǒng)組成框圖 在一些用戶家里需要防范的部位安裝紅外探測器。 硬件選型 單片機(jī)的選擇 現(xiàn)在市場上有各種各樣的報警器，通過對它們進(jìn)行分析比較，根據(jù)產(chǎn)品的功能要求和產(chǎn)品的性價比，決定采取由單片機(jī)為主控芯片進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。英文字母的縮寫通常用 MCU 單片機(jī) ，單片機(jī)也稱為單片微控制器，它不是完成的芯片的邏輯功能，但計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片。 說起：一個芯片到計(jì)算機(jī)。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解的原理和結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 （一）單片機(jī)的特點(diǎn) 所謂單片機(jī)就是一塊芯片上集成了 CPU、 ROM、 RAM、定時 /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) 【 2】 。 (2)采用面向控制的指令系統(tǒng)。由于單片機(jī)機(jī)芯上引腳有限，為了解決實(shí)際引腳和需要的信號線數(shù)的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。 (5)單片機(jī)的功能是通用的。 （二）單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)有如下幾方面的優(yōu)點(diǎn)： (1)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； (2)面向控制，能針對性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價格比； (3)抗干擾能力強(qiáng)，有這其他機(jī)種無法比擬的抗干擾能力，可以適應(yīng)大多數(shù)的溫度范圍，同時在各種惡劣的環(huán)境下依然可以正常有效的工作。 單片機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，下面僅列舉一些典型的應(yīng)用 領(lǐng)域。離散與連續(xù)過程控制； (2)儀器儀表：智能儀器，醫(yī)療器械，液體和氣體色譜儀，數(shù)字示波器； (3)電訊技術(shù)：調(diào)制解調(diào)器，聲象處理，數(shù)字濾波，智能線路運(yùn)行控制； 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 (4)辦公自動化和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備：圖形終端機(jī)，傳真機(jī)，復(fù)印機(jī)，繪圖儀，磁盤/磁帶機(jī)，智能終端機(jī)； (5)導(dǎo)航與控制：導(dǎo)彈控制，魚雷制導(dǎo)，智能武器裝置，航天導(dǎo)航系統(tǒng)； (6)汽車與節(jié)能：點(diǎn)火控制，變速控制，防滑車控制，排氣控制，最佳燃料控制，計(jì)費(fèi)器，交通控制； (7)商用產(chǎn)品：自動售貨機(jī)，電子收款機(jī)，電子秤，銀行計(jì)統(tǒng)機(jī)； (8)家用電器：微波爐，電視機(jī)，錄像機(jī)，音響設(shè)備，游戲機(jī)。由于本系統(tǒng)既要滿足可靠的探測需求，同時還要在經(jīng)濟(jì)和安裝上做到實(shí)惠方便，所以本系統(tǒng)采用人體熱釋電紅外傳感器來完成防盜監(jiān)測。因此選用熱釋電傳感器是本課題的首選。絕緣子，表面電荷極化引起的雜散費(fèi)用將吸引趨附于晶體表面，從而在國內(nèi)外享有很高。這種現(xiàn)象晶體隨溫度變化的被充電熱電效應(yīng)。其組成框圖如圖 所示。由于紅外熱釋電傳感器只對不斷快速變化的紅外信號才敏感，而自然界的紅外信號一般都是緩慢變化或者是不變的 ，因此探頭部分需要一個能對紅外輻射進(jìn)行調(diào)制的裝置，本課題所使用的菲涅爾透鏡。這樣，外部目標(biāo)的紅外輻射通過菲涅爾透鏡照射到敏感單元上的將會是交變的紅外輻射，當(dāng)這個交變的紅外信號照射到探測器晶體上面，晶體的溫度會發(fā)生變化，從而引起自發(fā)極化強(qiáng)度的變化，晶體表面的束縛電荷因此也會發(fā)生變化，這樣就產(chǎn)生了一個隨紅外輻射變化的電信號。 （ 2）遠(yuǎn)離冰箱、火爐等溫度變化偏差較大的地方 （ 3）紅外線熱釋電傳感器探測范圍內(nèi)不得有類似家具等隔離物遮擋。 紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動的地方。 （ 2）由于采用的是熱釋電原件，在接受到人體紅外輻射溫度變化時，就會失去電荷平衡，從而釋放電荷，然后后續(xù)電路就會檢測出并發(fā)出報警信號。 通訊報警系統(tǒng)模塊的選擇 目前，在國內(nèi)已經(jīng)開始使用的 GSM 模塊有 Fal 的 A2D 系列， Wave 的WM02 系列，西門子的 TC35 系列模塊，這些模塊的功能、用法差別不大。 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 TC35 與 GSM 2/2+兼容、雙頻 (GSM900/GSMl800)、 RS232 數(shù)據(jù)口、符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)GSM0707 和 GSM0705，且易于升級為 GPRS 模塊。因此本此課題研究選用西門子的 TC35 模塊。 其中 GSM 基帶處理器是核心部件，它的作用相當(dāng)于一個協(xié)議處理器，用來處理外部系統(tǒng)通過串口發(fā)送過來的 AT 指令。 TC35 工作頻段為雙頻 GSM900MHz 和 GSMl800MHz(phase 2/2+)：支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和傳真。它有固定的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 l 位停止位，無校驗(yàn)位，波特率在 300bps～ 115kbps 之間可選，硬件握手信號用 RTSO/CTSO，軟件流量控制用XON/XOFF， CMOS 電平，支持標(biāo)準(zhǔn)的 AT 命令集。 中定義的 AT Command 接口提供了一種移動臺 (MS)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備 (DTE)之間的通用接口， 對短消息作了詳細(xì)的規(guī)定。 3 報警器硬件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)紅外防盜報警系統(tǒng)是由中央控制器、人體熱釋電紅外傳感器、 TC35 通信模塊、警鈴電路及數(shù)碼管顯示部分組成。概況起來可分信號采集端，數(shù)據(jù)處理顯示，警鈴電路三部分。引腳圖如圖 所示。 AT89C52 管腳圖如圖 所示。 1 主電源引腳（ 2 根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V 電源 GND(Pin20)：接地線 2 外接晶振引腳（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin18)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 3 控制引腳（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。接低電平，從外部程序存儲器讀指 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令。 PO 口（ Pin39～ Pin32）： 8 位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1 口（ Pin1～ Pin8）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口（ Pin21～ Pin28）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口（ Pin10～ Pin17）： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口引腳及其第二功能如表 所示。 AT89C52片內(nèi)由一個反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。 單片 機(jī)內(nèi)部有一個穩(wěn)定自激振蕩器，其構(gòu)成是在單片機(jī)里有一個高增益反相放大 遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 器，輸入為芯片引腳 XTAL1，輸出為 XTAL2。單片機(jī)內(nèi)部時鐘方式的振蕩電路如圖 所示。單片機(jī)的工作頻率范圍影響外接晶體的震蕩頻率大小，單片機(jī)有自身的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機(jī)的最大工作頻率即可 。 2 復(fù)位及復(fù)位電路 復(fù)位是很多機(jī)器的初始化操作，單片機(jī)也不例外。復(fù)位不僅僅可以讓系統(tǒng)恢復(fù)初始化，當(dāng)程序運(yùn)行或操作出現(xiàn)錯誤火故障導(dǎo)致系統(tǒng)鎖死時，也可以使用復(fù)位鍵重新啟動。本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，如圖 所示，是常用的復(fù)位電路之一。上電時，剛接通 電源，電容 C 相當(dāng)于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 89C52全機(jī)自動復(fù)位，這就是上電復(fù)