传感器与检测技术课程设计报告 设计题目： 智能无线防盗报警系统 专业班级： 电子信息工程2009级2班 学 号：20094016049、20094016035、20094016060 学生姓名： 指导教师： 设计时间： 2012年5月 教师评分： 编号： 第14页 共16页目录智能无线防盗报警系统1第一章 绪论11.1设计背景11.2 课题发展趋势21.3 系统功能及构成2第二章 系统硬件设计的实现32.1 单片机概述32.1.1 单片机最小系统模型的建立32.1.2 AT89S52的功能特性描述32.1.3 AT89S52的主要性能42.2 热释电红外传感器电路设计52.2.1热释电红外传感器的理论与原理概述52.2.2 BISS0001原理特性52.2.3热释电红外人体感应电路的功能特点62.2.4热释电红外人体感应应用电路82.3激光发射电路设计92.3.1 激光二极管与光敏传感器概述92.3.2激光发射电路应用电路92.4震动感应电路设计102.4.1震动开关SW-18015P概述102.4.2 LM393比较器概述102.4.3震动感应的应用电路112.5无线收发模块112.5.1 LSDRF2401M05收发芯片112.6 红外开关电路132.6.1 TC9012概述132.6.2 IR1308红外接收头的设计132.7 LCD1602显示电路设计142.7.1 LCD1602的概述142.7.2 LCD1602应用电路设计14第三章 系统软件设计153.1 系统软件实现流程图15第四章 结论17参考文献18智能无线防盗报警系统【摘要】为了克服传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露的众多缺点，例如：为其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易撤离等等。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等。但它们有关键时刻失灵、不易普及、功耗大、费用高等缺点。针对以上不足，本文设计了一种智能无线防盗报警系统，该系统由单片机最小系统、热释电红外人体感应电路、激光发射电路、震动感应电路和无线收发模块、红外开关电路、LCD1602显示电路等所组成。该系统是智能无线防盗报警系统，可实现对放置重要财物的地方进行远程的、实时的、快捷的监控和报警。其工作过程为：在开机状态时，人体感应电路、激光发射电路、震动感应电路一直检测，当检测到异常情况，进行报警；当主人收到报警信息时，可以通过液晶显示屏查看哪个地区发生异常，便可以迅速赶到现场，判断是否安全。另外，用户可利用红外遥控器控制整个系统的开或关，省电、方便、环保地实现了防盗报警功能，达到安全防护的目的。最后，通过对各个模块的软、硬件测试，实现整个系统的功能，达到预期的防盗报警目的。此系统借助最可靠、最成熟的无线传输模块，收发精度准确，大大减少了误报现象，可靠性强。关键词：防盗报警 热释电红外传感器 遥控第一章 绪论1.1设计背景安全，是人类永恒关注的话题，也是用户对自己财产提出的首要要求，因此，安防成为财产保护的重要组成部分。与普通防盗相比，本设计不仅能够为用户提供高质量、便捷的安防，而且也能够有效地保证财物的安全。随着计算机技术和网络技术的飞速发展，信息化、智能化技术渗透于人们生活的各个领域，显著地改善了人们的生活环境和生活质量，如何建立一个高效率、低成本的防盗报警系统已成为当今世界的一个热点问题。1.2 课题发展趋势工业上对计算机远程监控技术的要求不断提高，并依托无线技术的发展而应用到各个行业。近年来物联网络的日益扩大，使通信业务得到了飞速发展，各种基于无线收发的增值服务也日益产生。基于无线的传输技术，由于省略了庞大的无线网建设投资和维护费用，使得无线技术具有很大的优势。利用现有的物联网技术，发挥信号覆盖率高、传输特性好等优势，为现有数据采集系统提供一种便捷的无线数据传输方式，这必将成为工业控制及现场监测等领域的新的发展趋势。1.3 系统功能及构成 系统的开发基于无线传输技术、利用物联网以信号为基本控制指令和数据信息传送方式，为远程监控设备提供全方位服务。系统由微控制器MCU、热释电红外人体感应电路、激光发射电路、震动感应电路和无线收发模块、红外开关电路、LCD1602显示电路所组成。系统整体框图如图1-1所示：热释电红外人体感应电路激光发射电路震动感应电路MCUAT89S52红外开关电路无线发射模块无线接收模块MCUAT89S52LCD液晶显示MCUAT89S52LCD液晶显示图 1-1 系统整体框图第二章 系统硬件设计的实现2.1 单片机概述2.1.1 单片机最小系统模型的建立AT89S52 作为普通51 单片机已广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用AT89S52单片机作为主控制芯片。如图2-1为在PROTEL软件上画出的单片机最小系统模型。图 2-1 最小系统原理图2.1.2 AT89S52的功能特性描述AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容，如图2-2是在PROTEUS上截得的AT89S52的芯片示意图。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图 2-2 AT89S52管脚图2.1.3 AT89S52的主要性能 与MCS-51单片机产品兼容 8K字节在系统可编程Flash存储器 1000次擦写周期 全静态操作：0Hz33Hz 三级加密程序存储器 32个可编程I/O口线 三个16位定时器/计数器 八个中断源 全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时器 双数据指针 掉电标识符2.2 热释电红外传感器电路设计2.2.1热释电红外传感器的理论与原理概述目前,一些银行、商场和宾馆都安装了防盗监视录像式自动报警系统。这些系统工作起来有效,可靠,但成本高,不隐蔽,且在普通家庭及办公室使用不易普及。热释电红外传感器工作原理是利用晶体热释电效应,检测人体特定波长的红外辐射,它广泛应用于防盗报警。本设计采用双元探测器LHI 874专为运动控制该LHI 874热释电红外探测器系列标准双元素设计的运动建议控制。它包括所有变种双元素焦电陶瓷与FET源跟随的连接。该LHI 874可作为TO-39,与标准外壳红外过滤器.他们都提供高响应性能优良的共模（匹配）和稳态噪音低和温度变化.对于这两个变种RF更佳的选择方案可供选择。2.2.2 BISS0001原理特性热释电红外开关是芯片BISS0001是配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成的被动式红外开关，如图2-3是BISS0001的管脚图。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗衣机等装置，是一种高技术产品。特别适用于企业，宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。热释电红外传感器是一种新型敏感元件，它是由高热电系数材料，配以滤光镜片和阻抗匹配用场效应管组成。它能以非接触方式检测出来自人体发出的红外辐射，将其转化成电信号输出，并可有效抑制人体辐射波长以外的外干扰辐射，如阳光、灯光、及其反射光。 图 2-3 BISS0001芯片管脚图如图2-4是BISS0001红外感应信号处理器的内部框图， BISS0001的运算放大器OP1作为热释电红外传感器的前置放大。由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延迟时间定时器。输出信号经晶体管T1、驱动继电器去接通负载。R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚输入为低电平而封锁触发信号，节省照明用电。若应用于其他方面，则可用遮光物将其罩住而不受环境影响。SW1是工作方式选择开关，当SW1与1端连通时，红外开关处于可重复触发工作方式；当SW1与2端连通时，红外开关则处于不可重复触发工作方式。图 2-4 BISS0001红外感应信号处理器的内部框图2.2.3热释电红外人体感应电路的功能特点全自动感应：人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围就自动延时关闭高电平，输出低电平。光敏控制（可选择，模块出厂时未设）：可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。温度补偿（可选择，模块出厂时未设）：在夏天当环境温度升高至3032，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。两种触发方式：（可跳线选择）不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点）。如图2-5所示，是本设计中利用的可重复触发工作方式下各点的波形图。在VC=“0”、A=“0”期间，信号VS不能触发V0为有效状态；在VC=“1”、A=“1”时，VS可重复触发为有效状态，并可促使V0在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内，只要VS发生上跳变，则V0将从VS上跳变时刻起继续延长一个Tx周期；若VS保持为“1”状态，则V0一直保持有效状态；若VS保持为“0”状态，则在Tx周期结束后V0恢复为无效状态，并且，同样在封锁Ti时间内，任何VS的变化都不能触动V0为有效状态。图2-5 可重复触发工作方式下各点的波形图具有感应封锁时间（默认设置：2.5s封锁时间）：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。（此时间可设置在零点几秒几十秒钟）。工作电压范围宽：默认工作电压DC4.520V。微功