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1、 題目: 紅外線防盜報警器的設(shè)計 摘要 隨著社會的不斷的發(fā)展和進步，人們對財產(chǎn)安全問題已經(jīng)越來越重視，現(xiàn)在生活中也有各種各樣的安全產(chǎn)品，有的可以保障人身安全，有的可以保障財產(chǎn)安全，本次設(shè)計就是根據(jù)這種顯現(xiàn)設(shè)置的一款基于單片機的智能化住宅防盜報警器，可以實現(xiàn)對家里面的財產(chǎn)安全。 本次設(shè)計的紅外防盜報警器主要是實現(xiàn)在家里面沒有人的時候可以把設(shè)別開啟，使家里處于一個監(jiān)控的狀態(tài)，當有小偷進入家門的時候傳感器會檢測到有人進入，控制系統(tǒng)會控制報警設(shè)備進行報警提示。在設(shè)計的設(shè)計過程中通查找相關(guān)的文獻總結(jié)思路，在設(shè)計上把本設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分內(nèi)容：在硬件設(shè)計上主要是根據(jù)設(shè)計任務(wù)設(shè)計了系統(tǒng)的

2、整體的硬件框圖，根據(jù)框圖中各個模塊設(shè)計了相應的硬件電路圖，主要包括單片機模塊電路、熱釋電傳感器模塊電路、報警器模塊電路、按鍵設(shè)置模塊電路等組成。系統(tǒng)在軟件設(shè)計上主要使用C語言技術(shù)進行軟件控制程序的編寫和調(diào)試，設(shè)計了相關(guān)的程序流程圖。經(jīng)過硬件和軟件的測試最后設(shè)計了實物電路板進行功能演示。 本設(shè)計在生活中具有重要的使用價值，而且設(shè)計的成本低，體積小，可以靈活的使用。 關(guān)鍵詞：單片機；熱釋電紅外傳感器； 報警電路 ；智能防盜 Abstract With the continuous development and progress of society, people have mo

3、re and more attention to security issues on the property, now life also have a wide range of security products, some can protect the personal safety of others can protect the property safety, the design is according to the show set a microcontroller based intelligent residential burglar alarm, can t

4、he house property safety. Intelligent anti-theft alarm system of this design is mainly realized in the house when no one can set dont open, the house is in a monitoring state, when a sensor detects when someone enters the thief into the house, the control system will control the alarm device for al

5、arm. Through searching related literature summary ideas in the design process design, the design is divided into two parts: hardware design and software design in the design: in hardware design is mainly based on the design task of the hardware diagram of the whole system design, hardware circuit di

6、agram is designed according to the diagram of each module, including the MCU module circuit, pyroelectric sensor module circuit, alarm circuit and key module setting module circuit etc.. The system mainly uses the C language technology to design and debug the software control program. After the test

7、 of hardware and software, the physical circuit board is designed. This design has the important use value in the life, and the design cost is low, the volume is small, may use flexibly. Key words: single chip microcomputer; pyroelectric infrared sensor; alarm circuit; intelligent anti-theft

8、 目錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 防盜報警系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展 1 1.3 本文的主要內(nèi)容 2 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu) 2 1.5本章小結(jié) 3 第2章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計 4 2.1 系統(tǒng)功能 4 2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.3 單元模塊的選擇 5 2.3.1 單片機模塊的選擇 5 2.3.2 人體傳感器模塊的選擇 5 2.3.3 顯示模塊 6 2.3.4 鍵盤模塊設(shè)計方案 6 2.3.5 報警模塊 6 2.5本章小結(jié) 7 第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 8 3.1 單片機最小系統(tǒng)電

9、路設(shè)計 8 3.1.1 STC89C52單片機介紹 8 3.1.2電源電路的設(shè)計 9 3.1.3晶振電路的設(shè)計 9 3.1.4復位電路的設(shè)計 10 3.1.5 單片機的最小系統(tǒng)電路 10 3.2 LED指示燈電路與設(shè)計 11 3.3熱釋電傳感器電路 12 3.4顯示模塊電路的設(shè)計 13 3.5 按鍵電路設(shè)計 13 3.6 報警電路設(shè)計 14 3.7本章小結(jié) 15 第4章 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 16 4.1 程序編程語言的選擇 16 4.2 keil編程軟件的介紹 16 4.3 主程序 19 4.4中斷服務(wù)程序 26 4.5 報警服務(wù)程序 27 4.6 本章小結(jié)

10、 28 第5章 系統(tǒng)的調(diào)試與仿真 29 5.1系統(tǒng)的調(diào)試 29 5.3程序下載 30 5.3仿真分析 30 5.4 本章小結(jié) 33 總結(jié) 35 致謝 36 參考文獻 37 附錄1 原理圖 39 附錄2 PCB圖 40 IV 第1章 緒論 1.1 研究背景 目前中國的經(jīng)濟越發(fā)展越快，老百姓的生活質(zhì)量越來越高，家里邊的貴重物品也就越來越多，為了保障家財產(chǎn)安全等不受到威脅，人們越來越注意家庭的防盜工作。經(jīng)常在家里安裝一些防盜報警裝置，來保證家里面的防盜安全工作。 按照當今住房條件的改善和住房環(huán)境的發(fā)展，我們可以明顯的看出來，現(xiàn)在城市的樓房在逐漸的網(wǎng)高層

11、的發(fā)展趨勢上進行發(fā)展，這樣也就會到值在一個小區(qū)中住著好幾千戶的人家[1]。而且由于城市中人們的生活的規(guī)律大部分都是早出晚歸。很難熟悉自己家的周圍的鄰居。還有就是小區(qū)有很多人買了房子是自己不住的，是用來出租的，這樣就會導致小區(qū)的人員的流動性很大。在這種環(huán)境下也就需要我們增加安全防盜意識，保證家庭和人身的財產(chǎn)安全不受影響。因此研究一款基于智能家庭防盜報警器對于居民的人身和財產(chǎn)安全來說具有重要的意義[2]。 根據(jù)家庭住房發(fā)展的趨勢，可以明顯的感覺到現(xiàn)代人們的住房需求主要朝群體花園式住宅區(qū)發(fā)展，一個住宅區(qū)有幾幢甚至幾十幢，可是目前市場上所出現(xiàn)的家庭電子防盜報警系統(tǒng)都是用在單獨的住宅單元，不方便進行統(tǒng)

12、一的管理，而且也不能適應現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀[3]，所以非常有必要對家庭防盜報警系統(tǒng)進行提高和完善，以滿足當代發(fā)展的需要。 本次設(shè)計是用紅外傳感器作為監(jiān)測，用蜂鳴器作為報警途徑來滿足現(xiàn)代住宅防盜的要求。本次設(shè)計是在原有的家庭防盜報警系統(tǒng)上做的改進。既可以滿足單一的家庭防盜，也可以滿足大規(guī)模的社區(qū)防盜報警，防盜系統(tǒng)的工作安全性高，可靠性好，不會出現(xiàn)錯的報警[4]。系統(tǒng)通過單片機作為微處理器，通過相關(guān)的接口電路可以實現(xiàn)與計算機想連接，這樣通過計算機就可以實時的對系統(tǒng)進行控制和設(shè)計系統(tǒng)的工作模式等等。為用戶提供了方便管理的途徑。 1.2 防盜報警系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展 北美是最早出現(xiàn)報警系統(tǒng)的，早

13、到在上世紀初就出現(xiàn)了報警系統(tǒng)的雛形。那是北美的大部分街上都有報警呼救箱，當出現(xiàn)緊急情況需要呼救時，就可以使用呼救箱發(fā)出聲響提示，附近的警察就會過來提供幫助。同時呼救箱也連接到了附近的警局，可以讓稍微遠點的警察也能收到呼救信息前來幫助。隨后隨著通信的不斷發(fā)展，電報公司出現(xiàn)了，他們和警局合作為警局提供遠程服務(wù)，這樣使求救或者報警信號能傳到更遠的地方[5]。但是這種用電報的方式也不長久，因為很難普及，這就給電話的出現(xiàn)提供了很好的基礎(chǔ)。而此后自由于科技的迅速發(fā)使得電話被普及到千家萬戶，從而使得通過這種電話報警燈方式得到了前所未有的發(fā)展。 在上世紀90年代，人們開始意識到周邊防范的重要性，用各種方法來

14、進行周邊防范，最多使用的就是圍墻、鐵柵欄等屏障，如果沒有條件進行大范圍的防范，也會對房屋等建筑物行進小的防范，如安裝防盜窗戶，鐵門等等。他們在防護區(qū)域使用多種不同的探測原理的探測器來形成多道防線，起初這種探測器很容易被其他障礙物擋住，隨著科技發(fā)展，防遮擋功能的探測器相繼問世，這大大加快了入侵探測器技術(shù)的發(fā)展[6]。 最近這些年來國內(nèi)的安全監(jiān)控技術(shù)也在逐漸的快速發(fā)展過程中，現(xiàn)在已經(jīng)和國際上先進國家的監(jiān)控技術(shù)進行了接軌。在最近這些年來，在計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展下，安全防盜系統(tǒng)也有了進一步的進步，有些安全防盜產(chǎn)品甚至上已經(jīng)做到了智能化的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)對視頻信息的監(jiān)控

15、、音頻信息的天空、圖像信息的監(jiān)控等[7]。而且還有些產(chǎn)品可以很自己的門禁系統(tǒng)進行良好的融合。這些技術(shù)可以說都是國際上先進水平的。因此智能安防系統(tǒng)也在隨著人們的需求在快速的發(fā)展中。 1.3 本文的主要內(nèi)容 本課題主要應用紅外傳感器檢測技術(shù)設(shè)計了一款基于的智能防盜報警系統(tǒng)，本設(shè)計可以應用到家庭防盜報警中，具有很高的使用價值。 主要是實現(xiàn)在家里面沒有人的時候可以把設(shè)別開啟，使家里處于一個監(jiān)控的狀態(tài)，當有小偷進入家門的時候傳感器會檢測到有人進入，控制系統(tǒng)會控制報警設(shè)備進行報警提示。 1.4 論文的組織結(jié)構(gòu) 根據(jù)本次的設(shè)計需求，本論文在段落結(jié)構(gòu)設(shè)計上分為如下幾個章節(jié)： 第1章：是緒論部分

16、。緒論部分主要是一個簡單的介紹章節(jié)，在這一章中主要介紹了本課題研究的意義和背景，以及本課題設(shè)計的目的，課題的主要研究內(nèi)容等。 第2章:是本課題的主要的方案和框圖設(shè)計章節(jié)，在這一章中主要是根據(jù)課題要實現(xiàn)的功能，通過方案的對比和分析設(shè)計了系統(tǒng)的整體的硬件框圖，并對硬件框圖進行了簡單的介紹。 第3章：是本次設(shè)計的硬件電路設(shè)計章節(jié)，在這一章中主要是對系統(tǒng)的硬件電路進行了設(shè)計，包括單片機電路、人體信號檢測電路、顯示電路等，詳細的對每一個模塊電路的功能進行了描述。 第4章：是本次設(shè)計的軟件程序設(shè)計章節(jié)，在這一章中主要介紹了編程的C語言的選擇、編程環(huán)境的使用，以及相關(guān)程序流程圖的設(shè)計，并根據(jù)程序流程圖

17、設(shè)計了C語言程序。 第5章：是本課題的整機電路原理及驗證分析章節(jié)，在這一章中分對系統(tǒng)的整體原理圖進行了分析，并通過單片機仿真軟件protues對系統(tǒng)的功能進行了仿真驗證。 第6章：是論文的結(jié)論部分。在結(jié)論部分總結(jié)了課題在設(shè)計過程中所遇到的困難，以及可課題最后所實現(xiàn)的功能，對課題設(shè)計過程中存在的問題提出了新的方法以及后續(xù)的展望等。 1.5本章小結(jié) 在這本章中主要是根據(jù)系統(tǒng)的實現(xiàn)的任務(wù)要求，查閱相關(guān)的資料分析和總結(jié)了課題研究的背景和意義，通過對當系統(tǒng)的調(diào)查和研究，總結(jié)了本課題防盜報警控制系統(tǒng)的主要的特點和優(yōu)點。之后對本課題的主要的工作進行了進一步的論述。以及在課題設(shè)計的過程中所使用的研究的

18、方法進行了說明。最后劃分了論文的整體的寫作思路和論文的整體的組織結(jié)構(gòu)。 40 第2章 系統(tǒng)整體方案設(shè)計 2.1 系統(tǒng)功能 本設(shè)計的智能防盜報警系統(tǒng)，以單片機為控制核心，使用紅外傳感器檢測技術(shù)實現(xiàn)人體信號的檢測和采集，并具有報警電路實現(xiàn)報警的功能。在使用過本設(shè)備的時候，只需要把設(shè)備的電源連接上，設(shè)備的液晶顯示屏幕上會顯示相關(guān)的信息，按下系統(tǒng)的布防按鍵，系統(tǒng)會進行布防倒計時20秒，在這20秒內(nèi)使用者需要離開傳感器的檢測范圍，時間到了后液晶顯示屏幕上會顯示“yibufang”字樣，此時說明報警設(shè)備已經(jīng)開始工作，這時當有人在進入傳感器檢測區(qū)域后會，熱釋電傳感器會輸出信號給單片機，進行

19、報警。 2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 本次設(shè)計的智能防盜器，根據(jù)設(shè)計功能和任務(wù)要求，以及經(jīng)過查閱相關(guān)的文獻，在硬件設(shè)計上設(shè)計了系統(tǒng)的整體的硬件框圖，如下圖2-1所示[8]。主要由如下幾部分組成，單片機控制部分、紅外熱釋電傳感器檢測部分、LCD液晶顯示部分、按鍵控制部分、報警部分等及部分組成。 圖2-1 系統(tǒng)整體框圖 （1）單片機部分，單片機是系統(tǒng)的控制核心器件，系統(tǒng)的控制程序需要寫入到單片機中，通過單片機來協(xié)調(diào)其它部分電路的工作； （2）晶振部分電路，晶振電路的主要的作用是給單片機提供可靠的工作時鐘信號，晶振的支持單片機不能工作。 （3）復位電路，復位電路也是單片機工作不可缺少的組

20、成部分，復位電路可以再單片機上電的瞬間提供給單片機一個復位信號，是單片機的程序可以重頭開始執(zhí)行。 （4）紅外熱釋電傳感器部分，熱釋電傳感器是一款專門用于檢測人體心很高的傳感器，可以檢測傳感器范圍內(nèi)是否有人存在。 （5）液晶顯示部分，液晶顯示電路的主要的是作為人機交換界面，用于顯示報警器的工作狀態(tài)，是用戶可以很直觀的看到報警器的工作情況。 （6）按鍵電路部分，按鍵電路的主要的作用是用戶可以通過按鍵來設(shè)定相關(guān)的信息。 （7）報警模塊部分，進行蜂鳴器報警使用，當布防的區(qū)域內(nèi)有人進入的時候會進行報警。 2.3 單元模塊的選擇 2.3.1 單片機模塊的選擇 對于一個智能系統(tǒng)來說單片機是整

21、個系統(tǒng)的靈魂，所有的數(shù)據(jù)都要通過它來進行處理，對于本次設(shè)計選擇熱釋電傳感器和液晶的讀/寫操作都是通過它來進行控制的。所以對這個模塊的選擇必須慎之又慎，這里也是選擇了兩種方案進行對比。 方案一 ：STC89C52 特點：該單片機是8位的單片機，包括8位中央處理單元（CPU）、8KB閃存程序、隨機存儲器是512字節(jié)，512字節(jié)數(shù)據(jù)閃存存儲器組成的微控制器。工作范圍頻率范圍為0~40MHZ[9]。 方案二：STM32F103 特點：該單片機是32位的單片機，該片的內(nèi)核是ARM Cortex-M3的，它具有小體積、低功耗、散熱快、DSP指令和單精度浮點運算單元的特點，給予ARMv7結(jié)構(gòu)。高精度

22、ADC/DAC單元。運算處理很快且?guī)в歇毩⒌母↑c運算單元[10]。 通過上述兩個方案的對比我最終選用STC89C52單片機作為本系統(tǒng)的核心器件。因為我們要運行的系統(tǒng)的實時性非常高，而且里面的浮點運算也非常多同時AD轉(zhuǎn)換芯片要求的精度也很高，所以我們選擇STC89C52作為我們的主控單片機。 2.3.2 人體傳感器模塊的選擇 方案一：攝像頭檢測 采用攝像頭技術(shù)進行人體信號的檢測，攝像頭技術(shù)可以進行人體的圖像的拍攝和錄像等功能，可以非常直觀的看到現(xiàn)場的情況。但是攝像頭的成本很貴每一個好點的攝像頭都都需要成百或者上千。而且攝像頭對處理器的要求非常的高。 方案二：紅外熱釋電傳感器檢測 熱釋

23、電傳感器是一款基于紅外信號的的專門用于檢測人體信號的傳感器，當紅外傳感器的范圍內(nèi)有人進入的時候傳感器會輸出信號。專用的紅外傳感器模塊有HC-SR501模塊，模塊的價格便、體積小、精度高。 經(jīng)過方案一和方案二比較，以及結(jié)合本次設(shè)計的要求本次選擇方案二作為系統(tǒng)的傳感器檢測方案。 2.3.3 顯示模塊 方案一：數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，它由7個發(fā)光二極管以8字形封裝到一起，并引出他們的公共電極以及各個筆劃的引腳以高低電平的方式控制其顯示數(shù)據(jù)。數(shù)碼管顯示電路具有使用簡單，造價低廉等優(yōu)點，在顯示較少數(shù)據(jù)時多使用數(shù)碼管來進行顯示。 方案二：LCD1602液晶顯示電路 LCD

24、1602是指顯示的內(nèi)容為162的液晶顯示器，也就是可以顯示兩行，每行16個字符的液晶模塊[11]。它內(nèi)部的字符存儲器存儲了160個不同的字符圖形，分別有數(shù)字、大小寫英文字符、常用符號以及日文假名，每個字符都有特定的代碼，使用時只需通過程序?qū)⒋a顯示出來，就可以在屏幕上顯示出該代碼所代表的字符。 根據(jù)以上兩種方案的對比，最終選擇了LCD1602作為本設(shè)計的顯示模塊，這是由于LCD1602顯示方式更加的靈活，并且體積更小，顯示數(shù)據(jù)也更多。相對于本次設(shè)計所需顯示的眾多參數(shù)LCD1602更能擔當此重任。 2.3.4 鍵盤模塊設(shè)計方案 按鍵模塊的主要的功能室提供一個人機交互的接口，用戶可以通過按

25、鍵輸入一些設(shè)置信息，或者通過按鍵實現(xiàn)對防盜報警器功能等，本次在進行按鍵電路的設(shè)計上主要使用了如下的兩種方案： 方案一：采用獨立按鍵作為系統(tǒng)的設(shè)置按鍵，獨立按鍵是常用的一種按鍵，獨立按鍵的電路設(shè)計簡單，控制程序編寫的清晰，一個I/O端口只能控制一個按鍵，通過I/O端口的狀態(tài)就可以實現(xiàn)對按鍵是否有輸入進行判斷，缺點是如果系統(tǒng)使用的按鍵比較多就會占用很多的I/O端口，在此種情況下會給設(shè)計上帶來困難[12]。 方案二：還有一種按鍵是一種矩陣鍵盤按鍵，矩陣鍵盤按鍵是一種按鍵的組合。常用的按鍵有3*3按鍵、4*4按鍵。使用這樣形式的按鍵可以組合出M*N中狀態(tài)，而且使用的單片機的I/O端口非常的少?？梢?/p>

26、節(jié)約單片機的I/O資源。缺點是矩陣鍵盤的成本較高。 通過方案一和方案二的介紹以及結(jié)合本次畢業(yè)設(shè)計的需求，我們選擇了方案一作為本次設(shè)計的按鍵模塊方案。 2.3.5 報警模塊 報警電路的主要的作用是為系統(tǒng)提供一個報警的提示，本次設(shè)計的基于STC89C52單片機的智能防盜報警系統(tǒng)中使用蜂鳴器作為報警設(shè)備。當檢測到布防的傳感器的范圍內(nèi)具有任意進入的時候會通過蜂鳴器進行報警提示。 2.5本章小結(jié) 本章主要是課題的整體方案論證章節(jié)，在這一章中首先根據(jù)任務(wù)要求，通過查閱文獻資料提出了設(shè)計方案，并對方案進行了分析和論證，最后確定了方案。之后對整個系統(tǒng)的工作的原理進行了詳細的論述，這也對后面的設(shè)計提

27、供了原理性的鋪墊。最后根據(jù)系統(tǒng)的整體的設(shè)計框圖詳細論述了系統(tǒng)的整體組成部分，以及每部分具有的重要的作用。 第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 我設(shè)計紅外防盜報警系統(tǒng)是由中央控制器、人體熱釋電紅外傳感器、液晶顯示模塊、警鈴電路部分組成?？刂破鞑捎脝纹瑱CSTC89C52，檢測部分采用紅外感應芯片BISS0001，警鈴電路設(shè)計。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。本文從硬件和軟件兩方面介紹了防盜報警系統(tǒng)，對硬件原理圖和程序圖作了簡潔的描述。 3.1 單片機最小系統(tǒng)電路設(shè)計 3.1.1 STC89C52單片機介紹 根據(jù)課題的要求在選擇系統(tǒng)的控制器的時候選用了STC89C52單片

28、機，STC89C52單片機是一款51系列內(nèi)核的單片機，在單片機的設(shè)計過程中使用了CMOS的制造工藝，單片機的體積非常的小，內(nèi)部集成了性能優(yōu)良的存儲器，單片機的輸入輸出引腳和指令系統(tǒng)都是相互兼容的。 STC89C52單片機是一款性能優(yōu)越的8位單片機，單片機的生產(chǎn)廠家是深圳宏晶科技公司，單片機的內(nèi)核是傳統(tǒng)的51內(nèi)核，這種單片機無論外形、引腳、功能還是指令都能兼容于傳統(tǒng)51單片機[13]。而此單片機性能上又遠高于傳統(tǒng)的51單片機，而單片機的處理速度是一般51單片機的8-12倍，所以執(zhí)行起來非常的快。STC89C52單片機工作的時候性能非常的穩(wěn)定，功耗也非常的低，STC89C52 單片機有很多種封裝

29、，有DIP形式封裝和LQFP形式的封裝，本次使用DIP40封裝，單片機具有4個I/O引腳，內(nèi)部FLASH的大小為8K，RAM的大小為512字節(jié)，同時單片機具有2個內(nèi)部定時器，定時器T0和定時器T1，具有4個外部中斷，2個UART串口，的那片機的工作電壓為3.8V-5.5V[14]。下載程序通過串口下載。引腳圖如下圖3-1所示。 圖3-1STC89C52單片機引腳圖 3.1.2電源電路的設(shè)計 電源是系統(tǒng)正常工作不可缺少的組成部分之一，本次設(shè)計中使用的芯片，包括單片機，熱釋電度傳感器，LCD液晶顯示器都是使用的5V供電，因此設(shè)計了5V直流電路的接口，如下圖3-2所示，Switch為電源的

30、接口，為系統(tǒng)提供5V直流電。 圖3-2 系統(tǒng)電源電路 3.1.3晶振電路的設(shè)計 晶振電路主要由晶振器件和兩個電容器件一塊組成，上電后會提供單片機時鐘信號來保證單片機工作。不同型號的單片機晶振電路是不同的，一些單片機具有內(nèi)部時鐘電路所以不用外部的時鐘電路，而本次使用的單片機型號為STC89C52單片機需要在外部設(shè)計時鐘電路，外部時鐘電路主要由一個12MHz的晶振和兩個22PF的電容組成，單片機的XTAL1/XTAL2引腳是作為時鐘信號的輸入引腳使用，在單片機的引腳圖上對應的是單片機的Pin19/Pin18引腳[15]。本次設(shè)計的晶振電路如下圖3-3所示，選擇晶振為11.0592MHz

31、，電容的容量值為22pF。 圖3-3 STC89C52單片機時鐘電路 3.1.4復位電路的設(shè)計 單片機的復位電路常用的有兩種形式一種是上電自動復位電路，還有一種是手動復位電路，本次為了在調(diào)試程序的時候方便設(shè)計了手動復位電路。該復位電路主要由電阻、電容和一個復位按鍵組成。在單片機程序正常運行的過程中，當按下復位復位電路后，可以使單片機重新開始執(zhí)行。這就類似于電腦的重新開機。單片機程序進入死循環(huán)的時候通過復位電路可以使單片機重新開始執(zhí)行，本次使用的單片機型號為STC89C52單片機單片機是高電平復位，單片機的復位引腳為REST引腳，是單片機的第九個引腳[16]。本次設(shè)計的復位電路如下圖3

32、-4所示。電阻R1的阻值為10K、電容C2的容值為10uF、K1為復位按鍵。 圖3-4 STC89C52單片機復位電路 3.1.5 單片機的最小系統(tǒng)電路 本次設(shè)計的軍隊安全防盜報警器主要是通過STC89C52單片機作為為控制器來實現(xiàn)的。STC89C52是一種帶8K字節(jié)Flash存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位單片機。內(nèi)部的具有可以反復擦出1000多次的只讀存儲器。這款單片機采用ATMEL公司的特殊的儲器制造技術(shù)制造，完全兼容工業(yè)中的MCS-51輸出管腳相兼容和指令集。

33、STC的STC89C52是一款高效的微控制器，這是因為它將閃爍存儲器和多功能8位CPU組合在了一個個芯片中。STC89C52單片機的發(fā)展給嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 單片機最小系統(tǒng)主要由單片機芯片自身、晶振電路、復位電路、還有電源電路組成，在設(shè)計的過程中只要有這三種電路存在單片機就能夠簡單的運行起來，可以進行程序的下載[17]。如果想要實現(xiàn)自己需要實現(xiàn)的功能只要在單片機最小系統(tǒng)的電路的基礎(chǔ)上進行擴展就可以實現(xiàn)。最小的系統(tǒng)原理圖如下圖3-5所示。 圖3-5 STC89C52單片機最小系統(tǒng) 3.2 LED指示燈電路與設(shè)計 本次設(shè)計的工作指示燈電路包括兩個部分，工作指

34、示部分和監(jiān)控狀態(tài)顯示部分。 因為條件受限所以本次設(shè)計的系統(tǒng)的監(jiān)控器部分是由LED燈來指示的，LED燈的亮滅分別表示監(jiān)控器的開和關(guān)。這兩個電路都是由電阻和發(fā)光二極管相串聯(lián)，然后與單片機STC89C52的I/0口相連接， D1與單片機P3.3相連接，作指示電路。D2與單片機P3.2相連接，作監(jiān)控器電路。 當指示燈D1亮的時候說明系統(tǒng)是出于布防狀態(tài)，此時P3.3口為高電平。在布防狀態(tài)當傳感器檢測到報警信號后會通過蜂鳴器進行報警，同時也會點亮D2指示燈，此時P3.2口為高電平。指示燈知識通過單片機的I/O引腳控制的如下圖3-6所示。 圖3-6 指示燈電路原理圖 3.3熱釋電傳感器電路

35、 熱釋電傳感器的主要的作用是可以檢測人體信號，作為本次設(shè)計的主要的傳感器檢測器件，本次采用了集成的熱釋電傳感器模塊實現(xiàn)，本次設(shè)計使用了HC-SR501型號的熱釋電模塊，這款模塊的價格便宜、體積小、檢測靈敏度可以根據(jù)需求調(diào)節(jié)[18]。非常適合安裝到家里面門窗上起到防盜檢測的目的。這紅外傳感器的核心芯片是BISS0001。傳感器的實物圖如下圖3-7所示。 圖3-7 傳感器實物圖 根據(jù)傳感器的輸出特點和熱釋電傳感器的使用說明書，我們知道，傳感器實物模塊具有三個引腳一個是電源引腳VCC，一個是地線引腳GND，還有一個是傳感器的信號輸出引腳OUT。為此我們專門設(shè)計了傳感器和單片機相連接的電源如下

36、圖3-8所示。圖中使用了三極管9013作為一個電平的變換。 圖3-8 熱釋電傳感器接口電路 3.4顯示模塊電路的設(shè)計 LCD1602是指顯示的內(nèi)容為162的液晶顯示器，也就是可以顯示兩行，每行16個字符的液晶模塊。它內(nèi)部的字符存儲器存儲了160個不同的字符圖形，分別有數(shù)字、大小寫英文字符、常用符號以及日文假名，每個字符都有特定的代碼，使用時只需通過程序?qū)⒋a顯示出來，就可以在屏幕上顯示出該代碼所代表的字符。顯示電路如下圖所示，通過顯示電路可以顯示防盜報警器的工作狀態(tài)等信息。 圖3-9液晶顯示電路 3.5 按鍵電路設(shè)計 按鍵控制電路有很多種形式，設(shè)計中經(jīng)常使用的有獨立式按

37、鍵或者矩陣式按鍵。獨立式按鍵是通過單片機的I/O端口的狀態(tài)來判斷按鍵是否按下，這種方式控制按鍵非常的簡單，電路簡單，程序也簡單，缺點是使用這種方式控制按鍵一個I/O端口只能控制一個按鍵，這樣如果按鍵多就會導致單片機的I/O端口不夠用。矩陣式按鍵在控制上可以設(shè)計成M*N形式的按鍵，按鍵分為行驅(qū)動和列驅(qū)動，例如一個4*4 按鍵只需要4個單片機的I/O端口控制行，4個單片機的I/O端口控制列就可以實現(xiàn)一個16個按鍵功能的鍵盤單片機，可以節(jié)省很多的單片機I/O端口資源，缺點是矩陣鍵盤電路復雜而且編寫控制程序員也比較負載。本次根據(jù)設(shè)計的要求，由于單片機的I/O端口充足，而且按鍵也比較少因此使用獨立按鍵的

38、方式進行設(shè)計[19]。按鍵電路如下圖3-10所示。總共設(shè)置了2個按鍵，分別為：KY1為取消布防按鍵、KY2布防按鍵。 圖3-10鍵盤電路 3.6 報警電路設(shè)計 報警電路的作用是起到一個很好的提醒的作用，當系統(tǒng)處于布防狀態(tài)的時候當有人進入布防區(qū)域后會進行報警提示。通過單片機的IO端口驅(qū)動PNP形式的三極管，實現(xiàn)三極管的道統(tǒng)和關(guān)閉從而實現(xiàn)對蜂鳴報警電路的主要的功能是當系統(tǒng)出于布防的狀態(tài)的時候當有人進入該區(qū)域的時候電路板上的蜂鳴器會進行發(fā)生報警，報警電路主要是通過單片機驅(qū)動蜂鳴器實現(xiàn)的。蜂鳴器電路電路如圖3-11所示。 蜂鳴器電路部分采用的是PNP三極管，三極管的基極與單片機的P1.2相

39、連接，發(fā)射極端直接接地，集電極端與蜂鳴器相串聯(lián)后接上5V電壓，當系統(tǒng)檢測到有人入侵時，P1.2置于低電平，此時PNP管導通，蜂鳴器導通，蜂鳴器開始鳴叫，指示有人入侵。當入侵者離開之后，P1.2置于高電平，此時PNP不導通，蜂鳴器兩端電壓相等，蜂鳴器不鳴叫。 圖3-11報警電路圖 3.7本章小結(jié) 本章主要是系統(tǒng)的整體的硬件電路設(shè)計章節(jié)，這一章主要是在第二章的系統(tǒng)的整體框圖上進行的設(shè)計。首先介紹了系統(tǒng)所使用的單片機的型號，以及單片機的特點和功能。之后設(shè)計了單片機相關(guān)的電路，包括晶振電路、復位電路，單片機最小系統(tǒng)電路、熱釋電傳感器檢測電路、報警電路、液晶顯示電路、電源電路等。 第4章

40、 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 4.1 程序編程語言的選擇 本次在課題的設(shè)計過程中使用到了單片機，就需要對單片機進行程序的編寫，從而實現(xiàn)控制功能，在編寫單片機程序的過程中需要選擇合適的編程語言，當今對單片機編程的語言有很多中，常用的有匯編語言、C語言、C++語言等。單片機設(shè)計過程中通常有兩種編程語言可以供設(shè)計者使用，一種是匯編語言，匯編語言也是最古老的一種語言，在單片機這款芯片研發(fā)出來的時候使用的都是匯編語言，匯編語言的特點是按照程序指令一條一條的執(zhí)行，程序執(zhí)行起來速度非常的快，對單片機的內(nèi)存占用的也非常的少。在很多的精密場合都需要開發(fā)者使用匯編語言，比如航天、地鐵等領(lǐng)域中單片機的開發(fā)都是使用的匯編

41、語言[20]。但是匯編語言也有一個缺點就是匯編語言的程序可讀性不好，而且不便于程序的移植，對于很多初學單片機的人員也會造成很多的困難。因此在現(xiàn)在很多的研發(fā)工作中都不在使用匯編語言。 隨著芯片種類和處理器技術(shù)的不斷的進步，又產(chǎn)生了一種單片機編程語言，C語言，C語言的產(chǎn)生可以說對于單片機的程序開發(fā)有了很重要的意義。C語言的設(shè)計思路是按照模塊化的設(shè)計思想進行設(shè)計，C語言是以函數(shù)為單位來實現(xiàn)，函數(shù)之間可以相互的調(diào)用和組合。C語言含有一個最重要的特點就是C語言的程序可讀性好，程序可以很方便的進行移植，對于很多初學單片機的開發(fā)人員來說，如果在普通的場合選擇C語言進行單片機程序的開發(fā)可以提高工作效率，而且

42、C語言已經(jīng)是當今發(fā)展的一個潮流[21]。 4.2 keil編程軟件的介紹 Keil軟件是一款程序編譯軟件，該軟件是的設(shè)計公司是美國的Software公司，每年keil軟件都會有新的版本的推出，功能也是越來越強大。Keil軟件是當今最流行的編程和調(diào)試軟件，在keil中可以進行很多公司的芯片的程序的編寫，對于51系列單片機來說keil軟件是學習51單片機編程不可缺少的軟件之一，軟件可以兼容標準的匯編指令和C語言指令。而且軟件開公司在設(shè)計keil軟件的時候就已經(jīng)集成了很多公司常用的單片機的頭文件，這樣可以使使用者在建立程序工程的時候只要選擇好使用的單片機的型號[22]，在調(diào)用該型號的頭文件就可以

43、輕松的實現(xiàn)編程，使用這種方法可以大大的縮減程序的開發(fā)周期提高工作效率。現(xiàn)在keil軟件的版本也是越來越多，從最初的keil2、到keil3現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到keil4版本和keil5版本。Keil5版本主要是對于ARM編程使用的比較對多，而且軟件的界面和keil4相比也有所不同。在51系列單片機編程中使用的最多的還是keil4軟件，本次設(shè)計使用的就是keil4軟件進行的程序的編寫。使用keil4軟件進行程序調(diào)試的時候可以使用兩種方式，一種方式是軟件模擬的方式，使用這種方式可以再用戶沒有單片機開發(fā)板的境況下就可以進行，通過查看軟件中單片機相關(guān)的寄存器和工作變量就可以初步的判斷單片機的工作狀態(tài)。還有一

44、種方式是使用在線調(diào)試的方式進行，使用這種方式需要用戶具有一個開發(fā)板和一個仿真器，通過仿真器和開發(fā)板鏈接，在把仿真器連接到電腦上，沒在keil軟件中設(shè)置仿真器參數(shù)，就可以實現(xiàn)程序的在線調(diào)試，在調(diào)試的過程中可以單步調(diào)試或者全速運行，也可以在程序中相關(guān)的位置打斷點來測試單片機的工作狀態(tài)[23]。圖4-1所示就是keil4軟件的編寫程序的窗口圖。 圖4-1 KEIL3軟件窗口圖 打開keil軟件后如果要進行程序的編寫，需要先建立一個新的工程，學會如何使用keil軟件建立工程也是初學者編程的第一步，也是最重要的一步。 第一步，打開keil軟件會顯示如上圖所示，在上圖中點擊project菜單下面

45、的NewProject會彈出如下圖4-2所示的界面，在下面的界面中可以根據(jù)我們選用的單片機的廠家來選擇我們使用的單片機的型號。 圖4-2 KEIL3軟件窗口圖 第二步，找到本次使用的單片機的型號后，需要使用鼠標點擊該型號，是該型號的單片機處于選中狀態(tài)，如下圖4-3所示。 圖4-3 KEIL3軟件窗口圖 第三步，選完單片機的型號后，需要我們在工程中建立C語言程序文件，并將文件保存在新建的程序工程下面，界面如圖4-4所示。 圖4-4 KEIL3軟件窗口圖 最后一步，因為編程使用的是C語言進行編程，因此需要建立以.C命名的程序文件，此時說明是使用C語言編程，如果使用匯

46、編語言編程則需要建立以.A命名的程序文件。將建立好的程序文件添加到工程中，之后進行保存后就可以在程序文件中編寫程序和調(diào)試程序了，如下圖4-5所示。 圖4-5 KEIL3軟件窗口圖 4.3 主程序 主程序是系統(tǒng)的程序的整體的設(shè)計原理框圖，所有的程序都應該按照漢族程序的設(shè)計流程設(shè)計。如圖4-6是本次設(shè)計的防盜報警系統(tǒng)的主程序流程圖。當系統(tǒng)上電后會進行相關(guān)器件的初始化工作，包括單片機的初始化，傳感器初始化等。之后會進行檢測傳感器是否有檢測信號，如果有信號說明存在報警的情況，會進行報警。 中斷程序 系統(tǒng)初始化 聲光報警結(jié)束 檢測外部有 無信號輸入 聲光報警是否持續(xù)10秒

47、 開始 啟動聲光報警電路開始報警 是否還有檢測信號等待下次(報警 結(jié)束 Y N N Y Y N 圖4-1主程序流程圖 void main() { init1602(); Timer0_init(); init();//初始化AT24C02 //下面是初始化串口 TMOD=0x21;//設(shè)置定時器1為工作方式2 TH1=0xfd; TL1=0xfd; TR1=1; REN=1; SM0=0; SM1=1; EA=1; ES=1; //在液晶上顯示table的數(shù)據(jù) f

48、or(temp=0;temp<4;temp++) { write_data(table[temp]); delay(20); } write_com(0x80+0x40); //在液晶上顯示table2的數(shù)據(jù) for(temp=0;temp<5;temp++) { write_data(table2[temp]); delay(20); } if(flag==0) { if((keynu

49、m<10)&&(i<11)) { telnum[i]=keynum+0x30; write_com(0x80+0x45+i); write_data(keynum+0x30); delay(20); i++; } } if(flag==1) { if((keynum<10)&&(i<11)) { telnum[i]=keynum+0x30; write_com(0

50、x80+0x45+i); write_data(keynum+0x30); delay(20); i++; } } } write_com(0x80+0x44); for (i=0;i<12;i++) { telnum[i]=read_add(23+i); if(i%2==0) { write_com(0x80+0x44+i+1);

51、} else { write_com(0x80+0x44+i-1); } if(i!=10) write_data(telnum[i]); delay(20); } flag=0; //延時 delay(1000); delay(1000); delay(1000); while(1) { if(hongwai==0)//如果紅外感應到人燈亮否則不亮燈 led=1;

52、 else led=0; if(bufang!=1) //如果布放按鍵被按下 { delayms(3); //消抖 if(bufang!=1) //如果布放按鍵確實被按下 { if(flag==0) // flag=1; cc=0; while(bufang!=1); //等待按鍵松開 delayms(3); while(bufang!=1); } } if(quxiao!=1)//如果取消按鍵按下

53、 { delayms(3); if(quxiao!=1) { flag=0; butter=1;//光蜂鳴器 while(quxiao!=1); delayms(3); while(quxiao!=1); write_com(0x80); //顯示 table中數(shù)據(jù) for(temp=0;temp<4;temp++) { write_data(table[temp]);

54、 delay(20); } //清空后面的數(shù)據(jù) for(temp=0;temp<9;temp++) { write_data( ); delay(20); } } } if(flag==3)//直接報警 { butter=0; //蜂鳴器響 } if(flag==1)// 布防后等待15秒 { //開始布放計時 write_com(0x80+10);

55、 write_data(cc/10+0x30); delay(20); write_data(cc%10+0x30); if(cc>=20) //計時時間到之后 { flag=2; //進入開始檢測是否有人 write_com(0x80+10); write_data( ); delay(20); write_data( ); write_com(0x80); //顯示table中數(shù)據(jù) for(temp=0;temp<8

56、;temp++) { write_data(table1[temp]); delay(20); } } } if(flag==2) //防盜狀態(tài) { if(hongwai==0) //如果紅外有信號FLAG=4 { flag=4; led=1; } } } } 4.4中斷服務(wù)程序 這個程序的功能是實現(xiàn):從外面熱釋傳感器脈沖信號時,單片機檢測到有人闖入監(jiān)控區(qū)域,

57、因此,單片機內(nèi)部程序,驅(qū)動報警電路報警聲音和光線,報警10秒后自動停止報警,然后程序開始工作周期,是否有下一個觸發(fā)信號檢測,等待報警的狀態(tài)連續(xù)工作[24]。同時,使用中斷模式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間為10秒,并使用手動按鈕停止聲、光報警功能。手動按鈕停止報警中斷服務(wù)程序工作流程圖,如圖4-2所示; 中斷源發(fā)出中斷申請 關(guān)中斷、保護現(xiàn)場 INTO端有輸入信號關(guān)閉報警 恢復現(xiàn)場、開中斷 中斷返回 void timer0() interrupt 1 using 1 { TF0=0; TH0=0x4c; TL0=0x00; //重新賦高地

58、位初 zz++; if(zz==22) { zz=0; cc++; } } 4.5 報警服務(wù)程序 主要功能：通過定時100ms等待，并連續(xù)計時10次最終得到一個周期的以1s為周期的方波信號，重復此過程，最終得到一列1s周期的方波脈沖信號，最終此列脈沖信號由單片機P3.7口輸出與報警電路連接驅(qū)動發(fā)光二極管以1s頻率閃動和蜂鳴器鳴叫報警。其主要流程如圖4-3所示。 定時100ms x = 0 x = 0 x = 0

59、 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0

60、 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0

61、 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 等待時間到嗎？

62、

63、 轉(zhuǎn)向報警程序

64、 等待至時間到

65、

66、 NO