基于单片机的防盗报警系统设计毕业设计论文.docx
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基于单片机的防盗报警系统设计毕业设计论文
毕业设计(论文)
(本科生)
基于单片机的防盗报警系统的设计
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
基于单片机的防盗报警系统的设计
摘要
随着信息技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高,人们对住宅的需求已从追求简单的生存空间向着追求质量、功能、服务等多重需求过渡。
本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统,以AT89C52单片机为核心,以HC-SR501人体传感模块为检测部分,实现对警情信号的采集,它的工作性能好,不易出现不报和误报现象,安全可靠。
不仅如此,它使用基于GSM模块的家庭防盗报警系统及时将报警信号传至用户自定的电话上,供用户及时得到警情,并作出处理。
文章详细介绍了家庭防盗报警系统的硬件电路和软件设计。
硬件部分利用人体红外传感模块将警情信号传入单片机系统,然后单片机系统将警情信号经过处理送显示、警铃、GSM通讯模块。
软件部分采用C语言进行编程,采用模块化设计思想。
用户也可根据家庭的实际需要方便地进行拓展。
关键词:
单片机;防盗报警系统;无线GSM通信模块;AT指令
TheDesignofTheFamilyBurglarAlarmSystem
Abstract
Withtherapiddevelopmentofinformationtechnology,aswellaspeople'slivingstandardsgreatlyimproved,people'sdemandforresidentiallivingspacefromthesimplepursuittowardthepursuitofquality,functionality,servicerequirements,suchasmultipletransition.Thisdesignistomeettheneedsofmodernresidentialburglardesignedhomeelectronicanti-theftsystem.Itisonthebasisofthepreviousalarmhasbeengreatlyimproved,mainlyforhomesecuritysystemstoAT89C52microcontrollerasthecore,toHC-SR501bodysensingmodulefordetectingpartiallyrealizethealarmsignalacquisition,itworkperformance,andlesspronetofalsepositivesnotreported,safeandreliable.Notonlythat,itusestheGSMmodulebasedhomeburglaralarmsystempromptlytransmittedtotheuser-definedalarmsignalonthephoneforusersinatimelymannerofpoliceintelligenceandmakeadeal.Thearticledetailsthehomeburglaralarmsystemhardwareandsoftwaredesign.Hardwarepartoftheuseofhumaninfraredsensormodulewillalarmsignalsintosingle-chipsystem,andthensingle-chipsystemwillsendalarmsignalafterprocessingdisplay,alarm,GSMcommunicationmodule.SoftwarecomponentsusingClanguageprogramming,modulardesign.Userscanalsoaccordingtotheactualneedsofthefamilyeasilyexpand.
Keywords:
Singlechipmicrocontroller;Guardagainsttheftandalarmsystem;WirelessGSMteleconmmunicationmodule;ATinstrucio
1绪论
1.1选择课题的意义及目的
在现代化高速发展的今天,人们的安保意识越来越高,同时伴随着超大规模集成电路、单片机技术、通讯技术的迅猛发展,利用单片机及其外围芯片完成自动报警已经成为一种发展趋势。
他不仅有体积小、安装简便、功能种类繁多等特点、而且实用价值和性价比相对较高,因此有很大的前景及发展空间。
为了弥补现代家用报警器上的明显不足之处,提高报警器的功能。
在现行产品的基础之上研制出新一代家用防盗报警器,这对于保护现代社会公民的生命财产安全,提高公安等有关部门的快速反应能里有着不可限量的重要价值。
为了满足现代住宅的防盗需求从而映射出本设计所述的家庭式电子防盗系统。
他照比普通的防盗器有着很大的提高和改进,适用于各个家庭的防盗系统中,而且照比普通的防盗器,它更安全可靠,不易出现误报、错报等现象。
不仅如此,它使用基于GSM模块的家庭防盗报警系统及时将报警信号传至用户自定的电话上,供用户及时得到警情,并作出处理。
用户也可根据家庭的实际需要方便地进行拓展。
1.2防盗报警系统的构成
防盗报警系统是物理或电子技术,自动探测发生在武装侵入,报警信号的监控区域,并提示发生区域网站值班报警,显示可能采取对策的系统。
防盗报警系统是一个重要的工具防止抢劫,盗窃和其他突发事件。
一旦紧急情况发生时,通过声光报警信号可准确显示现场的安保控制中心,因此迅速采取应急措施。
防盗报警系统和门禁系统,闭路电视监控系统,访客对讲系统和电子巡更系统共同构成一个安全系统
防盗报警系统通常由探测器(也称为防盗报警),传输信道和报警控制三个部分。
图1.1报警探测器是由传感器和信号处理用于检测入侵者的入侵,装置由电子和机械部件的关键是防盗报警系统和传感器报警探测器的核心元件。
使用传感器的不同原理可以构造不同类型,不同的用途,警报检测装置,以检测不同的目的。
图1.1报警系统构成图
1.3防盗报警器的分类
1不同类型的报警探测器,根据分类的工作原理,还有红外报警探测器,微波报警探测器,被动红外/微波报警探测器,玻璃破碎报警探测器,振动报警探测器,超声波报警探测器,激光报警探测器,磁开关报警探测器,开关报警探测器,视频移动侦测报警,声音探测器。
2报警探测器按工作方式可分为主动式报警探测器和被动式报警探测器。
3报警探测器按探测范围的不同又可分为点控报警探测器、线控报警探测器、面控报警探测器和空间防范报警探测器。
4按是否需要电源可分为有源防盗探测器和无源防盗探测器。
5从防盗探测器与报警主机(后端处理器)的连接方式可分有线与无线。
防盗报警器除了按以上五个方式分类以外,还有很多的划分的方式。
为了满足不同的安全防范要求,需要我们在实际应用中合理的选择不同类型的报警探测器。
在各种各样的智能建筑和普通建筑物中有各种各样的防范目的和要求,根据场所的自身情况来选择合适的报警探测器,以达到保证各个场所的安全防范要求。
1.4家庭防盗报警系统研究方法
该系统的功能要求,并考虑了产品的价格,系统的整体设计。
该方案采用模块化设计,方便系统调试和用户使用;硬件设计:
包括芯片选择,芯片的选择的功能,芯片外围电路的合理设计。
MCU的选择,设计主机电路的主要内容,选择传感器,报警电路设计。
1.5家庭防盗报警的发展现状及趋势
随着通信技术的发展,各大通讯服务的日益增强使得报警信息可以通达到更远的地方,电话成为了报警通讯的主要手段。
而此后自动拨号系统的出现以及电话普及到千家万户,更使得通过电话线报警的方式得到了前所未有的发展。
从防盗报警系统的发展历史中可以看出,数字化、无线化、集成化、是防盗报警系统技术的发展趋势,在这三大技术发展趋势的基础上,可以实现人们对系统稳定性、功能的多样性、外观的美观性、设计的智能性、按需求的可扩展性以及有强大的联网功能的现代化的生活要求。
数字化、无线化、集成化是防盗报警系统技术的发展趋势。
由此不难发现防盗报警的技术发展趋势是:
更稳定/可靠、更多样的功能、更精美、小巧的外观、更智能化的设计、更强大的联网功能、更方便的扩展性。
以上都是建立在数字化、无线化、集成化等核心技术的基础之上。
1.6家庭防盗报警应用领域
基于GSM模块的家庭防盗报警系统利用无线报警探头或传感器等作为报警终端,免去了电缆的束缚,改善了屋内的环境,对于系统的施工也提供了很大的方便。
而且由于GSM模块的特性,能实现一点与多点之间的信息交流,使得整个报警过程更加可靠隐蔽。
现在基于GSM模块的报警器得到了迅速的发展,不仅在居家安全领域,在其他领域,如医疗监护、工业生产、商业活动,甚至是在科学实验等领域都得到很好的应用。
2总体方案设计
2.1系统的功能要求
根据实际要求,本毕业设计课题技术要求:
(1)应用场合:
家庭防盗报警;
(2)采用热释电红外传感器,一旦发现有人入室行窃,应发出声、光报警,并能显示出出事地点;
(3)预留相应接口,以适应用户拓展的需求;
(4)成本应控制在适合家用。
最终实现:
当有小偷进入室内感应范围时,检测部分产生信号,输入单片机,经过单片机处理,将警情通过通讯模块送达用户手机上。
整个设计过程包括硬件电路的设计,软件的编程,系统的调试,调试通过后,固化程序。
2.2家庭防盗报警系统方案设计
2.2.1方案论证
为了实现可以及时报警的功能,把报警器的处理核心用单片机来运作,检测信号通过传感器送入单片机,再经过单片机的处理将信号送入通讯模块,其结果通过短信形式显示在用户手机上。
先用如下两种系统方案设计。
第一种方案,利用热释电红外传感器进行警情信号的检测,经过单片机的处理,通过有线通讯模块向用户报警。
方案如下图2.1所示。
图2.1方案一
第二种方案,利用数字传感器进行测速,经过单片机的计算处理之后,通过显示电路显示出速度和里程值。
方案如下图2.2所示。
图2.2方案二
对比方案一与方案二,通常的报警模块有有线电话通知和无线通讯两个方式,本系统采用无线通讯有以下两个优点:
1相较于有线通讯模块的安全性方面,无线通讯综合了计算机处理技术、信号发送与传输技术等方面的研究成果,保密性与通话质量都较好,另外还提供语音和数据的传输服务,特别是传输的距离不受限制;
2对于防盗报警部分,无线模块可放到比较隐蔽的地方,免于非法入室者剪掉传输数据线,破坏报警模块的工作。
综上所述,方案二比方案一更加安全、可靠,所以本系统采用方案二进行设计。
2.2.2总体设计方案
依据我国住宅建设的实际情况并参照国内外相关技术的发展情况开发设计智能住宅安防报警系统,并在经济性和可靠性上做充足的考虑。
系统组成框图如图2.3所示,根据系统拟达到的总体功能,将其划分为以下功能模块:
电源电路,热释电红外传感器电路、警铃电路、LED电路、TC35通信电路等。
图2.3系统组成框图
在一些用户家里需要防范的部位安装红外探测器。
当开机时,一旦有情况发生,报警探测器立即向用户端主机发出信号,接到信号后,自动报警主机立即进行确认,确认无误后,进行处理,同时显示入侵的地点,并做出相应的提醒。
2.3硬件选型
2.3.1单片机的选择
现在市场上有各种各样的报警器,通过对它们进行分析比较,根据产品的功能要求和产品的性价比,决定采取由单片机为主控芯片进行总体方案设计。
短单片机SCM,是一个典型的嵌入式微控制器(微控制器单元)的单芯片。
英文字母的缩写通常用MCU单片机,单片机也称为单片微控制器,它不是完成的芯片的逻辑功能,但计算机系统集成到一个芯片。
单片机由运算器,控制器,存储器,输入和输出设备,一个微型计算机(最小系统),和计算机的等效相比缺少一个单芯片的外围设备【1】。
说起:
一个芯片到计算机。
它的体积小,重量轻,价格低,学习,应用和提供的条件设施的发展进行了总结。
同时,学习使用单片机是了解的原理和结构的最佳选择。
这是第一次在工业控制中使用。
(一)单片机的特点
所谓单片机就是一块芯片上集成了CPU、ROM、RAM、定时/计数器和多种I/O接口电路等而具有一定规模的微型计算机【2】。
单片机与通用微型计算机相比较,它在硬件结构、指令设置上均有其独到之处,主要特点如下:
(1)单片机中的存储器ROM和RAM是严格分工的。
(2)采用面向控制的指令系统。
(3)单片机的I/O引脚通常是多功能的。
由于单片机机芯上引脚有限,为了解决实际引脚和需要的信号线数的矛盾,采用了引脚功能复用的方法,引脚处于何种功能,可由指令来设置或由机器状态来区分。
(4)系列齐全,功能扩展性强。
(5)单片机的功能是通用的。
单片机虽然主要是作控制器用,但是功能上还是通用的,可以像一般微处理器那样广泛地应用在各个方面。
(二)单片机的应用
单片机有如下几方面的优点:
(1)体积小、成本低、运用灵活、易于产品化,它能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器,做到机电仪一体化;
(2)面向控制,能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务,因而能获得最佳的性能价格比;
(3)抗干扰能力强,有这其他机种无法比拟的抗干扰能力,可以适应大多数的温度范围,同时在各种恶劣的环境下依然可以正常有效的工作。
(4)可以方便地实现多机和分布式控制,大幅度提高整个控制系统的效率【3】。
单片机的应用范围十分广泛,下面仅列举一些典型的应用领域。
(1)工业控制:
数控机床,温度控制,可编程顺序控制,电机控制,工业机器人,智能传感器。
离散与连续过程控制;
(2)仪器仪表:
智能仪器,医疗器械,液体和气体色谱仪,数字示波器;
(3)电讯技术:
调制解调器,声象处理,数字滤波,智能线路运行控制;
(4)办公自动化和计算机外部设备:
图形终端机,传真机,复印机,绘图仪,磁盘/磁带机,智能终端机;
(5)导航与控制:
导弹控制,鱼雷制导,智能武器装置,航天导航系统;
(6)汽车与节能:
点火控制,变速控制,防滑车控制,排气控制,最佳燃料控制,计费器,交通控制;
(7)商用产品:
自动售货机,电子收款机,电子秤,银行计统机;
(8)家用电器:
微波炉,电视机,录像机,音响设备,游戏机。
2.2.2检测部分的模块选择
随着科技的发展和进步,家庭防盗的传感器比比皆是,有人体热释电传感器、门磁传感器、振动位移传感器等等。
由于本系统既要满足可靠的探测需求,同时还要在经济和安装上做到实惠方便,所以本系统采用人体热释电红外传感器来完成防盗监测。
一旦盗贼想要从门窗进入时,人体热释电传感器能检测到人体移动的红外信号。
因此选用热释电传感器是本课题的首选。
1热释电效应
由于热电晶体天然存在的,固有内部产生的自发电极化,通常是这种类型的晶体和主体没有显示外部电场,因为导体的,这个自由电荷从极化的分布将在电动时刻偏移;绝缘子,表面电荷极化引起的杂散费用将吸引趋附于晶体表面,从而在国内外享有很高。
当的晶体的温度变化,自发极化也改变了晶体,晶体表面垂直于极化方向产生热电电荷,如果晶体的温度变化速度不够快,内部或外部的充电末期补偿和热电电荷,然后将显示电场。
这种现象晶体随温度变化的被充电热电效应。
2热释电红外传感器结构及工作原理
热释电红外传感器系统主要有光学系统、热释电红外探测头、信号滤波和放大、信号处理电路等几部分组成。
其组成框图如图2.4所示。
图2.4热释电红外传感器系统组成框图
红外热释电处理芯片BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路,具有较高性能的传感信号处理能力,它配以热释电红外传感器和少量外围元器件构成被动式热释电红外开关,能自动快速开启报警装置。
由于红外热释电传感器只对不断快速变化的红外信号才敏感,而自然界的红外信号一般都是缓慢变化或者是不变的,因此探头部分需要一个能对红外辐射进行调制的装置,本课题所使用的菲涅尔透镜。
由于菲涅尔透镜采用了特殊的光学透镜组合,因此能在探测器前方产生一个交变的场区,即产生了一个交替变化的“盲区”和“有效区”。
这样,外部目标的红外辐射通过菲涅尔透镜照射到敏感单元上的将会是交变的红外辐射,当这个交变的红外信号照射到探测器晶体上面,晶体的温度会发生变化,从而引起自发极化强度的变化,晶
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