基于51单片机的防盗报警系统设计和实现 计算机专业.docx

基于51单片机的防盗报警系统    目  录 第一章 绪论...... ..................................1 1.1课题背景及研究意义................................1 1.2 国内外的研究现状..................................1 1.3本文主要内容概述..................................2 第二章 总体设计方案...................................2 第三章 硬件电路设计...................................3 3.1单片机的选择 ....................................3 3.1.1单片机的主要性能...............................3 3.1.2 单片机的工作方式..........................4 3.2热释电红外传感器的介绍..........................4 3.2.1 HC-SR501工作原理..............................4 3.2.2 HC-SR501功能特点..............................5 3.2.3 HC-SR501电路图.................................6 3.3 SIM800C GSM模块简介...........................6 3.4 放大电路的设计....................................6 3.5 时钟电路的设计....................................7 3.6 复位电路的设计..................................7 3.7 发光二极管报警电路设计...........................8 3.8 声音报警电路的设计...........................9 第四章 软件程序设计...........................10 4.1主程序工作流程...........................10 4.2主函数程序....................................11 参考文献........................................16 结论.............................................17 致谢..............................................18 附录1：原理图....................................19 附录2：元器件清单.................................19 第1章 绪 论 1.1 课题背景及研究意义 随着社会的发展经济水平不断提高，人们对于个人财产、人生安全有着非常高的关注度，所以在一些家庭等场合我们就需要研发一款使用方便、结构简单可以提醒人们安全问题的解决方案。所以本设计为了满足人们的个人财产安全保护意识研发一款基于51单片机包含GSM短信提醒的智能家庭电子安全防盗设计。 1.2国内外的研究现状 目前我国虽然经济有了卓越的发展，但是对于一些中老年人而言，个人财产人生安全没有得到高度的关注而老年人当遇到人生安全问题时不能够及时发现，使得安全问题进一步扩大，甚至发展到不可收拾的地步。现在发达国家与发展中国家在这一方面还是对比非常鲜明的，例如美国、英国等一些欧美发达国家的公民对个人财产人身安全关注度是非常高、非常普及的。因此我国需要快速发展家庭智能安全报警系统。 1.2 主要内容概述 本设计主要是，以STC89C51为核心配合蜂鸣器、GSM通信模块来实现家庭安全报警。本文主要叙述了一些元器件的作用和使用方法，元器件的原理、性能。最主要的是在不同的环境下满足一系列与实践相符合的要求。在实践过程中，我们需要对哪些物品做出测试？需要用什么元器件？还有如何进行操作等这一系列的问题都会有相应的解答。接下来就是在设计的过程中，我们使用了哪种元器件，这些元器件实现的软、硬件功能。在实践过程中他们如何进行组合，软件在操作过程中是如何编写的以及最终完成的成果。 第二章 总体设计方案 （1）在本次设计中，可以将其细分为两大部分，其中，主要包含硬件设计部分，与此同时，包含软件设计部分。除此之外，本篇设计，包含数据采集模块及其GSM短信报警模块等诸多模块。 （2）在本次系统中，主要包含热释电红外传感器及其相应的单片机控制电路，与此同时，主要基于GSM短信模块及其相应的控制管理软件，实现共同组成。在其用户终端中，主要针对多样化信息，进行实时采集或者相应的处理，并且可以实现数据传送以及功能设定等相关功能。除此之外，其终端部分，主要包含中央处理器以及输出模块等多样化部分，实现共同组成。 （3）系统可实现功能。如果人们不在室内，则可以将该系统，定义为外出布防状态。在此状态下，探测器将会开展工作，如果有外人闯入，则对于热释电红外传感器而言，其将会对外人进行探测。在此期间，监测点中存在的红外探头，会将通过人体辐射形成的红外光谱，进行信号转化，从而生成相应的电信号。与此同时，经由放大电路及其相应的比较电路，传递到指定的门限开关，在此过程中，如果打开门限阀门，将可以输出TTL 电平，并且传递到单片机，此时，通过单片机进行相关处理运算，即可使执行短信报警电路开展正常工作，从而基于GSM模块，向指定的用户进行报警。 3.1单片机的选择 选择STC89C51单片机的原因有以下几点：（1）前者在后者的基础上加入了AD数字模块的转换，集成程度更高；AT89C51是老式的255位单片机。（2）前者可实现在线编程，而后者必须通过编程器才能完成编程。（3）前者具有6T模式，运行处理速度更快；AT89C51是12T模式，处理速度相对较慢些。（4）对于前者而言，其实际程序空间范围如下：4k-64k，在此范围中，相关用户具备相对广阔的选择空间，然而，对于后者而言，仅仅为4k。 3.1.1 STC89C51单片机的主要性能 对于STC89C51单片机而言，其不仅具备8k字节可编程Flash存储器、全程静音、口线、8个中断源以及掉电后终断可唤醒等诸多功能，与此同时，具备1000次擦写周期、32个可编程I/O、316位计数器、看门狗定时器及其相应的掉电标识符等诸多功能。 3.1.2 STC89C51单片机的工作方式 对于单片机而言，其在进行实际工作时，主要基于冯·诺依曼计算机的工作原理，主要包含程序存储，与此同时，包含程序控制。其中，对于存储程序而言，需要人们将预先设置成功的程序，及其实际运行过程中需要的相关数据，基于特定的方式，在计算机内部的存储器中，实现输入和存储。对于程序控制而言，其主要代表计算机可以针对程序中涉及到的相关指令，进行依次提取，并进行更深层次的细致分析。 通常情况下，对于单片机而言，其具体工作方式不仅包含复位、掉电保护、编程、加密等相关方式，与此同时，包含程序执行、低功耗、校验等诸多方式。 3.2热释电红外传感器的介绍 在此类传感器中，主要以红外线技术为基础，而构建的自动控制模块。实际上，其主要选择德国LHI778探头设计，具备相对较高的实际灵敏度及其可靠性，能够在超低电压环境下进行工作，故此，其广泛应用于多样化自动感应电气设备。 3.2.1 HC-SR501传感器工作原理 传感器会基于人体恒温的3737摄氏度，发射出波长恒定于10UM的红外线。对于被动式红外探头而言，其主要基于此类红外线，实现正常工作。在经由身体发出的此类红外线中，基于菲涅耳滤光片，可以对其进行增强，从而使其聚焦于红外感应源。一般情况下，红外感应源主要选择热释电原件，这是由于，此类元件，一旦接收到人体温度，就会立即失去电平衡，并且向外放电，从而经由相关电路检测，形成相应的报警信号。 3.2.2 HC-SR501的功能特点 1、全自动感应:如果人类处于具体感应范围中，将会实时输出高电平；同理，如果人类离开具体感应范围中，将会进行自动延时，与此同时，关闭输出高电平，改为实时输出低电平。 2、光敏控制：光线强时，将不感应。 3、温度补偿：如果实际环境温度，高达30～32℃的范围，则其实际探测距离将会变短，即所谓的温度补偿。 4、两种触发方式：能够实现跳线选择。 a、不可重复触发方式:如果传感器，已经通过感应，并且持续输出高电平时，则当延时结束后，将会自动改为实时输出低电平; b、可重复触发方式：如果传感器，已经通过感应，并且持续输出高电平时，则当延时过程中，假设人类依然在实际感应范围内，处于活动状态，则将会持续输出高电平，直到人类离开实际感应范围内，才会当延时结束后，自动改为实时输出低电平。 5、具有感应封锁时间：对于感应模块而言，当其感应输出过程结束后，可以添设相应的封锁时间段，在此时间段中，感应器不再工作。对于此类功能而言，其能够支持“感应输出时间”及其相应的“封锁时间”，进行一定的间隔工作，从而切实避免当进行负载切换时造成的诸多干扰。 6、工作电压范围：通常情况下，对于默认工作电压而言，其需要处于DC4.5V-20V的范围内。 7、微功耗:对于静态电流而言，其一般低于50微安，适用于实现干电池供电的多样化自动控制产品。 8、输出高电平信号：基于此，能够实现与多样化电路之间，进行便捷对接。 3.2.3 HC-SR501电路图 3.3 SIM800C短信模块简介 对于SIM800C短信模块而言，其本质为四频GPRS模块，主要呈现为城堡孔封装的具体形式。实际上，其具备相对稳定的实际性能，并且伴随着相对较高的性价比，可以切实满足多样化用户的实际需求。在此模块中，其实际工作频率具体如下：GSM 850/900/1800/1900MHz，其实际功耗相对较低；除此之外，其实际尺寸具体如下：17.6*15.7*2.3mm，能够切实满足多样化产品的实际设计需求。 3.4放大电路的设计 在本系统中，放大电路示意图，详见下图，其中，vi主要代表输入电压信号，v0主要代表通过放大之后的实际输出电压信号。 放大电路图 3.5时钟电路的设计 对于XTAL1而言，其主要代表反向放大器的实际输入端，与此同时，XTAL2主要代表反向放大器的实际输出端。实际上，在此类反向放大器中，能够配置相应的片内振荡器。然而，如果选择应用外部时钟源驱动器件，则将不能连接XTAL2。 对于单位机器周期而言，其主要包含6个状态周期，然而，对于单位状态周期而言，将涉及到2个振荡周期。故此。对于一个完整的机器周期来说，应该具备12个振荡周期，通常情况下，当外接石英晶体振荡器时，其实际振荡频率大约为12MHZ，与此同时，其实际振荡周期大约为1/12us，故此，对于一个完整的机器周期来说，应该为1us，详如下图。 时钟电路图 3.6复位电路图 一般情况下，对于复位方法而言，可以将其细分为两种，其中，主要包含上电自动复位具体方法，与此同时，包含外部按键手动复位具体方法。事实上，当单片机经由时钟电路，通过RESET端，只需要持续输出2个机器周期的高电平，就能够实现复位操作。例如：如果实际晶振频率满足12MHz，在此情况下，复位信号的实际持续时间，需要高于2us。在本次设计中，主要选择外部手动按键复位电路。详见下图。 复位电路图 3.7发光二极管报警电路设计 在本次设计中，主要基于四个发光二极管，将其与电阻之间，实现紧密连接，与此同时，将其与单片机内部的RXD引脚，实现紧密连接，