基于單片機的室內防盜系統畢業(yè)設計

1、<p>　　室內防盜智能控制系統設計</p><p>　　學生姓名： </p><p>　　專業(yè)班級： 08電氣一班 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　完稿日期： 2011-1-27 </p><p>&

2、lt;b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 緒論……………………………………………………………………………1</p><p>　　第二章 應用元件的介紹……………………………………………………………2</p><p>　　2．1 熱釋電傳感器的紅外輻射與紅外探測的原理結構……………………………2</p><p&g

3、t;　　2．2 紅外測溫原理……………………………………………………………………2</p><p>　　2．3 熱釋紅外傳感器的結構…………………………………………………………3</p><p>　　2．4 菲涅爾透鏡………………………………………………………………………5</p><p>　　第三章 總體電路設計…………………………………………………………………6

4、</p><p>　　3．1系統組成…………………………………………………………………………6</p><p>　　3．2 單片機系統 ………………………………………………………………………7</p><p>　　3．3 熱釋電傳感器的基本電路分析及設計………………………………………8</p><p>　　3.3.1 高低通放大器………………

5、………………………………………………8</p><p>　　3.3.2 電壓比較器……………………………………………………………………9</p><p>　　3.3.3開關電路…………………………………………………………………………10</p><p>　　3.3.4延時電路…………………………………………………………………………10</p><

6、p>　　3．4執(zhí)行電路……………………………………………………………………………10</p><p>　　3．5鍵盤控制電路設計…………………………………………………………………10</p><p>　　3．6 LED路設計…………………………………………………………………………12</p><p>　　第四章 軟件設計……………………………………………………

7、…………………14</p><p>　　4．1 主控程序……………………………………………………………………………15</p><p>　　4．2 鍵盤掃描程序………………………………………………………………………16</p><p>　　4．3 動態(tài)顯示程序設計…………………………………………………………………17</p><p>　　4．

8、4 系統的總程序………………………………………………………………………18</p><p>　　第五章 系統的測試分析………………………………………………………………21</p><p>　　5．1 測試設備……………………………………………………………………………21</p><p>　　5．2 測試方法……………………………………………………………………………2

9、1</p><p>　　5．3 功能測試……………………………………………………………………………21</p><p>　　5．4 指標測試及結果分析……………………………………………………………21</p><p>　　第六章 本設計的功能及使用環(huán)境…………………………………………………24</p><p>　　6.1 本設計的功能…………

10、……………………………………………………………24</p><p>　　6.2 本設計使用環(huán)境……………………………………………………………………24</p><p>　　結論………………………………………………………………………………………25</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………………25參 考 文 獻………………

11、……………………………………………………………26</p><p>　　附錄1……………………………………………………………………………………27</p><p>　　附錄2……………………………………………………………………………………28</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會經濟

12、的日益發(fā)展，防盜成了人們越來越關心的問題。鐵門鐵窗等已經不能給人們帶來太多的安全感，社會對報警器材的需求日益迫切。智能防盜系統，是以保障安全為目的建立起來的技術防范系統。他包括以現代物理和電子技術及時發(fā)現侵進入破壞行為、產生聲光報警阻嚇罪犯以及提醒值班人員采取恰當的防范措施。</p><p>　　室內防盜智能控制系統作為一種新型的電子防盜設備廣泛應用于家庭住宅區(qū)。目前市面上所擁有的家庭電子防盜報警器，只能用于單一

13、的住宅，不利于統一管理，而且也不能滿足現代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很有必要對家庭電子防盜器進一步完善和提高。</p><p>　　這是一種基于單片機信號處理技術的防盜檢測器的軟硬件設計方法。應用該方法設計的系統在反應速度、誤報率、漏報率以及抗干擾能力方面都具有較好性能。本系統利用熱釋電紅外傳感器的紅外輻射與紅外探測的原理，設計的新型探測器，測量范圍廣, 響應速度快, 靈敏度高，抗干擾能力強，安全可靠 。并采用單片機

14、89C51作為人體探測系統的核心，以熱釋電紅外線為數據采集部件，經過比較放大之后，輸入單片機進行數據判斷及處理。當檢測到有被測物體進入測量范圍時，系統自動發(fā)出聲光報警信號，等待一段延遲時間后自動消除報警信號，并可手動解除報警信號。當有主人在家系統無需報警時,可開啟樓道燈控制系統，即傳感器探測到有人經過時照明燈亮,等待一段延遲時間后自動熄滅,并可手動來控制延遲時間的長短。系統的另外一個功能是檢測人數及最大容量人數控制，當探測頭探測到有人經

15、過時,系統自動計數加一，并可以通過鍵盤控制最大容量人數，如果探測到的人數超過最大容量人數時則發(fā)出自動報警信號，并通過LED顯示檢測到的人數與最大容量報警人數。系統使用單片機與PC機通信原理，把采集到的數據傳輸給計算機統一處理。</p><p>　　關鍵詞: 熱釋電傳感器 單片機 聲光報警 鍵控</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

16、;<p>　　隨著社會的不斷進步和科學技術、經濟的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，人們私有財產也不斷地增多，因而也對防盜措施提出了新的要求。</p><p>　　從現代人們住宅發(fā)展的趨勢來看，現代人們住宅主要是向群體花園式住宅區(qū)發(fā)展，向高空中發(fā)展，一般都是一個住宅區(qū)有幾棟至幾十棟以上，但目前市面上所擁有的家庭電子防盜報警器，只能用于單一的住宅單元，不利于統一管理，而且也不能滿足現代住宅區(qū)的發(fā)展

17、要求，所以很有必要對家庭電子防盜報警器進一步完善和提高。</p><p>　　本設計就是為了滿足現代住宅防盜的需要而設計的家庭式電子防盜系統。它在以前的防盜器基礎上進行了很大的改進，不但可以用于單一的住宅區(qū)，也可以規(guī)模用于比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜系統，它的工作性能好，不易出現不報和誤報現象，安全可靠。不僅如此，它使用了單片機做信號處理器，這樣有利于與計算機相連接，利用計算機統一管理，使整個小區(qū)的住戶基本情況、資料等

18、在計算機內存儲起來，方便來訪人的查詢和保安人員的統一管理。</p><p>　　目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點：（一）壓力觸發(fā)式防盜報警器由于壓力板式安裝在墊子內，當主機停止工作，主人在家走動時，都很容易失報和誤報，其可靠性低。（二）開關式電子防盜報警器一般只有一個定點，有效范圍小，而且各種開關也易壞，失報

19、和誤報率就高，不可靠。（三）遮光式觸發(fā)防盜報警器在受到太陽光照射就會引起誤報，同時如果由于風吹窗簾的擺動等遮住了光也會引起誤報，所以這種報警器的可靠性也不高。再者，就閉路監(jiān)控電路防盜系統而言：它的安裝線路復雜，而且技術要求比較高，價格也比較昂貴，不利于廣泛利用。</p><p>　　綜合以上報警器的不足，本系統采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、靈敏度高

20、、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現。同時它的信號經過單片機系統處理后利于跟PC機通信，便于多用戶統一管理。</p><p>　　第二章 應用元件的介紹</p><p>　　2．1 熱釋電傳感器的紅外輻射與紅外探測的原理結構</p><p>　　熱釋電傳感器是利用紅外輻射與紅外測溫的原理來探測的,紅外測溫屬非接觸式測溫，是測溫技術中的主要手段，其特點是測溫

21、范圍廣，響應速度快和不明顯破壞被測對象溫度場，因而廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、交通等領域。</p><p>　　非接觸紅外測溫有以下幾點優(yōu)點：</p><p>　?。?）測量不干擾被測溫場，不影響溫場分布，從而具有較高的測溫準確度。</p><p><b>　?。?）測溫范圍寬。</b></p><p>　　（3）探測器的響應

22、時間短，反應速度快，易于快速與動態(tài)測量。</p><p>　　（4）不必接觸被測物體，操作方便。</p><p>　　（5）可以確定微小目標的溫度。</p><p>　　非接觸測溫技術的意義是顯而易見的。隨著工農業(yè)、國防事業(yè)、醫(yī)學的發(fā)展，對溫度測量越來越迫切。在某些場合，溫度測量逐步上升為主要矛盾，引起了各方面的普遍重視。</p><p>　

23、　通常將電磁波譜間隔在0.76～1000μm的區(qū)域稱為紅外光譜區(qū)，紅外傳感器是一種新型的傳感器，能夠探測物體輻射的紅外線。</p><p>　　熱釋電元件的工作原理是基于熱釋電效應，即在強電介質溫度變化ΔP的自然極化的存在，此時傳感器有電信號輸出，晶體的這種性質被稱為熱釋電極或熱釋電效應。</p><p>　　有些熱釋電晶體，他們的自發(fā)極化方向能用外電場來改變，這些晶體稱作熱釋電——鐵電體

24、。例如：LiTaO2(鉭酸鋰)、BaTi O2(鈦酸鋇)和TGS（硫酸三甘酞）等。為了使傳感器能夠長期穩(wěn)定地工作，提高靈敏度，增強抗干擾能力，這里選用了TGS晶體制作的雙型探測器</p><p>　　2．2 紅外測溫原理</p><p>　　紅外測溫是通過探測物體表面發(fā)射的能量來測量其溫度，由物理學可知，處于絕對溫度（－273.15℃）以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計測量其中

25、與溫度有關波長范圍內的熱能，并將其轉換與溫度成比例的電信號，由此測出其溫度。</p><p>　　據斯蒂芬－波茲曼常數，絕對黑體其溫度T于與輻射能之間的關系為：</p><p>　　其中：σ為蒂芬－波茲曼常數，其值為5.6697×10-12 w/cm2 ，k4 為黑體的溫度；E0 為黑體輻射能。</p><p>　　實際中大多數物體為非黑體，其熱輻射公式

26、為：</p><p><b>　　E=εE0</b></p><p>　　其中：E為物體在一定溫度下的輻射能力；E0 為與E在同一溫度下的黑體輻射能力; ε為黑度系數，表示物體的發(fā)射能力接近黑體的情況，其值在0～1之間。</p><p>　　由（2）可知，任何物體只要溫度不是絕對零度都不斷地發(fā)射紅外輻射，物體的溫度越高，輻射的功率就越大，只要知

27、道物體的溫度和它的比輻射率，就可算出它所發(fā)射的輻射功率。所以如果能量出物體的輻射功率，則可確定它的溫度。</p><p>　　2．3 熱釋紅外傳感器的結構</p><p>　　紅外探測器是紅外熱釋傳感器的重要組成部分。它可以分成熱釋電探測器和光子探測器兩大類：其中，熱釋電探測器是電效應工作的探測器，其響應速度雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應寬、工作頻率寬，靈敏度與波長無關，因

28、此其應用領域廣，容易使用。常用的熱釋電探測器如：LiTaO2(鉭酸鋰) 探測器、BaTi O2(鈦酸鋇) 探測器和TGS（硫酸三甘酞）探測器等。</p><p>　　如圖1為熱釋電紅外傳感器的結構圖、電路圖。傳感器的敏感元為PZT，在上下兩面做上電極，并在表面加一層黑色氧化膜以提高其轉化效率。它的等效電路是一個在負載電阻上并聯一個電容的電流發(fā)生器，其輸出阻抗極高，而輸出電壓信號又極其微弱，故在管內附有JFET及厚

29、膜電阻，以達到阻抗變目的。在管殼的頂部設有慮光鏡（TO－5封裝）。</p><p>　　熱釋電體的自發(fā)極化強度與溫度有關。隨著溫度升高，自發(fā)極化強度下降。溫度升高到Tc時，自極化消失，此溫度稱為居里溫度。溫度超過居里溫度，鐵電體發(fā)生變化，從極化晶體變?yōu)榉菢O化晶體，極化強度變?yōu)榱恪?lt;/p><p>　　由于自發(fā)極化，在與極化軸相垂直的晶體兩外表面上出現正負極化強度。但是這些面束縛電荷常常被晶

30、體內部或外部的電荷所中和，因而顯示不出來。因此不能在靜態(tài)條件下測量自發(fā)極化，但是自由電荷和面束縛電荷所需的時間很長，因晶體自發(fā)極化的弛豫時間很短，約10－12s，因此當晶體經受一定頻率的溫度變化時其體內的自由電荷和外部雜散電荷便來不及中和變化著的面束縛電荷，因此可在動態(tài)條件下測量自發(fā)極化。</p><p>　　如果在熱釋電晶體沿極化軸的端面裝上電極，那么自發(fā)極化在電極上感應的電荷量為： Q

31、=APS</p><p>　　當紅外輻射照射時，熱釋電晶體溫度升高，自發(fā)極化電晶體溫度升高，自發(fā)極化強度降低，因此電極表面上感應電荷減少，這相當于“釋放”了一部分電荷，因此稱之為熱釋電現象。如圖2所示的電路連接負載，則在紅外輻射時，就有電流流過負載經放大后成為輸出信號。</p><p>　　若沒有經過調制的紅外輻射熱釋電晶體，使溫度升高到一個新的平衡值，那么電極表面的感應電荷也變化到新的平

32、衡值，不再“釋放”電荷，也就不再輸出信號。因此，熱釋電探測器與其他熱釋探測器不同，它只存在溫度升降的過程中才有信號輸出。所以利用熱釋電探測器探測的紅外輻射必須經過調制。</p><p>　　如果用調制頻率為f的紅外線照射熱釋電晶體，則晶體的溫度自發(fā)極化強度（PS）及其引起的面束縛作電荷密度均以頻率f作周期變化。如果1/f小于自由電荷中和面束縛電荷所需要的時間，那么在垂直于PS的晶體的兩個端面之間就會產生開路電壓。

33、如果用負載電阻Rg把兩個電極連接起來，就會有熱釋電電流Is 通過負載。熱釋電晶體自發(fā)極化強度隨溫度變化，使電極表面感應電荷發(fā)生變化，其等效電路如圖3所示。</p><p>　　電流源的電流強度為Is為： </p><p>　　式中:p一自發(fā)極化強度對溫度變化率，稱為熱釋電系數，</p><p><b>　　2．4 菲涅爾透鏡</b></p

34、><p>　　目前人體驗知系統中的光調制器一般都采用多元陣列式菲涅爾透鏡，它起到紅外輻射收集器和調制器的雙重作用。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使用才能發(fā)揮最大作用。加裝菲涅爾透鏡可使傳感器的探測半徑從不足2m提高到至少8m范圍。菲涅爾透鏡實際是一個透鏡組，每個單元一般都只有一個不大的視場，且相鄰的視場既不連續(xù)，也不交叉，都相隔一個盲區(qū)(如圖4所示)。這樣，當人體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內運動時，人體輻射的

35、紅外線通過菲涅爾透鏡傳到傳感器上，形成一個不斷交替變化的盲區(qū)和亮區(qū)，使得敏感單元的溫度不斷變化，傳感器從而輸出信號，或者說，人體在監(jiān)控范圍內活動時，進人一個視場后，又走出這個視場，再進人另一視場對傳感器而言，相當于一會兒看到人，一會兒又看不到人，人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度，使之有一個又一個相應的電信號。</p><p>　　菲涅爾透鏡不僅可以形成亮區(qū)和盲區(qū)，</p><p>　　

36、而且還有聚焦作用，其焦距一般在5cm左右</p><p>　　菲涅爾透鏡一般由聚乙烯塑料片制成，呈乳</p><p><b>　　白色半透明狀。</b></p><p>　　需要說明的是:在每次接通電源時，傳感</p><p>　　器要有幾秒到十幾秒的“預熱”時間，在這</p><p>　　段時期

37、內該傳感器不起作用。</p><p>　　第三章 總體電路設計</p><p><b>　　3．1系統組成</b></p><p>　　系統組成如圖5所示。整個系統是在系統軟件控制下工作的。設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經測量放大電路、比較電路送至門限開關，打開門限閥門送出下TTL電平至89C51單片機.在單片機內，

38、經軟件查詢，統計平均及識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出人侵報警狀態(tài)控制信號。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成。相應動作，當報警延遲一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號。然后通過LED顯示報警次數。同時,還可把整個系統變?yōu)樽詣娱_關燈系統,當有主人在時,可用手動解除報警功能,并且可以開啟開關燈執(zhí)行電路,在探測頭感應到有人時執(zhí)行電路執(zhí)行開燈。同時系統還可以使用在一些大型的公共場合，作為檢測人數個數和人數的最大容量控制。</p&

39、gt;<p>　　如下圖6為系統總體電路圖</p><p><b>　　3．2 單片機系統</b></p><p>　　本系統采用了89C51,由P3.4進行數據采集，并通過P0傳輸數據到LED顯示，同時用P2.2～P2.7進行動態(tài)掃描控制。鍵盤通過P1.3和P1.4控制最大報警人數。如圖7所示。</p><p>　　3．3 熱釋

40、電傳感器的基本電路分析及設計</p><p>　　3.3.1 高低通放大器</p><p>　　IC1使用廉價的通用四運放LM324,用其中兩個運放組成高、低通放大器。按圖8所示參數計算得到,第一級放大增益為:AＶ1=R6/R4=220,第二級放大增益為:AＶ2=R10/R9=270,總放大增益為:AＶ=220×270=59400=95.5dB。我們知道,在運算放大電路中,放大倍

41、數一般不宜取的太大,否則容易引起輸出端波形失真且導致電路自激振蕩。故將R6改為200ｋΩ,將R10改為1MΩ,此時的總增益為AＶ=20×100=2000=66dB,比較符合實際應用,能保證電路工作可靠。</p><p>　　3.3.2 電壓比較器</p><p>　　LM324另外兩個運放組成電壓比較檢測窗口,由R3、R5和R7、R8將高、低通放大器的⑶腳和⑸腳均設置為1/2Vc

42、c,即2.5V。當紅外傳感器檢測到人體的活動,其產生的微弱電壓信號經過放大,傳送到LM324的⑽、⒀腳時,用示波器可以檢測到峰值約為5V的正弦波,那么無論是信號的正半周還是負半周,兩個比較器中必有一個輸出為低電平,使IC2的⑵腳由高電平跳成低電平,以便控制延時電路工作。</p><p>　　而當紅外傳感器沒有檢測到人活動時,由靜態(tài)電路可知,該3V直流信號同時加到LM324的⑽、⒀腳,又知道R11、R12、R13將

43、窗口電壓上、下限設置為2.8V和2.2V,即⑼腳偏置為2.8V,⑿腳偏置為2.2V。此時,電壓比較器輸出端⑻、⒁均為低電平;而IC2的⑵腳原來經R14上拉電阻設置為高電平,則VD1、VD2都導通,將IC2的⑵腳鉗位成低電平。</p><p>　　在圖8電路中,NE555為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,⑵腳一旦有下降沿脈沖觸發(fā),則定時器就工作,③腳就輸出高電平。若沒有檢測到人體活動,而末端能輸出高電平,驅動后級的繼電器等電路單元工

44、作,電路工作屬不正常, 為了避免電路誤動作對原電路進行了修改。</p><p>　　電壓比較器部分修改后的電路如圖9所示。將兩個二極管倒個方向，在其后加一個開關三極管，以它的輸出來控制延時電路。靜態(tài)時, LM324的⑻、⒁均為低電平，開關管截止，IC2的⑵腳仍為高電平，延時電路不工作。當紅外傳感器檢測到人的活動，在輸入信號的正半周時,⒀腳的電平高于⑿腳所加的2.2V比較電壓,下比較器由⒁腳輸出低電平，VD2截止；

45、此時由于⑽腳電平高于⑼腳，比較器輸出高電平，VD1導通，其高電平使得開關管飽和導通，將IC2的⑵腳拉成低電平，致使延時電路工作。在信號負半周時，上、下比較器輸出電平剛好相反，即⑻腳輸出低電平，⒁腳輸出高電平，VD2導通?？梢?只要傳感器檢測到人體活動，無論是信號的正半周還是負半周，兩個比較器中必有一個輸出為高電平，通過開關三極管從而控制延時電路工作。</p><p><b>　　3.3.3開關電路<

46、;/b></p><p>　　如圖9所示,在比較器后加上開關管2N3904,整個電路不但工作可靠,且輸出電流大,能驅動后級的執(zhí)行電器工作。</p><p><b>　　3.3.4延時電路</b></p><p>　　延時電路IC2使用單時基電路NE555,延時時間ｔ=1.1R16×C8≈60ｓ。其作用有二。一是為自己離開檢測區(qū)時

47、提供一段非報警延遲時間；二是在自己進入檢測區(qū)后提供關斷檢測器所需的時間。延時電路工作時,輸出的高電平或接通報警器電源進行報警。同時使繼電器吸合。繼電器工作后可控制較大的繼電器以接通電燈。</p><p><b>　　3．4執(zhí)行電路</b></p><p>　　如圖10所示,當傳感器在無觸發(fā)信號輸入的靜態(tài)時保持低電平,當有檢測信號時,比較器輸出一個高電平,經過施密特觸發(fā)

48、器變?yōu)榈碗娖絹碛|發(fā)后級的555延遲電路，延遲電路后的三極管飽和導通,發(fā)射極變?yōu)楦唠娖?繼電器動作,常開開關吸合,照明燈接通電源后亮。</p><p>　　3．5鍵盤控制電路設計</p><p>　　本系統中鍵盤控制主要是對最大容量報警人數進行設置，系統的初始化對最大容量報警人數進行了設置，所以外部鍵盤按鈕只需用兩個按鍵分別進行加減設置。鍵盤按鈕與單片機的接口電路如圖11：</p>

49、;<p>　　鍵盤電路中每個按鈕都是一個常開開關電路，當按鈕未被按下時，P1.3--P1.4口輸入為高電平，當按鈕按下時，P1.0—P1.3口輸入為低電平。通常的按鈕所用開關為機械彈性開關，當機械觸點斷開、閉合時，電壓信號波形如圖12所示。由于機械觸點的彈性作用，一個按鈕開關在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時夜不會一下子斷開。因而在斷開與閉合的瞬間均伴隨有一連串的抖動，如圖12所示。抖動的時間長短由按鈕的機械特性決定，一

50、般為5—10ms。按鈕的穩(wěn)定閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵動作所決定的，一般為零點幾秒至數秒。</p><p>　　鍵抖動會引起一次按鍵誤讀多次，為了確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動，在鍵閉合穩(wěn)定時取鍵狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。按鈕的抖動，可用硬件或軟件兩種方法消除。本系統采用了軟件消除抖動的方法。</p><p>　　3．6 LED路設計</

51、p><p>　　單片機應用系統中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED（Light Emitting Diode），近年也有配置CRT顯示器的。LED顯示器價廉、配置靈活，與單片機接口方便；后者可進行圖形顯示，但接口較復雜，正本也較高。</p><p>　　本系統只需顯示數字，不需要顯示圖形，因此選用LED顯示器。</p><p>　　在單片機中通常使用七段LE

52、D，構成字型“8”，另外還有一個小數點發(fā)光二極管以顯示數字、符號及小數點，這種顯示器有共陰和共陽兩種，如圖13所示。</p><p>　　圖13 LED數碼管</p><p>　　本系統采用了共陰極的LED,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管構成字型“8”的各個筆畫a—g，另一個小數點為dp發(fā)光二極管。當在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時

53、，該段筆畫即亮；不加電壓則暗。為了保護各段LED不被損壞，需外加限流電阻。</p><p>　　共陰極七段LED顯示數字0—F、文字、符號及小數點的編碼（a段為最低位，dp點為最高位）如表1所示。</p><p>　　表1 共陰七段LED顯示字型編碼表</p><p>　　LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。</p><p>　　本系統

54、采用了LED動態(tài)顯示方式,在多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯在一起，有一個8位I/O口控制。而共陰公共端分別由相應的I/O線控制，實現各位的分時選通。圖14所示為6位共陰極LED動態(tài)顯示接口電路。</p><p>　　圖14 LED動態(tài)顯示接口電路</p><p>　　由于所有6位段選線皆由一個I/O口控制，因此，在每一瞬間，6位LED會顯示相同的字符。要想每

55、位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點亮各位LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應字符段選碼（字型碼），而位選則控制I/O口在該顯示位送入選通電平（因為本系統選用共陰LED，故因送低電平），以保證該位顯示相應字符。如此輪流，使每位分時顯示該位應顯示字符。段選碼、位選碼每送入一次后應延時1ms來等待數碼管響應，因人眼的視覺暫留時間為0.1s(100ms),所以每位顯示的間隔不能超過20ms,并保持延

56、時一段時間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個數碼管總在亮。</p><p><b>　　第四章 軟件設計</b></p><p>　　單片機控制電路采用89C51。主要實現對人體的檢測并計數，報警，鍵盤設定最大容量報警人數速度，顯示人數及最大容量報警人數。顯著特點是用軟件簡便實現某些硬件功能。</p><p>　　本系統使用單片機匯編語言編程

57、。通過分析本系統的功能要求，系統程序可以劃分為以下幾個模塊來寫：數據采集、鍵盤控制、報警和顯示等子函數。</p><p>　　本系統的程序巧妙地利用單片機的內部定時/計數器T0來計時，每50ms中斷一次，并用該值為基準來計算時間；系統檢測到人體的信號經過比較放大之后得到標準的脈沖信號，然后輸入單片機的INT0端口，使用外部中斷的方式進行計算。</p><p><b>　　4．1

58、主控程序</b></p><p>　　主控程序主要是利用單片機內部計數器T0對所采集到的脈沖數進行累加，并存放于RAM的40H中，經過數據轉換后顯示所采集到的人數。如圖15為指控程序的流程圖。</p><p>　　4．2 鍵盤掃描程序</p><p>　　在按下某個按鍵時，被按按鍵的橫片總會有輕微的抖動，這種抖動經常會持續(xù)10ms左右時間。因此，CPU在

59、按鍵抖動期間掃描鍵盤必然會得到錯誤的行值和列值，最好的辦法是使CPU在檢測到有按下時延遲20ms再進行掃描。如圖16為鍵盤掃描流程圖。</p><p>　　4．3 動態(tài)顯示程序設計</p><p>　　顯示器的掃描，每隔1.25 ms輪流點亮一位顯示器，對每一位顯示器來說每隔6.25 ms點亮一次，點亮的時間為1.25 ms。本系統中有六位顯示器，在89C51中設置有六個顯示緩沖單元，分別

60、放置六位顯示器的顯示數據。并通過P2.2～P2.7對LED進行控制。如圖17為顯示程序流程圖。</p><p>　　圖17 動態(tài)顯示程序流程圖</p><p>　　4．4 系統的總程序</p><p><b>　　具體程序如下：</b></p><p>　　ORG 0000H </p><p>&

61、lt;b>　　SJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　MAIN：BAOJINGLED EQU P1.5</p><p>　　MOV R0，#32H ;上限</p><p>　　MOV 40H，#

62、00H ;實人數</p><p>　　MOV TMOD，#04H ;計數器初期化</p><p>　　MOV TH0，#00H</p><p>　　MOV T10，#00H</p><p>　　MOV TCON，#10H</p><p>　

63、　KEY：MOV 40H，T10 ;調入計數器數據</p><p>　　ORL P1,#18H</p><p>　　MOV A，P1 ;上限加減</p><p><b>　　PUSH A</b></p><p>　　D

64、ELAY：MOV R6，#26H</p><p>　　D1：MOV R2，#0AH</p><p>　　ACALL DIS ;調用顯示</p><p>　　D2：DJNZ R2，D2</p><p>　　DJNZ R6，D1</p><p><b>　

65、　POP A</b></p><p>　　JB ACC.4，JB1</p><p><b>　　LCALL DEL</b></p><p>　　JB ACC.4，JB1</p><p><b>　　LCALL P0F</b></p><p>　　JB1：JB AC

66、C.3，JB2</p><p><b>　　LCALL DEL</b></p><p>　　JB ACC.3，JB2</p><p><b>　　LCALL P1F</b></p><p>　　JB2：LCALL BIJIAO ;上限比較報警</p><

67、;p><b>　　SJMP KEY</b></p><p>　　DEL: MOV R4,#49H</p><p>　　D10: MOV R3,#50H</p><p>　　D20: DJNZ R3,D20</p><p>　　DJNZ R4,D10</p><p><b>　　RE

68、T</b></p><p>　　P0F: INC R0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　P1F: DEC R0</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　BIJIAO: PUSH A</p>&l

69、t;p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　CJNE A,40H,BIJIAO1</p><p><b>　　BIJIAO1:</b></p><p><b>　　POP A </b></p><p>　　JC BAOJING</p>

70、<p>　　JNC BUBAOJING</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　BAOJING:</b></p><p>　　CLR BAOJINGLED</p><p><b>　　RET </b></p><

71、;p>　　BUBAOJING:</p><p>　　SETB BAOJINGLED</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DIS :MOV A,40H</p><p>　　MOV B,#64H</p><p><b>　　DIV AB</b&

72、gt;</p><p>　　MOV P2,#0DFH</p><p>　　MOV DPTR ,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　ACALL T1</b></p&g

73、t;<p>　　MOV A,#0AH</p><p><b>　　XCH A,B </b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV P2,#0BFH</p><p>　　MOV DPTR ,#TAB</p><p>　　MO

74、VC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL T1 MOV P2,#7FH</p><p><b>　　XCH A,B</b></p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MO

75、VC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　ACALL T1</b></p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOV B,#64H</p><p><

76、b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV P2,#0FBH</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　ACALL T

77、1 </b></p><p>　　MOV A,#0AH</p><p><b>　　XCH A,B</b></p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV P2,#0F7H</p><p>　　MOV DPTR,#TAB</p&

78、gt;<p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　ACALL T1</b></p><p>　　MOV P2,#0EFH</p><p><b>　　XCH A,B</b></p

79、><p>　　MOV DPTR,#TAB</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　ACALL T1</b></p><p><b>　　RET</b></p&g

80、t;<p>　　T1:MOV R5,#01H</p><p>　　DE1:MOV R1,#0FFH</p><p>　　DE2:DJNZ R1,DE2</p><p>　　DJNZ R5,DE1</p><p><b>　　RET </b></p><p><b>　　PU

81、SH 01H </b></p><p><b>　　PUSH 05H</b></p><p><b>　　PUSH 00H</b></p><p>　　TAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,7DH,0DH,07H,7FH,6FH</p><p><b>　　PO

82、P 00H</b></p><p><b>　　POP 05H</b></p><p><b>　　POP 01H</b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　第五章 系統的測試分析</p><p><b&g

83、t;　　5．1 測試設備</b></p><p>　　秒表： 精度0.01s</p><p>　　卷尺： 精度0.01m</p><p><b>　　量角器</b></p><p><b>　　5．2 測試方法</b></p><p>　　1．首先讓

84、電路正常工作，把熱釋紅外傳感器放在一定的位置，使人體從遠處逐漸靠近探測頭，可測到的最大范圍。</p><p>　　2．在距離探測頭設定的距離，間隔一定時間內出現被測物，可測出傳感器的最小反應時間。</p><p>　　3．把探測頭置于一定的高度時，被測物由垂直最小的距離往兩邊逐漸擴大距離，測出傳感器最大測量角度。</p><p>　　4．把不同的物體放入熱釋紅外傳感

85、器的探測范圍，可知什么物體可干擾傳感器的測量。</p><p><b>　　5．3 功能測試</b></p><p>　　1．本系統可測量最大范圍為5.7米，最大角度為58°。</p><p>　　2．當檢測到被測物體時，系統可以產生聲光報警，并可使用手動鍵盤解除報警信號。</p><p>　　3．可用鍵盤設置

86、最大容量的報警人數，當檢測到的人數超過最大的容量人數時產生報警信號。</p><p>　　4．利用LED實時顯示所測人數的數量和最大容量報警人數。</p><p>　　5.當系統啟動執(zhí)行電路，有人經過時，常開開關電路會閉合，室燈變亮。</p><p>　　5．4 指標測試及結果分析</p><p>　　1．探測頭在離被測物一定的距離時，測量

87、出經過探測頭測量范圍的人數。如表2所示。</p><p>　　表2 一定距離的人數探測</p><p>　　由測量結果可知，系統的探測頭在距離被測物3m到5m的測量距離時，所測人數準確率最高。因為在熱釋傳感器反應速度一定的情況下，被測物距離傳感器距離越近時，被測物停留在傳感器的探測時間就越長，因此會產生誤判的情況。反之，被測物距離探測頭比較遠時，由于外界環(huán)境的干擾可能會產生測量不到的情況。

88、</p><p>　　2．在一定的探測距離處，每間隔1秒經過一人時，測量出經過探測頭測量范圍的人數。如表3所示。</p><p>　　表3 間隔一秒人數測量</p><p><b>　　距離</b></p><p>　　由測量結果可知，系統在離被測物距離為1m時，每間隔一秒經過一人時所測到的結果準確率最高。所測結果比實際

89、量小的原因是間隔時間比熱釋傳感器反應時間短，當傳感器還未能恢復測量狀態(tài)時被測物已經通過。</p><p>　　3．在一定的探測距離處，每間隔兩秒經過一人時，測量出經過探測頭測量范圍的人數。如表4所示。</p><p>　　表4 間隔兩秒的人數測量</p><p>　　由以上測量結果可知，當被測物出現的間隔時間比傳感器的反應時間長時，測量結果比較準確。</p&g

90、t;<p>　　4．把傳感器置于離被測物高出1.5米的地方，然后</p><p>　　往兩邊逐漸擴大距離,如圖18，測試系統是否報警。</p><p><b>　　如表5為所示。</b></p><p>　　表5 傳感器探測角度范圍</p><p>　　由以上所測結果所知，被測物的最大測量角度在</p

91、><p>　　55度到60度之間。</p><p>　　5．當不同的物體放入系統的被測范圍時，可知什么物體可干擾傳感器的測量,并且測試系統是否報警。如表6所示。</p><p>　　表6 報警功能的測試</p><p>　　由以上結論可知：由于小狗熱輻射的紅外線波長與人體熱輻射的紅外波長范圍差不多,故可以探測到小狗。一些其他一些物體，即使是發(fā)光或

92、發(fā)熱，但由于他們所發(fā)射的波長與系統紅外探測器的接收波長范圍不同，所以探測不到其他物體。</p><p>　　6．用黑紙把傳感器的探測頭包成只留直徑大約為0.5厘米的圓孔，并調節(jié)使延遲時間為0.5s，把傳感器放置在一次只能通過一人的樓梯處，測量經過的人數。如表7所示。</p><p><b>　　表7 經過人數測量</b></p><p>　　由

93、結果分析可知：由于所放位置人流量較大，并且在通過的人流中有些間隔時間少于0.5s，所以會出現所測人數稍少于實際經過人數。要克服這一點應把電路延遲時間調到最小。</p><p>　　第六章 本設計的功能及使用環(huán)境</p><p>　　6.1 本設計的功能</p><p>　　本設計的功能是由三部分組成:</p><p>　　1. 室內防盜報警功

94、能。當探測頭探測到人體時，發(fā)出聲光報警的信號，等待一段延遲時間后自動消除報警信號，并可手動解除報警信號。</p><p>　　2. 樓宇燈開關功能。傳感器探測到有人經過時，自動接通電源,照明燈變亮, 等待一段延遲時間后自動熄滅,并可調節(jié)亮燈時的延遲時間。</p><p>　　3. 檢測人數及最大容量人數控制。當探測頭探測到有人經過時，系統自動計數加一，并可以通過鍵盤控制最大容量人數，如果探

95、測到的人數超過最大容量人數時則發(fā)出自動報警信號。</p><p>　　6.2 本設計使用環(huán)境</p><p>　　由于本設計有幾種不同的功能,不同的功能時應在不同的環(huán)境下使用，以下為各功能特定的使用環(huán)境：</p><p>　　1.室內防盜報警器應安裝在室內房間的進出口處，而且應在沒主人在的時候開啟此功能，同時，為了避免產生錯報或誤報的情況，傳感器的探測頭還應安裝在離

96、室外大約5米的地方。</p><p>　　2.使用樓宇燈開關功能時，傳感器的探測頭應安裝在較少行人經過的過道處，并可按照過道的長短手動調節(jié)亮燈時的延遲時間。</p><p>　　3.在使用檢測人數及最大容量人數控制的功能時，首先要用黑紙把傳感器的探測頭包成只留直徑大約為0.5厘米的圓孔。同時探測頭還應安裝在一次只能通過一人的過道處，比如一些大型場所的檢票處或是通關口。</p>

97、<p><b>　　結論</b></p><p>　　本論文完成了軟硬件主要功能模塊的設計，為進一步設計開發(fā)及功能擴展打下了良好的基礎。整個系統主要由AT89C51芯片、熱釋電傳感器、聲光報警、鍵控組成。性能好，工作穩(wěn)定，非常適合防盜報警領域！由于時間關系和水平有限，設計中存在著一些缺陷和不足，還有待于在今后的進一步設計過程中不斷完善。</p><p>　

98、　當然智能住宅小區(qū)防盜報警監(jiān)控系統的開發(fā)是一個實踐應用性很強的課題，要使其產品化，能夠經受住實際應用的嚴格考驗，還要進行許多深入細致的工作。而且隨著科技水平的不斷提高，對智能住宅小區(qū)的智能管理系統必然會有不斷增長的要求。</p><p>　　為了提高靈敏度，減少誤報率，可以采用攝像頭作為探測頭，將采集到的信號進行圖像處理及判斷后再決定是否報警。如果系統接收到報警信號后，保安人員可以通過查詢報警記錄來確定是否真有人

99、經過。隨著人們對生活質量要求的不斷提高，智能住宅小區(qū)物業(yè)管理系統的功能也將日趨完善。在新的產品化的管理系統中，人們將會越來越多的體驗到現代生活的氣息。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在本次論文設計過程中，我的導師**老師對該論文從選題，構思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導，使我得以最終完成畢業(yè)論文設計。在學習中老師嚴謹的治學態(tài)度、

100、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，導師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。</p><p><b>　　參 考 文

101、 獻</b></p><p>　　[1]李秀忠主編，單片機應用技術，北京：人民郵電出版社 2007年12月第1版</p><p>　　[2]李朝清主編，單片機原理及接口技術，北京：北京航空航天大學出版2002年12月.</p><p>　　[3]謝自美主編，電子線路設計，武漢：華中科技大學出版社 2000年</p><p>　　[

102、4]孫傳友主編，測控系統原理與設計，北京：北京航空航空大學出版 2001年3 月.</p><p>　　[5]朱清明主編，傳感器與單片機接口及實例，北京：北京航空航天大學出版社2008年1月.</p><p><b>　　附錄1</b></p><p>　　AT89C51 DIP 40引腳說明</p><p>　　附錄二