家用防盗报警器设计

辽 宁 工 业 大 学

单片机原理及接口技术 课程设计（论文）

题目： 家用防盗报警器设计

院（系）： 电气工程学院 专业班级 学 号 学生姓名：

指导教师： （签字）

起止时刻：课程设计（论文）任务及评语

院（系）：电气工程学院 教研室：

学 号 课程设计（论文）题目 学生姓名 专业班级 家用防盗报警器设计 该报警器可对仓库、商店、住宅门窗自动监测，当门窗被开、玻璃被砸碎时，报警器发出警报声，并显示位置。报警器可检测8点（门磁和振动监测），并有课程设计（论文）任务 消音按键。 主要设计内容： 硬件电路设计： 1. CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路） 2. 门磁和振动传感器选择及接口电路设计 3. 报警电路及消音电路设计 软件设计： 第1天 查阅收集资料 第2天 总体设计方案的确定 第4天 CPU最小系统设计 第5天 门磁和振动传感器选择及接口电路设计 第6天 报警电路及消音电路设计 第7天 程序流程图设计 第8天 软件编写与调试 第9天 设计说明书完成 第10天 答辩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：成绩：平常20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

进度计划 指导教师评语及成绩

摘 要

随着物质文明和精神文明建设的慢慢深切，整个社会治安环境有了全然性的好

转。但在某些局部区域（仓库、商店、住宅等）仍然显现失盗事件，需要人们严加防范。一样的防盗系统以其独特的特点使得不适合家用。家用防盗系统除具有报警的功能，要检测破窗及破窗而入的功能。本文确实是从单片机的功能强, 体积小, 靠得住性高, 面向操纵和价钱低廉等一系列优势入手, 应用ATC51设计了一防盗报警系。

本文设计了一种单片机进行远程操纵的家庭防盗报警器,该系统能利用现有的公共网络随时实现异地监控家中的情形,而且家中发生危险情形时能及时将信息传递给主人,具有方便、平安的优势。由于该系统要紧用于多点集中检测报警, 故应能对受检测点进行巡回检测, 为避免误报警, 当检测到某点有盗情时, 该系统应延时3秒钟后再检测一次, 假设确有盗情方可报警, 并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门磁式、振动式的功能开关量传感器, 系统终端部份选用音响报警电路及数码显示电路。

关键词：C51单片机；防盗报警系统；门磁振荡电路；操纵系统

目 录

第1章 绪论 .......................................... 错误!未定义书签。

防盗报警系统概况 ................................ 错误!未定义书签。 本文研究内容 .................................... 错误!未定义书签。

第2章 CPU最小系统设计 .............................. 错误!未定义书签。

整体设计方案 .................................... 错误!未定义书签。 CPU

的选择 ....................................... 错误!未定义书签。

数据存储器扩展 .................................. 错误!未定义书签。 复位电路设计 .................................... 错误!未定义书签。 时钟电路设计 .................................... 错误!未定义书签。 CPU

最小系统图 ................................... 错误!未定义书签。

第3章 输入输出接口电路设计 .......................... 错误!未定义书签。

门磁振荡传感器的选择 ............................ 错误!未定义书签。 防盗报警检测接口电路设计 ........................ 错误!未定义书签。

A/D转换器选择 .............................................................. 错误!未定义书签。 模拟量检测接口电路图 ................................................. 错误!未定义书签。

防盗报警输出接口电路设计 ........................ 错误!未定义书签。

第4章 防盗报警系统软件设计 .......................... 错误!未定义书签。

软件实现功能综述 ................................ 错误!未定义书签。 流程图设计 ...................................... 错误!未定义书签。

主程序流程图设计 ......................................................... 错误!未定义书签。 显示及报警流程图设计 ................................................. 错误!未定义书签。

程序清单 ........................................ 错误!未定义书签。

第5章 课程设计总结 .................................. 错误!未定义书签。 参考文献 ............................................. 错误!未定义书签。

第1章 绪论

1.1 防盗报警系统概况

1．题目的意义:

随着物质文明和精神文明建设的慢慢深切，整个社会治安环境有了全然性的好转。但在某些局部区域（仓库、商店、住宅等）仍然显现失盗事件，需要人们严加防范。一样的防盗系统以其独特的特点使得不适合家用。家用防盗系统除具有报警的功能，要检测破窗及破窗而入的功能。本文确实是从单片机的功能强, 体积小, 靠得住性高, 面向操纵和价钱低廉等一系列优势入手, 应用ATC51设计了一防盗报警系统 2．应用处合:

家用防盗报警器要紧应用在常常没人在家和一些仓库、商店等地址。 3．系统功能介绍:

由于该系统要紧用于多点集中检测报警, 故应能对受检测点进行巡回检测, 为避免误报警, 当检测到某点有盗情时, 该系统应延时3秒钟后再检测一次, 假设确有盗情方可报警, 并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门磁式、振动式的功能开关量传感器, 系统终端部份选用音响报警电路及数码显示电路。

1.2 本文研究内容

本文设计了一种单片机进行远程操纵的家庭防盗报警器,该系统能利用现有的公共网络随时实现异地监控家中的情形,而且家中发生危险情形时能及时将信息传递给主人,具有方便、平安的优势。

该报警器可对仓库、商店、住宅门窗自动监测，当门窗被开、玻璃被砸碎时，报警器发出警报声，并显示位置。报警器可检测8点（门磁和振动监测），并有消音按键。

硬件电路设计有CPU最小系统设计（包括CPU选择，晶振电路，复位电路）门磁和振动传感器选择及接口电路设计和报警电路及消音电路设计。软件设计有编程程序流程图和程序清单编写。

第2章 CPU最小系统设计

2.1 整体设计方案

为完成上述系统功能，选择和设计传感器和单片机操纵电路组成防盗报警系统。此防盗报警系统能够用于宾馆、仓库、居民楼等场所，它能对监测点进行自动检测（可供32点监测），一旦显现盗情，能当即报警，并指示被盗的地址编号。该防盗报警系统具有结构简单、靠得住性高、本钱低等特点。假设改换其它的传感器还可用于火灾报警、煤气泄漏报警等。

门磁振荡检测 CPU LED显示 声音电路

图 系统组成框图

各部份电路功能及作用如下：

门磁与振荡电路是家用防盗报警器必备的检测电路，具有检测灵敏，体积小，安装方便等优势，因此作为本次设计的首选检测电路。显示电路采纳2个7位LED显示，可供显示32个检测点，从而明确显示事故发生位置，便于及时实施防盗工作。

声音电路的设计采纳蜂鸣电路，声音大，能够吓跑盗窃者，同时也可提高户内人员的警戒性。电源部份的设计是方便用户利用直接接220V交流电源即可利用，没必要担忧电池没有电而失去了报警器的功能。消音部份可采纳按键式复位电路，幸免检测电路误报时蜂鸣电路一直发声，造成阻碍。

主机选用ATC51单片机，P3口接入32组门磁与振荡检测电路并联电路组通过放大器与门电路接入。P1口连输出经芯片MC14543接2位LED数码显示器。

报警蜂鸣电路接于口。晶振电路接于XTAL1 XTAL2口 ，复位电路接于RESET口 电源电路与VCC、GND连接。

2.2 CPU的选择

1）单片机同意A/D 转换电路输入的数字信号，并将输入的信号进行处置和运算，以

操纵操纵电流或操纵电压的形式输出给被操纵的单元电路，完成各项任务要求。

2）ATC51 单片机的性能及应用

ATC51单片机温度测控仪采纳Atmel 公司的ATC51单片机，采纳双列直插封装（DIP），有40 个引脚。其要紧特点如下：

(1)面向操纵的8 位CPU ；

(2)一个片内振荡器和时钟产生电路，振荡频率为0—24MH； (3)片内4KB Flash ROM程序存储器； (4)128B 的片内数据存储器；

(5)可寻址KB的片外程序存储器和片外数据存储器操纵电路； (6)2个16 位按时/计数器；

(7）4个并行的I/O口，共32条可单独编程的I/O线； (8）中断系统有5个中断源，可编为两个优先级； (9）一个全双工的异步串行口； (10）21个特殊功能寄放器；

（11）具有节电工作方式，即休闲方式和掉电爱惜方式。

VSS : 接地端。

VCC: 电源端。正常操作及对FLASH ROM编程和验证时接+5V电源。

12345671011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221c51图 C51单片机引脚图

P0口：是双向8位三态 I/O口。在访问外部存储器时，可分时用作低8位地址线和8位数据线；在FLASH ROM编程时，它输入指令字节，而在验证程序时，那么输出指令。P0口能驱动8个LSTTL门电路。

P1口： 是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。在对FLASH ROM编程和程序验证时，它同意低8位地址。能驱动4 个LSTTL 门电路。

P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O口。在访问外部存储器时，它送出高8位地址。在对FLASH ROM编程和程序验证时，它接收高8位地址和其他操纵信号。能驱动4 个LSTTL 门电路。

P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，能驱动4 个LSTTL 门电路。

RST: 复位信号输入端，高电平有效。当振荡器工作时，显现两个机械周期以上的高电平，就能够够使单片机复位。

ALE/PROG：地址锁存许诺信号。 PSEN:外部程序存储器选通信号。

EA/VPP:访问内、外部程序存储器操纵信号。接高电平常，CPU访问并执行内部程序存储器的指令，但当程序计数器值超过0FFFH时，将自动转去执行外部程序存储器中的程序。接低电平常，CPU只访问并执行外部程序存储器中的指令。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

2.3 数据存储器扩展

C51片内有128B的RAM存储器，在实际应用中仅靠这128B的数据存储器是远远不够的。这种情形下可利用C51单片机所具有的扩展功能，扩展外部数据存储器。C51单片机最大可扩展KB RAM。

本文中采纳62进行数据存储器扩展。62是8K*8位静态随机存储器，采纳CMOS工艺制造，单一+5V电源供电，额定功耗200mW，典型存取时刻200ns，为28线双列直插式封装。

62与C51的硬件连接图所示。62的片选线CE1接C51的，第二片选线CE2接高电平，维持一直有效状态，62是8KB容量的RAM，故利用了13根地址线。

12345671011121314151617181920P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL2XTAL1VSSc51VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.04039383736353433323130292827262524232221 347813141718111 D0D1D2D3D4D5D6D774LS373OELEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q725691215161910987654325242123222272620A0A1A2A3A4A5A6A7A8A962A10A11A12OEWECS2CS1D0D1D2D3D4D5D6D71112131516171819

图 C51单片机系统扩展图

2.4 复位电路设计

单片机储器单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情形下，只要RST 引脚上显现两个机械周期时刻以上的高电平，即可引发系统复位，但如果是RST 引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。可见复位的时刻和充电的时刻有关，充电时刻越长复位时刻越长，增大电容或增大电阻都能够增加复位时刻。为了保证系统靠得住复位，在设计复位电路时，一样使RESET 引脚维持10ms 以上的高电平，单片机就能够实现复位。复位操作有两种情形，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采纳手动复位方式。

R21KR11KC322uFAD1VCC图 复位电路图

2.5 时钟电路设计

单片机的时钟信号用来提供单片机片内各类微操作的时刻基准，时钟信号通经常使用两种电路形式取得:内部振荡和外部振荡。ATC51 单片机内部有一个用于组成振荡器的高。增益反向放大器，引脚XTALl（X1）和XTAL（X2）别离是此放大电器的输入端和输出端。该反向放大器可配置为内部振荡。在其外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就组成了内部振荡方式。由于采纳内部振荡方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳固，实际利用中常采纳这种方式。

C2X233pf12MHzX1C133pf 图 时钟电路图

2.6 CPU最小系统图

图 CPU最小系统

GNDR1R1 123456710RSTP3.0P3.1XTAL2XTAL1P3.2P3.3P3.4P3.5GNDC51VCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.7201918171615141312111VinVout34122XTAL1 和XTAL2 别离为反向放大器的输入和输出。该反向放大器能够配置为片内振荡器。如采纳外部时钟源驱动器，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必需保证脉冲的高低电平要求的宽度。在闲置模式下，CPU 停止工作。但RAM按时器计数器串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保留RAM 的内容而且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。

3

第3章 输入输出接口电路设计

3.1 门磁振荡传感器的选择

32组门磁振荡检测电路，并行输入，运用或门四个一组输入，只要有一个为

MC14545

图 防盗系统检测电路

门磁ORU?ORU?U?VCC123456710RESETRXD/P3.0TXD/P3.1XTAL2XTAL1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5GNDVCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1(AIN1)P1.0(AIN0)P3.720191817161514131211R1R1R1门磁振动ORMC14546MC14548高电平即可启动电路。当有更多检测电路要加入时，可并联加入。

3.2 防盗报警检测接口电路设计

3.2.1 A/D转换器选择

图 ADC 0809引脚图

ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行的A/D转换器件。内有一个8通道多路开关和微处置机兼容的操纵逻辑的CMOS组件。它由比较器、

MC14547

逐次逼近器、D/A转换器及操纵和按时5部份组成，输出具有TTL三态锁存缓冲器，能够直接连到单片机数据总线上。

3.2.2 模拟量检测接口电路图

图 ADC 0809与C51单片机的接口电路

ADC 0809与单片机的典型接口电路，由图能够看出，其与单片机接口十分简单。C51单片机通过地址线和读，写信号来操纵转换器模拟输入通道地址锁存，启动和输出许诺，ALE为其地址锁存操纵信号。依照图中的接线方案，8个模拟输入通道（IN0~IN7）的地址别离为7FF8H~7FFFH。

3.3 防盗报警输出接口电路设计

显示电路采纳MC14543芯片进行译码输出，2位可显示32个数字代表的32个监测位置。报警采纳蜂鸣电路，可唤醒户主，采取防盗方法。利用555振荡器产生振荡，可是蜂鸣器发作声响。声音输出电路电路图如下所示：显示电路如图

1234567108GNDC51VCC4RESETP3.0P3.1XTAL2XTAL1P3.2P3.3P3.4P3.5GNDVCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.720191817161514131211R1567GND1CVOLTTHOLDOUT3RESETDISCHGVCCTRIG2R1R1

图 输作声音电路

D01D1D0aD2D1b2D3D2c3D3d4LDe5Mf6BIg7D41D5D0a2D6D1bD7D2c3D3d4LDe5Mf6BIg7图显示电路

aDPYbacfdgbeefdcg[LEDgn]aDPYbacfdgbeefdcg[LEDgn]123456710RESETP3.0P3.1XTAL2XTAL1P3.2P3.3P3.4P3.5GNDC51VCCP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.720191817161514131211D0D1D2D3D4D5D6D7

第4章 防盗报警系统软件设计

4.1 软件实现功能综述

依照整体设计方案，防盗报警系统包括主程序、读数子程序、显示报警子程序主程序要紧用来进行初始化，设置口地址和操纵字，并对检测结果进行查对和操纵读数子程序用来读取门磁振动检测电路的输入数据进行分析显示。显示报警子程序，利用芯片进行译码显示，转为BCD码后输出。

4.2 流程图设计

4.2.1 主程序流程图设计

开始 初始化 N 报警否？ Y 延时3秒 再读相同口 N 相符否？ Y 现实并报警 N 检测完否 Y

图 系统程序流程图

主程序要紧用来进行初始化，设置口地址及其操纵字，并对检测结果进行查对，

操纵，其流程图如图

4.2.2 显示及报警流程图设计

显示和报警子程序要紧用于对所查找的报警点进行显示报警，其流程程序图如下图。

取有报警口控制字 04H—（R2） 08H-（R2） 图 显示及报警流程图

12H—（R2） P7口 8243 返回 P6口 8243 00H—（R3） P5口 调显示 03H—（R4） 00H—（R2） 01H—（R4） P4口 调显示 02H—（R4） 调显示 04H—（R4） 16H—（R3） 调显示 4.3 程序清单

ORG 0000H STARTMOV

#0D0H ；

MOV R3

P1

，，

MOV 20H，#02H M1：MOV A，R3 ACALL

：

#0F0H ；

READ ；

JZ N1 ACALL

M2 ；

RET ；

M2：MOV R0，A LCALL DELAD1 N1：MOV A，R1 INC A MOV R1，A ACALL READ JZ N2 ACALL M2 N2：MOV A，R1 INC A MOV R1，A ACALL READ JZ N3 ACALL M2 N3：MOV A，R1 INC A MOV R1，A ACALL READ JZ N4 ACALL M2

N4：MOV R3，#0B0H MOV A，02H DEC A JNZ M1 SJMP

START READ：MOV P1，A CLR

ORL P1，#0FH MOV AP1 SETB ANL A，#0FH

；； ；，

MOV A，R1 ACALL READ XRL

A

R0 JNZ M22 ACALL

TLTC M22：RET TLTC

：

MOV

R1 ；

ANL A，#0FH MOV R7，A JNZ L1 MOV R2，#00H L1：MOV A，R7 XRL A，#01H JNZ L2 MOV R2，#04H L2：MOV A，R7 XRL A，#02H JNZ L3 MOV R2，#08H L3：MOV A，R7 XRL A，#03H JNZ L3 MOV R2，#12H LL3

：

MOV

R1 ANL A，#0F0H RLC A JC L4

，

；

；

A

，

A

，

；；

MOV R3，#16H L4：RLC A JC L5 MOV R3，#00H L5MOV R4，A MOV 21H，#00H HDISP：MOV A，R4 ANL A，#0F0H

MOV

A

，

ORL A，#07H MOV P2，A ：

R0 ；

RRC A MOV R0，A JNC L6 MOV R4，#01H LCALL DIS L6：MOV A，R0 RRC A MOV R0，A JNC L7 MOV R4，#02H LCALL DIS L7：MOV A，R0 RRC A MOV R0，A JNC L8 MOV R4，#03H LCALL DIS L8：MOV A，R0 RRC A JNC L9 MOV R4，#04H LCALL DIS L9：RET DIS

：

MOV

R2 ADD A，R3 DA A ADD A，R4 DA A

A

，

ACALL DELAD2 MOV A，R4 ANL A，#0FH SWAP A ORL A，#0BH MOV P2，A ACALL DELAD5 INC 21H MOV A，#0FFH XRL A，21H JZ B1 SJMP HDISP B1：RET DELAD1

：

MOV

R5

#04H ；

DELAD2：MOV R6，#0F0H DELAD3：MOV R7，#0F7H DELAD4：NOP NOP

DJNZ R7，DELAD4 DJNZ R6，DELAD3 DJNZ R5，DELAD2 RET DELAD5

：

MOV

R5

#02H ；

DELAD6：MOV R6，#0FFH DJNZ R6，$ DJNZ R5,DELAD6 RET

；，

，

第5章 课程设计总结

本文设计了一种单片机进行远程操纵的家庭防盗报警器,该系统能利用现有的公共网络随时实现异地监控家中的情形,而且家中发生危险情形时能及时将信息传递给主人,具有方便、平安的优势。由于该系统要紧用于多点集中检测报警, 故应能对受检测点进行巡回检测, 为避免误报警, 当检测到某点有盗情时, 该系统应延时3秒钟后再检测一次, 假设确有盗情方可报警, 并用于数字指示出被盗点。该系统的传感器可选用门磁式、振动式的功能开关量传感器, 系统终端部份选用音响报警电路及数码显示电路。

主机选用ATC51单片机，P3口接入32组门磁与振荡检测电路并联电路组通过放大器与门电路接入。P1口连输出经芯片MC14543接2位LED数码显示器。报警蜂鸣电路接于口。晶振电路接于XTAL1 XTAL2口 ，复位电路接于RESET口 电源电路与VCC、GND连接。单片机储器单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情形下，只要RST 引脚上显现两个机械周期时刻以上的高电平，即可引发系统复位。依照整体设计方案，防盗报警系统包括主程序、读数子程序、显示报警子程序主程序要紧用来进行初始化，设置口地址和操纵字，并对检测结果进行查对和操纵读数子程序用来读取门磁振动检测电路的输入数据进行分析显示。显示报警子程序，利用芯片进行译码显示，转为BCD码后输出。

参考文献

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