基于單片機(jī)的起居室安全報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：近年來(lái)，隨著人民的生活水平不斷提升，家庭安防已經(jīng)逐漸走向家家戶戶，人們家中紛紛添置了智能安防設(shè)備，一款人體熱感應(yīng)家庭安防報(bào)警系統(tǒng)的研究對(duì)于促進(jìn)我國(guó)智能家居安防發(fā)展有重要意義。在本次設(shè)計(jì)中我們?cè)O(shè)計(jì)的起居室安全報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)微型單片機(jī)將紅外熱感應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，然后經(jīng)過(guò)對(duì)比，判斷是否出現(xiàn)盜賊，當(dāng)接收到的數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)值，才啟動(dòng)聲光報(bào)警。本設(shè)計(jì)采用微型控制器STC89C52作為控制核心，配合紅外傳感器完成家庭防盜報(bào)警功能，該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適用性強(qiáng)，對(duì)能廣泛應(yīng)用于家庭、辦公等安防場(chǎng)所。

關(guān)鍵詞：紅外感應(yīng);STC89C52;報(bào)警電路;安防

一、緒論

近些年來(lái)智能家居的發(fā)展有了飛速進(jìn)步，隨著人們生活的智能化發(fā)展，智能家居安全也走向了科技化，單片機(jī)的應(yīng)用在智能家居安防系統(tǒng)的應(yīng)用逐漸發(fā)展起來(lái)，在人體智能感應(yīng)家庭安防報(bào)警的監(jiān)測(cè)在產(chǎn)品質(zhì)量、旅行安全、能源消費(fèi)、安全生產(chǎn)等方面發(fā)揮著重要作用。就目前而言，人體智能感應(yīng)家庭安防報(bào)警運(yùn)用在生活各個(gè)方面，提高人體智能感應(yīng)家庭安防報(bào)警的研究就成了一項(xiàng)重要的研究課題，微控制器的微控制器設(shè)計(jì)極大地增加了智能控制帶來(lái)的輸入成本，因此，應(yīng)用單片機(jī)對(duì)紅外傳感器系統(tǒng)的家庭安防設(shè)計(jì)具有促進(jìn)作用。

設(shè)計(jì)針對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，研究了一種具有起居室安全報(bào)警感應(yīng)功能的家用安全報(bào)警器，具有檢測(cè)安全安防的能力。設(shè)計(jì)達(dá)到以下功能：1）上電以后，實(shí)現(xiàn)LED燈、蜂鳴器、人體紅外感應(yīng)器初始化操作。2）當(dāng)按下“設(shè)防按鍵”以后，人體紅外感應(yīng)器一直對(duì)環(huán)境進(jìn)行探測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)周?chē)挟惓Ｇ闆r，LED燈會(huì)閃爍。3）當(dāng)“開(kāi)門(mén)按鍵” 被按下時(shí)，LED燈會(huì)閃爍，并且蜂鳴器也會(huì)響。4）當(dāng)按下“撤防按鍵”以后，即使進(jìn)入核心區(qū)域，按鍵“開(kāi)門(mén)按鍵”，LED燈，蜂鳴器 也不會(huì)有異動(dòng)。5）在正常情況下，每隔10S，會(huì)將電磁門(mén)狀態(tài)、布放情況上傳到單片機(jī)。6）在異常情況下，每隔1S，上報(bào)一次異常。

二、安全報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）整體方案?；趩纹瑱C(jī)控制的起居室安全報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要以單片機(jī)為核心進(jìn)行控制，結(jié)合最小系統(tǒng)，紅外傳感器和LED指示燈實(shí)現(xiàn)感應(yīng)安防功能，LED指示燈在設(shè)計(jì)中配備三個(gè)LED燈珠，分別用紅、黃、綠三種顏色燈代表系統(tǒng)工作狀態(tài)，系統(tǒng)在工作時(shí)，由主控設(shè)備單片機(jī)發(fā)出電平信號(hào)，控制傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)，紅外傳感器循環(huán)感應(yīng)檢測(cè)范圍的紅外動(dòng)靜，當(dāng)檢測(cè)到入侵時(shí)，啟動(dòng)傳感器高電平給單片機(jī)觸發(fā)警報(bào)，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)離開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)再次進(jìn)入布防狀態(tài)，等待下一次人體傳感器檢測(cè)到的信號(hào)，其中電源模塊為單片機(jī)模塊工作提供5V電源，其硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（二）硬件設(shè)計(jì)。本文中所設(shè)計(jì)的人體智能感應(yīng)家庭安防報(bào)警系統(tǒng)所使用的STC89C52型單片機(jī)片具備以下標(biāo)準(zhǔn)功能：最高可達(dá)80MHz的時(shí)鐘頻率;FLASH ROM為內(nèi)置的8KB，RAM和E?PROM分別是512KB和2KB;定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是3個(gè)16位，一個(gè)6矢量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)。當(dāng)單片機(jī)跑程序死機(jī)時(shí)，可通過(guò)復(fù)位電路來(lái)重啟工作，而單片機(jī)工作的脈沖實(shí)際上是由晶振電路所提供。

在紅外報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)中，紅外傳感器主要用于監(jiān)測(cè)監(jiān)控范圍內(nèi)出現(xiàn)的異常現(xiàn)象，在本設(shè)計(jì)當(dāng)中選擇采用HC-SR501 人體感應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)，其具有全自動(dòng)感應(yīng)功能：當(dāng)有人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸入高電平，人離開(kāi)感應(yīng)范圍則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平。

（三）軟件設(shè)計(jì)。為保證模塊正常運(yùn)行，使用單片機(jī)的時(shí)候，需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化。在程序開(kāi)始時(shí)要先進(jìn)行初始化判斷，判斷為真時(shí)，設(shè)置初始值，初始值設(shè)置完畢后，將其寫(xiě)入存儲(chǔ)單元，然后重置初始值的判斷變量，判斷為假，程序結(jié)束。

當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外部熱釋電傳感器送來(lái)的脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警，10秒后進(jìn)入循環(huán)，其主程序流程如下圖所示。

三、系統(tǒng)功能與測(cè)試結(jié)果

（一）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能。通過(guò)proteus仿真了人體檢測(cè)家庭安防功能，將紅外熱感應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，然后經(jīng)過(guò)對(duì)比，判斷是否出現(xiàn)家庭安防信息，當(dāng)接收到的數(shù)值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值，才啟動(dòng)聲光報(bào)警。

功能的實(shí)現(xiàn)依靠C語(yǔ)言編程，語(yǔ)言C是一種結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，通常在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中使用。Keil的功能之一就是將.c的源代碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制文件。在引入新文檔之后，必須將該文件添加到開(kāi)。同時(shí)，為了運(yùn)行用C編寫(xiě)的程序，系統(tǒng)提供了適當(dāng)?shù)腉CC編譯工具和GDB工具來(lái)編譯和調(diào)試用戶程序，方便后期調(diào)試和移值。

（二）系統(tǒng)功能測(cè)試結(jié)果。仿真軟件使用的是Proteus在完成程序加載后，點(diǎn)擊仿真軟件中的開(kāi)始按鈕。整個(gè)仿真就開(kāi)始運(yùn)行，如圖4起居室安全報(bào)警系統(tǒng)系統(tǒng)仿真界面圖。

四、總結(jié)

本次設(shè)計(jì)的核心處理器采用STC89C52型單片機(jī)，通過(guò)其正常運(yùn)轉(zhuǎn)處理紅外傳感器模塊的信息，傳遞測(cè)量數(shù)據(jù)給單片機(jī)處理運(yùn)算，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了人體智能感應(yīng)家庭安防報(bào)警監(jiān)控，同時(shí)還具有指示燈與蜂鳴器組成的報(bào)警系統(tǒng)。給單片機(jī)導(dǎo)入程序，完成硬件模塊的安裝后，連上電源，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試分析中，只要有指示燈亮，蜂鳴器就進(jìn)行報(bào)警。設(shè)計(jì)中安裝了兩組指示燈，分別用紅燈和綠燈表示當(dāng)前紅外感應(yīng)狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到人員時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)警。

硬件調(diào)試完畢后還對(duì)軟件進(jìn)行了編程設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)功能。但不足之處在于，沒(méi)有合適的人體智能感應(yīng)家庭安防報(bào)警測(cè)量數(shù)據(jù)誤差分析，驗(yàn)證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的合理性與有效性。

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作者簡(jiǎn)介：許左琳（1998—），男，漢族，籍貫：山東威海，單位：青島理工大學(xué)，學(xué)位：在讀本科。