基于单片机的远程防盗报警器的设计与仿真【字数：9311】
摘 要随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展,人们的生活水平也在不断提高，对利用现代化技术保障家庭财产安全的需求不断加强，因而对防盗措施提出了新的要求。对此，本文设计了一种能满足现代住宅防盗需要的，由单片机控制的远程防盗报警器。在该设计中，使用了STC89C52单片机为核心，红外线作为传感信号来驱动报警电路。当有人进入布防区域时，传感器能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射, 并将其转化为相应的电信号输出，同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰。当单片机接收到电平变化的信号后，就会输出控制信号，从而驱动报警电路工作，发出防盗报警。同时，单片机将会驱动GSM模块，将警报通过短信的形式，发送给用户指定号码或安检中心的预留号码，通知用户布防区的报警情况，实现了远程防盗报警。
目 录
1.绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2研究现状及发展前景 1
1.3本文内容及结构 1
2.系统硬件电路设计 2
2.1系统总体设计思路 2
2.2系统设计方案 2
2.3 STC89C52RC单片机 3
2.3.1单片机的简要介绍及组成 3
2.3.2 单片机引脚及功能 5
2.4热释电红外传感器 6
2.4.1传感器简介 6
2.4.2传感器工作原理及内部结构 7
2.5 GSM无线通信模块 8
2.5.1 GSM简介 8
2.5.2 SIM900模块简介 8
2.6单片机最小系统电路 9
2.6.1 晶振电路 10
2.6.2 复位电路 10
2.7人体红外感应模块电路 11
2.8 LED指示灯电路 11
2.9 声光报警电路 12
2.10按键电路 12
2.11 GSM模块电路 13
2.12电源与开关电路 13
3.系统软件设计 15
3.1系统功能设计 15
3.2系统功能的编程实现 15
3.3主程序工作流程图 16
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/> 3.4紧急报警工作流程图 17
4.仿真与调试 18
4.1编译软件的使用 18
4.2硬件仿真 20
结语 22
参考文献 23
致谢 24
附录 25
1.绪论
1.1研究背景及意义
随着社会的不断进步和科学技术，经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。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，它是一种当在防盗状态下监测到指定范围内有非法入侵时发出远程警报的工具。
1.2研究现状及发展前景
早期的防盗报警器功能比较简单，有的报警器布防后只是在开门时发出报警声响，对非法入侵者仅起到威慑的作用[1]。后来也有使用红外线作为传感器的密码防盗报警器，用电话线连通到报警中心，实现了防盗报警的功能。而本论文，则设计了一种基于单片机控制的，使用GSM模块进行远程通讯的红外远程防盗报警器。此系统使用热释电红外探头作为传感器，当检测到入侵时，通过单片机驱动报警电路，发出声光报警[2]。同时，本设计具有特色的是，本报警器包含了GSM无线模块，当报警发生时，单片机会驱动无线模块发送短信到指定的手机号码上，使得户主得以知晓家内发生的情况，采取相应的措施。
1.3本文内容及结构
本文给出了基于单片机的家庭防盗报警器的设计思路和系统组成方案。比较深入的介绍了单片机模块、无线通信模块、传感器模块、声光报警电路等各个组成部分，对各个模块的功能进行了分析和研究:
首先介绍了系统的总体设计思路，由哪些元器件组成，接着分别阐述了各个元器件的功能、模式、规格等资料以及各个组成电路的设计与实现，然后进行了系统的软件设计，最后用实物搭建了该报警器电路，实现了其功能。
根据本论文思路最后设计出的家庭防盗报警器基本实现了远程防盗报警的功能，该系统采用模块化的程序结构，性价比高，符合物联网的潮流，具有较好的应用前景[3]。
2.系统硬件电路设计
2.1系统总体设计思路
该防盗报警器由前端传感器、单片机控制器、声光报警电路、GSM无线模块与用户终端等几部分组成，如图2.1所示：
图2.1 基于单片机的家庭防盗报警器
该报警器通过安装在布防区域的前端传感器（热释电红外探测器）探测报警信号，将信号输入单片机控制器，由单片机触发声光报警电路以及GSM模块，发送防盗报警信息给户主，从而实现家庭防盗报警的功能。
基本工作原理如下：热释电红外探测器探测布防区域人体红外信号，并将红外信号转化成电信号。当检测到的红外信号超过阀值时，探测器输出电平改变。这时候，单片机会检测到电平的变化，经过判断，发出报警动作：蜂鸣器鸣叫，报警指示灯点亮，同时单片机控制GSM无线模块向户主发出报警短信，通知户主家内情况，实现了防盗报警。
2.2系统设计方案
本系统方案设计由硬件设计和软件设计两个部分组成。在硬件电路设计中，选择的元器件由如下部分组成：STC89C52RC单片机、热释电红外传感器、SIM900 GSM无线通信模块、蜂鸣器、发光二极管等。电路结构包含：单片机最小系统、复位电路、声光报警电路、GSM短信模块电路、信号处理电路等[4]。
各部分电路组成如图2.2所示：
图2.2 总体设计框图
2.3 STC89C52RC单片机
2.3.1单片机的简要介绍及组成
STC89C52是一款工作电压低、性能较高的8位微型控制器。它具有抗干扰能力强，系统功耗低的特性。程序存储器具有8 KB的空间，而随机数据存储器（RAM）中有256 B的内部空间。片上ROM使用flash存储介质，允许进行反复写入与擦除的编程，可使用常规编程器来进行程序的下载。在单个芯片上，配置了通用的8位CPU和ROM存储单元，STC89C52系列单片机广泛用于许多嵌入式系统中。
目 录
1.绪论 1
1.1研究背景及意义 1
1.2研究现状及发展前景 1
1.3本文内容及结构 1
2.系统硬件电路设计 2
2.1系统总体设计思路 2
2.2系统设计方案 2
2.3 STC89C52RC单片机 3
2.3.1单片机的简要介绍及组成 3
2.3.2 单片机引脚及功能 5
2.4热释电红外传感器 6
2.4.1传感器简介 6
2.4.2传感器工作原理及内部结构 7
2.5 GSM无线通信模块 8
2.5.1 GSM简介 8
2.5.2 SIM900模块简介 8
2.6单片机最小系统电路 9
2.6.1 晶振电路 10
2.6.2 复位电路 10
2.7人体红外感应模块电路 11
2.8 LED指示灯电路 11
2.9 声光报警电路 12
2.10按键电路 12
2.11 GSM模块电路 13
2.12电源与开关电路 13
3.系统软件设计 15
3.1系统功能设计 15
3.2系统功能的编程实现 15
3.3主程序工作流程图 16
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/> 3.4紧急报警工作流程图 17
4.仿真与调试 18
4.1编译软件的使用 18
4.2硬件仿真 20
结语 22
参考文献 23
致谢 24
附录 25
1.绪论
1.1研究背景及意义
随着社会的不断进步和科学技术，经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。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，它是一种当在防盗状态下监测到指定范围内有非法入侵时发出远程警报的工具。
1.2研究现状及发展前景
早期的防盗报警器功能比较简单，有的报警器布防后只是在开门时发出报警声响，对非法入侵者仅起到威慑的作用[1]。后来也有使用红外线作为传感器的密码防盗报警器，用电话线连通到报警中心，实现了防盗报警的功能。而本论文，则设计了一种基于单片机控制的，使用GSM模块进行远程通讯的红外远程防盗报警器。此系统使用热释电红外探头作为传感器，当检测到入侵时，通过单片机驱动报警电路，发出声光报警[2]。同时，本设计具有特色的是，本报警器包含了GSM无线模块，当报警发生时，单片机会驱动无线模块发送短信到指定的手机号码上，使得户主得以知晓家内发生的情况，采取相应的措施。
1.3本文内容及结构
本文给出了基于单片机的家庭防盗报警器的设计思路和系统组成方案。比较深入的介绍了单片机模块、无线通信模块、传感器模块、声光报警电路等各个组成部分，对各个模块的功能进行了分析和研究:
首先介绍了系统的总体设计思路，由哪些元器件组成，接着分别阐述了各个元器件的功能、模式、规格等资料以及各个组成电路的设计与实现，然后进行了系统的软件设计，最后用实物搭建了该报警器电路，实现了其功能。
根据本论文思路最后设计出的家庭防盗报警器基本实现了远程防盗报警的功能，该系统采用模块化的程序结构，性价比高，符合物联网的潮流，具有较好的应用前景[3]。
2.系统硬件电路设计
2.1系统总体设计思路
该防盗报警器由前端传感器、单片机控制器、声光报警电路、GSM无线模块与用户终端等几部分组成，如图2.1所示：
图2.1 基于单片机的家庭防盗报警器
该报警器通过安装在布防区域的前端传感器（热释电红外探测器）探测报警信号，将信号输入单片机控制器，由单片机触发声光报警电路以及GSM模块，发送防盗报警信息给户主，从而实现家庭防盗报警的功能。
基本工作原理如下：热释电红外探测器探测布防区域人体红外信号，并将红外信号转化成电信号。当检测到的红外信号超过阀值时，探测器输出电平改变。这时候，单片机会检测到电平的变化，经过判断，发出报警动作：蜂鸣器鸣叫，报警指示灯点亮，同时单片机控制GSM无线模块向户主发出报警短信，通知户主家内情况，实现了防盗报警。
2.2系统设计方案
本系统方案设计由硬件设计和软件设计两个部分组成。在硬件电路设计中，选择的元器件由如下部分组成：STC89C52RC单片机、热释电红外传感器、SIM900 GSM无线通信模块、蜂鸣器、发光二极管等。电路结构包含：单片机最小系统、复位电路、声光报警电路、GSM短信模块电路、信号处理电路等[4]。
各部分电路组成如图2.2所示：
图2.2 总体设计框图
2.3 STC89C52RC单片机
2.3.1单片机的简要介绍及组成
STC89C52是一款工作电压低、性能较高的8位微型控制器。它具有抗干扰能力强，系统功耗低的特性。程序存储器具有8 KB的空间，而随机数据存储器（RAM）中有256 B的内部空间。片上ROM使用flash存储介质，允许进行反复写入与擦除的编程，可使用常规编程器来进行程序的下载。在单个芯片上，配置了通用的8位CPU和ROM存储单元，STC89C52系列单片机广泛用于许多嵌入式系统中。
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