单片机的家庭防盗控制系统设计
摘 要本文设计了一款以ADXL345三维加速度传感器以及热式电红外传感器作为核心元件的家庭防盗控制系统。系统采用ADXL345三维加速度传感器,采用模拟电路与数字电路相互配合的控制模式，检测结果能够快速准确显示。电路中的芯片全部采用了直插引脚封装，当出现损坏等情况时，能够快速地实现维修和更换等操作。经过了多次的实验验证以及电路改进，本系统表现出了很高的准确性和实用特点，适合推向未来的家庭防盗器市场，能够大幅度降低目前相关系统的生产成本并且降低性价比大幅度提高。
目录
一、 引言 1
（一） 家庭防盗控制系统的发展背景 1
（二） 家庭防盗器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 常用单片机的比较与选择 3
（二） AT89C51单片机 4
（三） ADXL345三维加速度传感器介绍 4
（四） 热释电红外传感器简介 5
（五） LCD1602液晶显示器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） ADXL345传感器电路设计 10
（四） 热释电红外传感器电路设计 10
（五） 液晶显示器电路设计 11
（六） 蜂鸣器电路设计 11
（七） 按键电路 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件工作流程设计 14
（二） ADXL345三维加速度工作流程图上设计 15
（三） 热释电红外传感器工作流程设计 16
（四） 液晶显示器工作流程设计 17
五、 实物制作与功能调试 18
总 结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
引言
家庭防盗控制系统的发展背景
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如家庭防盗器这种本来完全依靠传统结构来实现的常用模块，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上简易的机械式、门链式类型报警了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得家庭防盗器的概念得到了重新的定义，智能识别、判断、报警以及身份分析等功能不断地被融入到家庭防盗器控制系统中，颠覆了原先人们对于传统家庭防盗器的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地为人们带来生活、工作以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可启动对室内全方位全角度的防盗，并且防盗系统安装隐秘不易被盗贼发现，这是传统家庭防盗器所无法企及的。由于人们对于新型家庭防盗器的需求和要求与日俱增，近几年来家庭防盗器的研究呈现了如火如荼的景象，控制系统中的关键部分当属内部的微处理器部分，在电子家庭防盗器刚进入人们生活之时，微处理器还停留在8位数据处理能力的状态，因此那时候只能够实现一些简单功能的家庭防盗器，仅仅能够实现简单的盗贼检测功能；而随着近些年32位微处理器的技术与日成熟，室内人脸识别、音色分析等智能功能都能够在家庭防盗器控制系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得家庭防盗器的防盗、防破坏能力更加完善，同时在报警功能上也不单单只是由蜂鸣器发出报警声音，自动连入报警网络，记录盗贼身份信息，自动拨打110等报警措施已经司空见惯。家庭防盗器控制系统的发展与人类社会的经济发展也是息息相关的，在经济繁荣时人们对于日常生活也提出了更高的质量，人机友好、智能生活等概念深入人们的潜意识里，传统落后技术已经无法在满足人类对美好生活的追求，微处理器智能控制技术使得这一切都得以实现，智能家庭防盗器在很大程度上迎合了人们对优质生活的审美观，本课题在对智能家庭防盗器进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这很多的不足之处，因此高智能的家庭防盗器控制系统还不能够实现普及，因此本文将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能家庭防盗器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低家庭防盗器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分家庭防盗器产品。
家庭防盗器的国内外发展现状
根据前不久的一份家庭防盗器行业前景研究报告显示，目前家庭防盗器已经渗透到了人们生产生活的各个角落，各种不同智能程度的家庭防盗器影响着人们的日常生活，对于家庭防盗器的研究和开发现状，国内外都已经达到了一个很高的境地，然而国外由于对智能家庭防盗器控制系统的研发起始时间更早，因此在智能方面，国外做的更加突出，国内外目前都能够实现室内人脸识别、音色分析等功能，在成本以及系统稳定度上，要想追赶上国外，国内研究者还有很长一段路需要走。
本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的家庭防盗器控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对家庭防盗器控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了家庭防盗器控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是家庭防盗器控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析；论文的第五章将对本文所设计的系统进行系统仿真，以此来验证系统的可行性和实用性，下面为本课题将要实现的主要功能指标。
1、能够通过人体检测模块实现对入室盗贼的自动快速检测；
2、当门窗紧闭后，若盗贼推开门窗，自动检测门窗被推开的动作；
3、具有显示功能，对系统运行过程中的相关参数进行检测；
4、报警声音宏亮；
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案是选用ATMEL公司的AT89C51单片机，C51单片机的数据处理宽度为八位，如果采用该单片机作为本次毕业设计的主控单片机，那么将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，并且也能够在一定程度上增强系统的稳定性。
目录
一、 引言 1
（一） 家庭防盗控制系统的发展背景 1
（二） 家庭防盗器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 常用单片机的比较与选择 3
（二） AT89C51单片机 4
（三） ADXL345三维加速度传感器介绍 4
（四） 热释电红外传感器简介 5
（五） LCD1602液晶显示器介绍 6
三、 硬件系统设计 8
（一） 硬件结构框图设计 8
（二） 最小系统设计 8
1. 时钟电路设计 8
2. 复位电路设计 9
（三） ADXL345传感器电路设计 10
（四） 热释电红外传感器电路设计 10
（五） 液晶显示器电路设计 11
（六） 蜂鸣器电路设计 11
（七） 按键电路 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件工作流程设计 14
（二） ADXL345三维加速度工作流程图上设计 15
（三） 热释电红外传感器工作流程设计 16
（四） 液晶显示器工作流程设计 17
五、 实物制作与功能调试 18
总 结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
引言
家庭防盗控制系统的发展背景
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 随着人类对电子技术以及智能技术的广泛开发，生活中几乎大多数电器、设备或者检测仪器已经被电子系统所代替，就如家庭防盗器这种本来完全依靠传统结构来实现的常用模块，在其长长的发展历程中，许多新的功能被添加到其内部结构中，已经不在是传统意义上简易的机械式、门链式类型报警了。在最近几十年时间内，传感器、微处理器以及新型半导体的出现使得家庭防盗器的概念得到了重新的定义，智能识别、判断、报警以及身份分析等功能不断地被融入到家庭防盗器控制系统中，颠覆了原先人们对于传统家庭防盗器的想象，同时这些新功能的增加也使得它能够更好地为人们带来生活、工作以及生产上的便利，只需按键的轻轻按动即可启动对室内全方位全角度的防盗，并且防盗系统安装隐秘不易被盗贼发现，这是传统家庭防盗器所无法企及的。由于人们对于新型家庭防盗器的需求和要求与日俱增，近几年来家庭防盗器的研究呈现了如火如荼的景象，控制系统中的关键部分当属内部的微处理器部分，在电子家庭防盗器刚进入人们生活之时，微处理器还停留在8位数据处理能力的状态，因此那时候只能够实现一些简单功能的家庭防盗器，仅仅能够实现简单的盗贼检测功能；而随着近些年32位微处理器的技术与日成熟，室内人脸识别、音色分析等智能功能都能够在家庭防盗器控制系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得家庭防盗器的防盗、防破坏能力更加完善，同时在报警功能上也不单单只是由蜂鸣器发出报警声音，自动连入报警网络，记录盗贼身份信息，自动拨打110等报警措施已经司空见惯。家庭防盗器控制系统的发展与人类社会的经济发展也是息息相关的，在经济繁荣时人们对于日常生活也提出了更高的质量，人机友好、智能生活等概念深入人们的潜意识里，传统落后技术已经无法在满足人类对美好生活的追求，微处理器智能控制技术使得这一切都得以实现，智能家庭防盗器在很大程度上迎合了人们对优质生活的审美观，本课题在对智能家庭防盗器进行了大量的调研和对比后，考虑到目前市面上相关产品处于刚刚起步阶段，无论是在硬件还是软件上都存在这很多的不足之处，因此高智能的家庭防盗器控制系统还不能够实现普及，因此本文将以大学期间所学的专业知识结合课外学习经验作为基础，选用高性价比器件，设计一款智能家庭防盗器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低家庭防盗器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分家庭防盗器产品。
家庭防盗器的国内外发展现状
根据前不久的一份家庭防盗器行业前景研究报告显示，目前家庭防盗器已经渗透到了人们生产生活的各个角落，各种不同智能程度的家庭防盗器影响着人们的日常生活，对于家庭防盗器的研究和开发现状，国内外都已经达到了一个很高的境地，然而国外由于对智能家庭防盗器控制系统的研发起始时间更早，因此在智能方面，国外做的更加突出，国内外目前都能够实现室内人脸识别、音色分析等功能，在成本以及系统稳定度上，要想追赶上国外，国内研究者还有很长一段路需要走。
本文主要研究内容
本文提出了采用8位型51单片机作为主控核心的家庭防盗器控制系统，通过将这种性价比超高并且带有高稳定性性能的芯片嵌入到这种系统中，能够大幅度地降低目前市场上相关产品的生产成本，并且在很大程度上改进了相关产品所存在的普遍缺点。在论文的结构安排上，文章的第一章主要通过到图书馆以及互联网查阅资料对家庭防盗器控制系统的发展背景进行了简要的阐述，并对目前国内外相关院校、企业或者兴趣小组的研究成果进行了调查与对比，从而分析出他们的研究现状；文章第二章快速确定了家庭防盗器控制系统的主控核心单片机即51单片机，该核心确立后，通过查阅大量资料，选择出了单片机外围模块所要使用的型号，并对其性能特点进行了简要介绍；论文的第三章是家庭防盗器控制系统的硬件设计章节，在这一部分，笔者将详细描述控制系统的硬件结构以及各个模块电路的设计过程；论文的第四章是软件设计章节，在这一部分，笔者将通过流程图形式对程序的设计过程进行详细的分析；论文的第五章将对本文所设计的系统进行系统仿真，以此来验证系统的可行性和实用性，下面为本课题将要实现的主要功能指标。
1、能够通过人体检测模块实现对入室盗贼的自动快速检测；
2、当门窗紧闭后，若盗贼推开门窗，自动检测门窗被推开的动作；
3、具有显示功能，对系统运行过程中的相关参数进行检测；
4、报警声音宏亮；
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案是选用ATMEL公司的AT89C51单片机，C51单片机的数据处理宽度为八位，如果采用该单片机作为本次毕业设计的主控单片机，那么将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，并且也能够在一定程度上增强系统的稳定性。
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