单片机的红外报警器控制系统设计
摘 要本文主要介绍了一款红外报警器系统，这款系统能够实现对家庭、公司或宾馆等场合的盗贼进行检测和报警功能，在硬件设计上采用了AT89C51单片机作为主控单片机，在其外部配置了液晶屏、热释电传感器等功能模块，在软件上通过C语言进行了程序构建，并通过Keil软件对软件代码进行了编写和编译，通过软硬件系统的构建实现了这款红外报警器系统。经过了多次的测试和改进，本系统表现出了非常高的稳定性和实用性，非常适合推向红外报警器系统的各种应用场合。
目录
一、 引言 1
（一） 家庭红外防盗报警发展背景 1
（二） 家庭红外防盗报警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） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） 热式电红外传感器 4
（四） LCD1602液晶屏幕介绍 5
（五） 蜂鸣器简介 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 家庭红外防盗报警器系统的硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 7
（三） 盗贼检测电路设计 8
（四） LCD1602电路设计 9
（五） 报警电路设计 10
（六） 按键电路 10
四、 软件系统设计 11
（一） 家庭红外防盗报警器系统的主程序流程图设计 11
（二） LCD1602显示流程设计 12
（三） 报警电路工作流程设计 13
五、 实物制作 14
（一） 实物调试 14
（二） 调试问题总结 14
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
家庭红外防盗报警发展背景
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，就如家庭红外防
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盗报警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红外防盗报警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红外防盗报警器控制系统中，颠覆了原先人们对于传统家庭红外防盗报警器的想象，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，这是传统家庭红外防盗报警器所无法企及的。由于人们对于新型家庭红外防盗报警器的需求和要求与日俱增，近几年来家庭红外防盗报警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，在电子家庭红外防盗报警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红外防盗报警器，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红外防盗报警器控制系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得家庭红外防盗报警器的防盗、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。家庭红外防盗报警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，智能家庭红外防盗报警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红外防盗报警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，因此高智能的家庭红外防盗报警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，设计一款智能家庭红外防盗报警器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低家庭红外防盗报警器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分家庭红外防盗报警器产品。
家庭红外防盗报警器的国内外发展现状
根据前不久的一份家庭红外防盗报警器行业前景研究报告显示，目前家庭红外防盗报警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红外防盗报警器影响着人们的日常生活，对于家庭红外防盗报警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红外防盗报警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
本文在家庭红外防盗报警器发展背景的基础上选择了家庭红外防盗报警器作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的家庭红外防盗报警器系统，并实现以下功能指标。
1、采用AT89C51单片机作为主控器件，实现其最小系统电路设计，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电；
3、具有休眠和布防两种状态，在休眠状态下报警器不工作，处于低功耗模式；当选择布防状态时为防止对操作者的误检测，因此构建一个10秒延时效果，等操作人员离开后正式进入检测阶段；
4、当盗贼进入室内，能够通过人体检测模块实现对入室盗贼的自动快速检测并立即报警；
5、具有显示功能，对系统运行过程中的相关参数进行显示。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
目录
一、 引言 1
（一） 家庭红外防盗报警发展背景 1
（二） 家庭红外防盗报警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） 主控芯片的选取 3
（二） AT89C51单片机介绍 4
（三） 热式电红外传感器 4
（四） LCD1602液晶屏幕介绍 5
（五） 蜂鸣器简介 6
三、 硬件系统设计 7
（一） 家庭红外防盗报警器系统的硬件结构框图设计 7
（二） 最小系统设计 7
（三） 盗贼检测电路设计 8
（四） LCD1602电路设计 9
（五） 报警电路设计 10
（六） 按键电路 10
四、 软件系统设计 11
（一） 家庭红外防盗报警器系统的主程序流程图设计 11
（二） LCD1602显示流程设计 12
（三） 报警电路工作流程设计 13
五、 实物制作 14
（一） 实物调试 14
（二） 调试问题总结 14
总 结 15
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 19
附录三 元件列表 20
附录四 程序 21
引言
家庭红外防盗报警发展背景
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，就如家庭红外防
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
盗报警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红外防盗报警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红外防盗报警器控制系统中，颠覆了原先人们对于传统家庭红外防盗报警器的想象，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，这是传统家庭红外防盗报警器所无法企及的。由于人们对于新型家庭红外防盗报警器的需求和要求与日俱增，近几年来家庭红外防盗报警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，在电子家庭红外防盗报警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红外防盗报警器，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红外防盗报警器控制系统中得到实现，这种高技术的智能技术使得家庭红外防盗报警器的防盗、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。家庭红外防盗报警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，智能家庭红外防盗报警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红外防盗报警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，因此高智能的家庭红外防盗报警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，设计一款智能家庭红外防盗报警器，突破目前市面上相关产品所存在的普遍弊端，降低家庭红外防盗报警器的总体设计成本，正确取代市场上相当大一部分家庭红外防盗报警器产品。
家庭红外防盗报警器的国内外发展现状
根据前不久的一份家庭红外防盗报警器行业前景研究报告显示，目前家庭红外防盗报警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红外防盗报警器影响着人们的日常生活，对于家庭红外防盗报警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红外防盗报警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
本文在家庭红外防盗报警器发展背景的基础上选择了家庭红外防盗报警器作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的家庭红外防盗报警器系统，并实现以下功能指标。
1、采用AT89C51单片机作为主控器件，实现其最小系统电路设计，并通过C语言进行程序开发；
2、采用+5V直流电压进行系统供电；
3、具有休眠和布防两种状态，在休眠状态下报警器不工作，处于低功耗模式；当选择布防状态时为防止对操作者的误检测，因此构建一个10秒延时效果，等操作人员离开后正式进入检测阶段；
4、当盗贼进入室内，能够通过人体检测模块实现对入室盗贼的自动快速检测并立即报警；
5、具有显示功能，对系统运行过程中的相关参数进行显示。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选取
在目前单片机市场一片玲琅满目的情境下，给毕业设计的完成带来了很大的便利，在制定好本文的设计目标后，首先需要考虑的就是系统主控器件的选取，结合到本系统要实现的功能，本文制订了选取单片机的两款方案。
方案一：使用美国MicroChip公司研发的PIC16F877单片机，这款单片机是一款被使用时间较长的典型8为单片机，无论是高校还是工业生产中都习惯将其成为PIC单片机，我们常说的PIC单片机是指一类通过内部特定结构实现的稳定度极高、抗电磁干扰能力显著的控制器。这种单片机在一些应用环境较为恶劣的场合非常常见，如路口的交通灯控制系统、工业生产中的主机运行等，在这些环境中，由于机器众多，电磁干扰现象非常严重，因此一些不采取保护措施的单片机就无法正常工作，而PIC单片机在不影响主频速度的情况下，通过改进内部电路结构同时施加一定的屏蔽措施，从而使得它能有条不紊的工作。如果本文选用PIC16F877单片机作为系统的主控，那么系统的稳定度将得到极大的提升，这款单片机另一个优点是具有DIP40双排直插封装可选，这样能够给电路的构建以及实物的焊接具有很大的便利性，不需要小心翼翼地去处理贴片管脚，能够大大促进毕业设计的成功性。另外PIC16F877单片机内部还集成了AD模数转换模块，能够实现高精度的信号采集功能，除此以外也包含定时器、中断以及UART等常用模块。
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