基于单片机的居室安全警报系统的设计与实现毕业设计说明

沈阳农业大学科学技术学院

毕业设计

题目：基于单片机的居室安全

报警系统设计与实现

院系：信息与控制学院

专业：农业电气化与自动化

班级学号：**********

学生姓名：***

指导教师：***

成绩：

2014年6 月15 日

目录

1方案设计 (1)

1.1设计任务要求 (1)

1.2整体方案设计框架 (1)

2居室安全报警系统的硬件设计 (3)

2.1红外传感器部分设计 (3)

2.1.1热释电红外传感器的工作原理 (3)

2.1.2菲涅耳透镜 (4)

2.1.3BISS0001集成电路介绍 (4)

2.2温度传感器部分 (5)

2.2.1温度传感器 (5)

2.2.2温度传感器工作原理 (5)

2.3烟雾传感器部分 (6)

2.4数码管部分 (8)

2.5声光报警提示电路 (9)

2.5.1灯光提示电路 (9)

2.5.2声音报警电路 (9)

2.6无线遥控模块 (10)

2.7单片机部分设计 (11)

2.7.1STC89C52单片机 (11)

2.7.2单片机的最小系统 (12)

2.7.3按键控制电路、指示灯报警电路 (14)

2.7.4电源模块 (15)

3 居室安全报警系统的软件设计 (16)

3.1软件结构及功能 (16)

3.2软件程序调试 (17)

参考文献 (19)

附录A 电路图 (20)

附录B 程序源代码 (20)

附录C 实物图 (28)

1 方案设计

1.1 设计任务要求

⑴设计包含了硬件设计和软件设计这两部分。模块分为数据采集、按键的设置、报警设备、无线遥控装置、数码管显示等等。

⑵居室安全报警系统是由红外热释电红外传感器、温度传感器、烟雾传感器、数码管电路、蜂鸣器、单片机控制电路、无线遥控电路和软件组件为主组成。

⑶居室安全主要分为防盗和防火，针对于此本文所设计系统主要实现如下功能：人们出行前，利用无线遥控器打开报警系统的保护状态，30秒后将传感器设置为工作状态进行布防。在布防期间，红外辐射探测器透过菲涅耳透镜建立一个监测区域，在该区域内任何人员活动都会触发红外辐射监测电路，激活报警电路，红色警示灯闪烁，数码管显示数字“1”，蜂鸣器长鸣报警；烟雾探测器会对室内烟雾浓度进行监控，当室内烟雾浓度过高，激活报警电路，黄色警示灯闪烁，数码管显示数字“2”，蜂鸣器长鸣报警；温度探测器会对室内温度进行监控，当室内温度过高，激活报警电路，绿色警示灯闪烁，数码管显示数字“4”，蜂鸣器长鸣报警。

1.2 整体方案设计框架

本设计所设计的居室安全系统主要包括以下结构：复位电路、报警电路、热释电红外传感器电路、温度传感器电路、烟雾传感器电路、无线遥控电路、数码管显示电路和相应的软件控制程序。

本设计所设计的居室安全系统以STC89C52单片机为中央数据处理单元，配以红外传感监测电路、温度传感监测电路和烟雾传感监测电路作为数据采集端，系统启动与关闭采用无线遥控技术，报警方式分为红、黄、绿彩灯闪烁和蜂鸣器长鸣以及数码管数字显示三种方式组合报警。

第一个监测点上设置的红外传感器探测到身体散发的红外线辐射时，可以将其转换为电压信号，经过放大电路和一个比较器电路，最终由STC89C52单片机接收产生的TTL电平。在单片机内部，由软件来查询和鉴别以确定最终是否发出警报信号。一旦发出了入侵的警报信号，报警电路将运行并放大，使蜂鸣器、发光二极管等设备发出相应

的声音光线来配合。

第二个监测点上设置的温度传感器探测到室内高温时，可以将其转换为低电平信号，由STC89C52单片机接收产生的TTL电平。由软件来查询和鉴别以确定最终是否发出警报信号。一旦发出了高温警报信号，报警电路将运行并放大，使蜂鸣器、发光二极管以及数码管等设备发出相应的声音光线来配合。

第三个监测点上设置的烟雾传感器探测到室内烟雾浓度高时，可以将其转换为低电平信号，由STC89C52单片机接收产生的TTL电平。由软件来查询和鉴别以确定最终是否发出警报信号。一旦发出了烟雾警报信号，报警电路使蜂鸣器、发光二极管以及数码管等设备发出相应的声音光线来配合。

当人们出门后，报警系统变成运行部署状态，当有人闯入检测区域内，热释电红外传感器就可以检测到（或是出现高温、烟雾时），进而迅速转换输出方式，报警器启动，从而起到防盗防火作用。该报警器的最大特点是方便简单，用户操作灵活，智能化程度高，误报率低，易于安装和维护。随着现代科学技术的提高，人们的安全意识也飞速发展，在不久的将来报警系统将在更广泛的领域和层次得到应用。

2 居室安全报警系统的硬件设计

从设计需求角度来分析，此设计包括如下四个部分：无线遥控部分、传感器部分、数码管部分、单片机STC89C52和报警器的报警系统。电路原理如图2.1所示。

图2.1 电路原理图

2.1 红外传感器部分设计

2.1.1 热释电红外传感器的工作原理

热释电红外传感器（简称PIR）是一种全新的高灵敏度的检测仪器。热电传感器是利用热电效应的传感器，具有敏感度高的特点。它是由一个电压晶体元件和陶瓷氧化物部分组成。在监测传感器表面温度变化时,元件表面的电极由于热电效应而会产生电荷，在两者之间形成弱电压。其输出阻抗高，具有一个阻抗转换效应晶体管FET。

当传感器表面温度恒定在监视范围内，传感器没有信号输出。当人体进入监视区域，室温和体温的温度差，造成环境温度变化的，此时传感器输出信号；如果身体不移动到监视区域中，则环境温度不发生变化，传感器不会输出信号。热释电红外传感器如图2.2所示。

图2.2 热释电红外传感器