基于单片机的家庭防盗系统的设计终稿(编辑修改稿)

基于单片机的家庭防盗系统的设计终稿(编辑修改稿)内容摘要：

6。 126176。 RE200B 即双元热释电红外传感器，处理的是模拟信号，输出的是数字信号，且其输出电压符合单片机的工作电压，可以直接连接单片机，不需经过 A/D转化，也不需要经过放大处理。 但热释红外传感器除了敏感度高和制造简单价格低廉之外还存在着一些缺点： （ 1）由于自然界中的光都是具有能量的，各种光线之间又很难区分。 所以，热释红外传感器在 工作是 容易受各种 光 源 或是热 源 的 干扰。 （ 2）在红外线传播的过程中，容易被打断。 并且对于各种物体红外线的穿透能力不相同。 所以种种原因导致 人体 辐射的 红外 线 容易被遮挡， 探头不易被检测到。 （ 3）热释红外传感器自身对于环境和温度的稳定要求较高 未解决以上热释电红外传感器的缺点，参考市场上的成型防盗商品，可以总结如下： 在完整的的一个红外线感应系统中，完成该系统的一整套探测动作至少需要安徽理工大学 毕业设计 14 两个部分：第一，就是热释电传感器，他完成了系统的感应动作，把光热信号转化为电压信号。 另外一个器件就是菲涅尔透镜。 图２ .４－ 3 菲涅尔透镜实物图 菲涅尔透镜 又称螺纹透镜，根据法国的著名的土木工程兼物理学家菲涅尔发明的偏振光理论制作而成的。 菲涅尔透镜 多是 由有机 材料 采用电动模具工艺 注压而成的薄片 也有玻璃制作而成的。 镜片表面一面为光面，另一面刻录了 一圈圈半径有小到大向外由浅至深得 的同心圆。 从剖面看似锯齿。 圆环线多而密感应角度大，焦距远；圆环线刻录的深感应距离远，焦距近。 它的纹理是根据光的干涉及扰射以及相对灵敏度和接收角度要求来设计的。 红外光线越是靠进同心环光线越集中而且越强。 同一行的数个同心环组成一个垂直感应区，同心环之间组成一个水平感 应段。 垂直感应区越多垂直感应角度越大；镜片越长感应段越多水平感应角度就越大。 区段数量多被感应人体移动幅度就小，区段数量少被感应人体移动幅度就要大。 不同区的同心圆之间相互交错，减少区段之间的盲区。 区与区之间，段与段之间，区段之间形成盲区。 由于镜片受到红外探头视场角度的制约，垂直和水平感应角度有限，镜片面积也有限。 镜片从外观分类为：长形、方形、圆形，从功能分类为：单区多段、双区多段、多区多段。 在工业上，对于菲涅尔 透镜的要求很高 ：菲涅尔透镜的 表面 必须具有非常高的 光洁 度 ， 且要求其纹理 理清晰。 在实际应用上，实际用途 决定了菲涅尔透镜的厚度，大 多 数厚度 在 1mm 左右。 菲涅尔透镜的 特性为面积大、厚度薄及侦测距离远。 菲涅尔透镜的在很多时候 的作用就 相当于红外线及可见光的凸透镜， 且 效果较好，但成本 要 比普通的凸透镜低很多。 就像人依靠望远镜扩大视野一样，本系统的红外传感器需要依靠菲涅尔透镜来扩展探测范围。 菲涅尔透镜就是 RE200B 传感器的眼镜。 它的正确 配用与否直接影响到 红外线热探测头的使用 功效 ：如果安装不当或是角度没有校正好可能会导致探测头接收不到或是测量到的信号比较微弱， 致使 系统失去或是没有完全达到预期目标。 只有按照正确的角度和焦 距去安装，才能在扩展视野最大化的同时安徽理工大学 毕业设计 15 得到信号的最优测量结果。 在本设计中 菲涅尔透镜的主要作用就是将探测空间的红外线 尽可能 地 聚焦到 集中 到红外线 传感器 的探测元 上。 其功能的实现是 通过分布在镜片上的同心圆的窄带（视窗）用来实现红外线的聚集， 就相当于起到了 凸透镜的作用。 这部分选择 与决定 主要是看 菲涅尔 透镜窄带的设计 和 透镜材质。 需要参照的菲涅尔 透镜的参数主要有：光通量、不同透镜同心度、厚度不均匀性、透镜光轴与外形同心度、透过率、焦距误差等。 菲涅尔透镜窄带（视窗）的设计一般都是不均匀的，自上而下分为几排，上面较多、下边较少，一般中间密集、两侧疏。 因为人脸部、膝部、手臂红外辐射较强，正好对着上边的透镜；下边较少，一是因为人体下部红外辐射较弱，二是为防止地面小动物红外辐射干扰。 其工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。 另外一种理解就是，透镜连续表面部分 “ 坍陷 ” 到一个平面 上。 从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。 每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。 每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。 这种透镜还能够消除部分球形像差。 图２ .４－ 4 菲涅尔透镜的原理 安徽理工大学 毕业设计 16 电磁继电器的选择 电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流。 较低的电压去控制较大电流。 较高的电压的一种 “自 动开关 ”。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 图 电磁继电器实物图 电磁式继电器 由 控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是 互相 绝缘的 ，保证了被控制电路的 电气隔离。 在继电器 被 加上其 线圈的额定的电压时， 由于线圈之间的电磁效应， 衔铁就会 由于 电磁力吸引 被 吸向铁芯，从而 使得 衔铁的动触点与静触点 连接。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在 弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点 连接。 通过对动静触点的吸合和断开 从而达到了在电路中的接通、切 断的开关目的。 我们在根据电磁继电器不同的用途和属性 以及结构上的差异 ，可以将电磁继电器分为六大类： (1)直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。 (2)交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。 (3)磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。 (4)极化继电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。 (5)舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路 的继电器。 (6)节能功率继电器 :输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器 ,但它的 电 流大 (一般 30100A),体积小 , 具有 节电功能。 安徽理工大学 毕业设计 17 在实际使用时 选取电磁继电器 时需要 考虑 电磁继电器的参数，一旦所输入线圈的电压或是电流过小，则会启动不了继电器或者烧坏线圈。 此时，应该考虑的参数为： ： 继电器正常工作时线圈所需要的电压。 2． 直流电阻 ： 继电器中线圈的直流电阻。 3．吸合电流 ： 指继电器能够产生吸合动作的最小电流。 在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。 而对于线圈所加 的工作电压，一般不要超过额定工作电压的 倍。 4．释放电流 ： 继电器 产生释放动作 的最大电流。 当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。 这时的电流远远小于吸合电流。 5．触点切换电压和电流 :指继电器允许加载的电压和电流。 它决定了继电器能控制电压和电流 的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点 我们在使用继电器时，也应该注意 继电器测试 ： 测触点电阻 用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为 0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。 由此可以区别出哪个是常闭 触点，哪个是常开触点。 测线圈电阻 可用万能表 R10Ω 档测量继电器线圈的阻值，从而判断该线圈是否存在着开路现象。 测量吸合电压和吸合电流 找来可调稳压电源和电流表，给继电器输入一组电压，且在供电回路中串入电流表进行监测。 慢慢调高电源电压，听到继电器吸合声时，记下该吸合电压和吸合电流。 为求准确，可以试多几次而求平均值。 继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。 同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号 “J”。 继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画 在长方框一侧，这种表示法较为直观。 另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。 继电器的触点有三种基本形式： （ H 型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。 以合字的拼音字头 “H”表示。 （ D 型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。 用断字的拼音字头 “D”表示。 安徽理工大学 毕业设计 18 （ Z 型）这是触点组型。 这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。 线圈不通电 时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。 这样的触点组称为转换触点。 用 “转 ”字的拼音字头 “z”表示。 安徽理工大学 毕业设计 19 在本设计系统中，包含的硬件系统包括单片机的最小系统 和外围电路。 其中外围电路包括发光二级管警报电路和高音喇叭警报电路以及继电器电路。 复位电路的设计 复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后 , 在 RESET 端持续给出 2 个机器周期的高 电平时就可以完成复位操作。 本设计采用的是外部手动按键复位电路。 图 安徽理工大学 毕业设计 20 发光二极管报警电路的设计 发光二极管接上电阻后连上单片的 RXD 的引脚，外接 VCC，当单片机的 RXD引脚被置低电平后，发光 二极管被点亮，起到报警作用。 图 发光二极管电路 时钟电路的设计 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2应不接。 因为一个机器周期含有 6 个状态周期，而每个状态周期为 2 个振荡周期， 所以一个机器周期共有 12 个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ，一个振荡周期为 1/12us，故而一个机器周期为 1us。 一般的单片机其晶振频率越高，单片机的运行速度越快。 而一般的单片机其晶振频率都为 12MHZ。 图 时钟电路的设计 安徽理工大学 毕业设计 21 语音电路的设计 R31kQ1F M M T 7 2 3L S 1S P E A K E R 图 语音报警电路 在设计语音报警电路的时候，需要计算电路中串联的电阻大小。 由于，一般三极管的安全电流为 3mA 到 10mA，而一般单片机输出的电流为 5V，故其必须串联一个限流电阻，其值大约为 300 欧姆至 1K 之 间。 三极管起到放大电压电流作用。 继电器电路 abcdef231X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P。