智能家居报警系统设计报告方案书

是单片机课程设计的方案书

单片机课程设计报告

姓 名: 陈焕仪、王育龙、曾进东 班 级：10电子科学与技术2班 学 号： 201030570202/20/23 指导老师： 邓小玲、姜晟 日期：

华南农业大学工程学院

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目录

1 摘要...........................................................................................................................1 2 方案选择..............................................................................................................2 2.1单片机控制电路............................................................................................2 2.2报警源............................................................................................................2 2.3报警方式..............................................................................................................2 2.4显示模块...................................................................................................................3 2.5下载模块........................................................................................................3 2.6 总体方案确定...............................................................................................3 3 硬件设计.......................................................................…........................................3 3.1总体电路........................................................................................................4 3.2 PCB电路........................................................................................................4 3.3电路原理分析................................................................................................5 3.3.1 主控芯片STC89C52...............................................................................5 3.3.2 红外热释电模块....................................................................................6 3.3.3 LCD显示模块.........................................................................................6 3.3.4 彩灯报警模块........................................................................................7 3.3.5 蜂鸣器报警模块....................................................................................8 3.3.6 GSM报警模块..........................................................................................8 3.3.7 串口通信及下载模块............................................................................10 4 电路板制作、焊接、调试..................................................................................10 5 任务安排..............................................................................................................11 6 时间安排..............................................................................................................11 7作品实物图...........................................................................................................11 致谢..........................................................................................................................13 参考文献............................................................................................................................14 附录I：元件清单...................................................................................................14 附录II：程序代码.................................................................................................15

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1 摘要

随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，人们私有财产也不断地增多，因而也对防盗措施提出了新的要求。

从现代人们住宅发展的趋势来看，现代人们住宅主要是向群体花园式住宅区发展，向高空中发展，一般都是一个住宅区有几栋至几十栋以上，但目前市面上所拥有的家庭电子防盗报警器，只能用于单一的住宅单元，不利于统一管理，而且也不能满足现代住宅区的发展要求，所以很有必要对家庭电子防盗报警器进一步完善和提高。

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。它在以前的防盗器基础上进行了很大的改进，将通信技术与防盗系统紧密结合，为一款便敏小巧，低成本，适合普通室内报警的智能报警系统。本系统通过传感器获取室内人员信息，并将信号发送到单片机微处理器。当系统辨别出异类状况时，便会通过蜂鸣器以及彩灯进行通知，达到防盗报警作用。另外，系统配备具手机通信功能的GSM模块，能将室内安全状况第一时间发送至用户手机终端。不仅大大提高系统安全性及智能性，也方便用户的使用。

综合以上所述，本设计采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。同时它的信号经过单片机系统处理后利于跟PC机通信，便于多用户统一管理。

关键字：智能报警 红外热释电 GSM 存储器 STC89C52

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2方案选择

2.1 单片机控制电路

方案一：采用AT89C52单片机控制电路。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取

数据存储器（RAM）。

方案二：采用STC89C52单片机控制电路。 STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能

CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

2.2报警源

图 1 红外探头 图 2 红外热释电模块

方案一：采用常用的红外探头，探测非法入侵人体。红外探头本身不发任何类型的辐射，

器件功耗很小，价格低廉。 但是，它的缺点是容易受到外界干扰，接收距离很有限，灵敏度一般。

方案二：采用红外热释电模块，前级配用菲涅尔透镜，探测非法入侵人体。由于配有菲涅尔透镜，可测量范围大，灵敏度高，适合用于家居报警系统。

方案三：密码锁。进门需要输入预设密码，三次不正确，视为非法入侵房屋。电路简单，容易实现。但是密码易被盗贼窃取，防盗性能不大。

2.3报警方式

方案一：彩灯报警。当发现有非法人员进入房屋时，彩灯亮，提示有罪案发生。设计电路简单，报警明显，方便房外外面的保安观察到哪里有罪案发生。

方案二：蜂鸣器报警。当有非法人体入侵房屋时，蜂鸣器响，提醒有盗贼作案。电路简单，容易实现。考虑实际，蜂鸣器的响声除了提示保安和主人有盗贼外，还会成为盗贼的该逃跑的提示，可能导致不能及时抓获犯罪嫌疑人，但也可以保证了房子主人的人身安全。

方案三：GSM 报警。当系统发现非法人体入侵时，发送短信至主人手机，提醒主人家中有可能有盗贼入侵，请其尽快查核。GSM报警，能够让出门在外的房主了解清楚自己家居安全情况，方便管理家居安全。设计电路过程需要一定的探索，但是可以培养自学能力。

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2.4显示模块

采用1602液晶模块实时显示家居安全情况。能够方便地清屏、左右移动、光标显示等，而且能够维持显示字符在下一条指令到来之前不改变。

2.5 下载模块

采用串口下载模块。能够快速、精确地完成程序载入，大大地保证的器件的功能。

2.6总体方案确定

考虑到密码锁容易被贼人突破，较难起到防盗作用。基于我们查资料的结果，综合我们的组员的能力，考虑课程设计的宗旨，以锻炼我们的动手能力以及运用理论知识的能力为根本，我们决定以以下方案为我们的设计目标。

采用STC89C52为主控芯片，可采集人体的信号，发出报警。采用被动式热释电红外探测器，并在它的辐射照面覆盖特殊的菲尼尔滤光片，使环境的干扰受到明显的

控制作用。采用GSM报警模块，告知主人房子被非法入侵。同时，也采用彩灯和蜂鸣器报警，方便房子以外的安保人员观察，以及提供及时的支援措施。

3 硬件设计 3.1总体电路

经过大量查找资料，以及小组讨论，我们最终设计的电路如图所示。由STC89C52为主控芯片，串口通信下载模块，彩灯报警，蜂鸣器报警，GSM报警模块，LCD显示模块和外围电路组成。

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3.2 PCB电路图

设计好电路图后，我们小组通过手动布线，而且必须经过多次审核，避免漏画以及飞线过多，确认无误才最后设计出PCB版图，如图所示。

图

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3.3电路原理分析 3.3.1 主控芯片STC89C52

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程

Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

图

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3.3.2红外热释电模块

采用前级配有菲涅尔透镜的红外热释电传感器，实现对房屋内的人体的监控。实际的红外热释电传感器如图所示。

图

红外热释电传感模块如图所示。J4为接红外热释电传感器芯片座，1脚接电源，3脚接地，2脚通过光耦再接入单片机的P2.1脚。当感应器发现人体红外辐射后，就产生高电平，并传递给单片机。

图

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3.3.3 LCD显示模块

LCD显示模块用于显示家居安全情况，显示模块使用LCD1602,是由液晶显示屏和其译码电路组成，能显示数字英文，两行显示，界面友好。16个对外接口，8根数据线使用并行链接方式，接单片机P1口，3根控制线分别接单片机P2.4，P2.5和P2.6引脚，另外5根线用于电源、接地以及控制背光，分别接电源、地和可调电阻，如图所示。

图

3.3.4 彩灯报警模块

彩灯报警电路如图所示。LED阴极接单片机P2.3引脚，阳极接电源和保护电阻。当没有非法人体入侵时，P2.3输出高电平，彩灯不亮；当发现非法人体入侵时，P2.3引脚输出低电平，彩灯亮，产生报警。

图

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3.3.5 蜂鸣器报警模块

蜂鸣器报警模块电路图如图所示，

3.3.6 GSM报警模块

TC35(TC35i/MC35/MC35i)无线GSM/GPRS通信模块， 集成了标准的RS232接口以及SIM卡，可以在PC机上用AT命令通过串口对它进行设置。这使它成为在声音和数据通讯上通用的一个GSM/GPRS双频终端产品。 你可以快速的把它应用到产品开发上，同时它也可以作为产品的一个组成部分和产品结合在一起。在无线短信工业控制、远程通讯，现场监控等诸多无线通讯领域开发板将会给您的工作带来极大的便利.该板方便用户实验、开发，根据用户的设计思维自由组合很快将思想变为产品，无论用户有无GSM方面的知识累积，该板都是良好助手。

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TC35模块，集成了标准的RS232接口以及SIM卡 1个LED指示灯：一个电源指示 LM2941 4.2V电源IC

ISP接口(用于程序下载、串口监视) RS232接口ISP,支持串口调试 12V直流电源输入，带电源指示灯 8路LED发光管指示

板载话筒、听筒接口，接上话筒、听筒后可以实现语音通话功能。 板载数字式温度传感器DS18B20专用接口，用户可以通过编程实现温度值的无线传输应用。

16通道开关量输出，其中8路接继电器控制输出，另8路TTL电平输出可供用户扩展。 （继电器控制负载：250V/10A）

TC35模块串口通信模式可以选择：可以分别与单片机进行串口通信，或者模块与PC机电脑完成串口通信。

TC35i硬件设计：TC35i模块有40个引脚，通过一个ZIF(Zero Insertion Force，零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类，即电源、数据输入/输出、SIM卡、音频接口和控制。

TC35i的第1～5引脚是正电源输入脚通常推荐值4.2V，第6～10引脚是电源地。11、12为充电引脚，可以外接锂电池，13为对外输出电压(共外电路使用)，14为ACCU-TEMP接负温度系数的热敏电阻，用于锂电池充电保护控制。 15脚是启动脚IGT，系统加电后为使TC35i进入工作状态,必须给IGT加一个大于100ms的低脉冲,电平下降持续时间不可超过1ms。

16～23为数据输入/输出，分别为DSR0、RING0、RxD0、TxD0、CTS0、RTS0、DTR0 和DCD0。tc35i模块的数据输入/输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合ITU-T RS232接口标准。它有固定的参数：8位数据位和1位停止位，无校验位，波特率在300bps~115kbps之间可选，默认9600。硬件握手信号用RTS0/CTS0，软件流量控制用XON/XOFF，CMOS电平，支持标准的AT命令集。

其中18脚RXD、19脚TXD为TTL的串口通讯脚，需要和单片机或者PC通讯。

TC35i使用外接式SIM卡, 24～29为SIM卡引脚，SIM卡同TC35i是这样连接的:SIM上的CCRST、CCIO、CCCL、CCVCC和CCGND通过SIM卡阅读器与TC35i的同名端直接相连，ZIF连接座的CCIN引脚用来检测SIM卡是否插好，如果连接正确，则CCIN引脚输出高电平，否则为低电平。

TC35i的第32脚SYNC引脚有两种工作模式，一种是指示发射状态时的功率增长情况，另一种是指示TC35i的工作状态，可用AT命令AT+SYNC进行切换，本模块使用的是后一种。当LED熄灭时,表明TC35i处于关闭或睡眠状态；当LED为600 ms亮/600ms熄时，表明SIM卡没有插入或TC35i正在进行网络登录；当LED为75 ms亮/3s熄时，表明TC35i已登录进网络，处于待机状态。

30、31、32脚为控制脚，其中30为RTC backup，31为Power down，32 为SYNC。 35～38为语音接口，35、36接扬声器放音。37、38可以直接接驻极体话筒来采集声音（37是话筒正端，39是话筒负端）

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3.3.7 串口通信及下载模块

4.电路板制作、焊接、调试

此次电路板的制作是运用热转印法来实现，首先就是通过DXP进行原理图的绘制，然后就是PBC图的布线和连接，再者就是制版。制版的步骤又包括打印和热转印，腐蚀和清洗，钻孔和焊接电路。热转印法比用油膜法成功率更高，实现的效果更加好，同时更加有助于同学们带动同学们的热情。

而在焊接的过程中，由于焊盘偏小而且我们的板是设置地板覆铜，分布比较密集，大大提高了焊接的难度。小部分的虚焊会导致整个电路出现问题，所以我们在焊接各个元器件的时候，都要一一检测焊点是否导通，而且在吸焊的过程中要十分注意保护焊盘。并且焊完之后要逐个进行检查，避免短路断路等不合理的电线连接的出现。

在电路板调试的过程中，我们是分模块进行调试，同时软件和硬件相结合，最开始的是检查LCD模块的实现，在接上各元器件之后，整个电路表面运行良好，屏幕也无法显示。我们再次检查电路，最开始以为是焊接出现问题，便再进行一次电路的检查，同时调节液晶显示的对比度，以希望得到最好的我亮度显示。

然后进行蜂鸣器报警功能的检查，通过改变限流电阻的大小并烧写合适程序，我们是蜂鸣器达到预想期的效果。

第三就是进行人体红外感应模块的调试，该电路和程序较为简单，较为容易实现。 第四GSM功能的测试，该测试主要通过在单片机烧写程序，向GSM发送指令，GSM收到指令后进行相应的操作，包括向指定手机发送电话或者拨号。调试模块的方法是通过RS-232将GSM模块和主控制板连接起来，这样要注意要将RXD-RXD,TXD-TXD连接起来，不要凭经验交叉连接。采用串口调试助手，通过RS-232与电脑连接来调试。把串口波特率设置为9600，效验为设置为NONE，数据位8位，停止位1位。

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5、任务安排

（1）资料搜查：陈焕仪（语音模块，GSM模块） 王育龙（人体热释电识别模块） 曾进东（彩灯报警，喇叭报警模块）

（2）软件仿真与绘制PCB版图：王育龙 （3）方案书撰写：陈焕仪，王育龙，曾进东 （4）焊接电路：曾进东

（5）编程：陈焕仪，王育龙，曾进东 （6）论文撰写：王育龙，曾进东，陈焕仪

6、时间安排

（1）6.3-6.4：查找资料，确定方案 （2）6.7：绘制原理图

（3）6.8-6.10：制版，焊接，调试 （4）6.12：交作品

7、作品实物图

正面

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侧面

背面

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辞谢

首先，也是最主要感谢的是我们的指导老师，邓小玲、姜晟老师。在整个过程中他给了我们很大的帮助，在论文题目制定后，他首先肯定了我的题目大方向，但是同时又帮我具体分析使我充分认识智能家居防盗这个具体目标，让我在写作时有了具体方向。在论文提纲制定时，我们的思路不是很清晰，经过老师的帮忙，让我们具体写作时思路顿时清晰，并对制作器件的流程进行了详尽的说明。在完成初稿后，老师认真查看了我的文章，指出了我存在的很多问题并为我们提出了很多建议。在此十分感谢邓老师和姜老师的的悉心指导，让我们顺利完成此论文。

最后要感谢在整个论文写作过程中帮助过我们的每一位老师和同学。

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参考文献

[1].李广第等.单片机基础.北京航天航空大学出版. [2].吴国敬等.单片机应用和技术.中国电力出版.

[3]. 王卫星等.单片机原理与应用开发技术.中国水利水电出版社.

[4]. 康华光等.电子技术基础模拟部分.高等教育出版社.

[5]. 康华光等.电子技术基础数字部分.高等教育出版社.

附录I 元器件清单

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附录II 程序代码清单

源程序：

#include<reg52.h> #include"delay.h" #include"buzzer.h" #include"led.h" #include"lcd1602.h" #include"infrared.h" #include"inrom.h" #include"lock.h" #include"timer.h"

extern unsigned char key; extern unsigned char k; extern unsigned char m; extern unsigned char num; extern unsigned char n; extern unsigned char flag0; extern unsigned char flag1; extern unsigned char flag2; extern unsigned char flag3; extern unsigned char flag4; extern unsigned char flag5; extern unsigned char flag6=1;

void main(void) { P0=0xff; P0=0x00; init(); Timer_Init(); while(1) { Show(); Mscan(); if((key>=0)&&(key<=9)) { flag0=1; Input_Menu(); delay(100); while(flag0==1) { Mscan();

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delay(20); if((key>=0)&&(key<=15)) { delay(20); Input_code(); } } }

if(key==15) { flag2=1; delay(20); if(flag2==1) { Checkout(); } clear(); }

if(key==10) { SectorErase(0x2000); flag3=1; Set_Menu(); delay(20); while(flag3==1) { Mscan(); delay(20); if((key>=0)&&(key<=15)) { delay(20); SaveCode(); } } clear(); }

if(flag4==1) Blink(); if(flag5==1) { TR0=0; flag4=0; flag5=0; BUZZER=1;

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} if(flag6==1) { Red_Scan(); } } }

#ifndef _BUZZER_H #define _BUZZER_H

#include"reg52.h" #include"delay.h"

sbit BUZZER=P2^0;

void Alarm(void) { BUZZER=0; delayms(10000); BUZZER=1; delayms(10000); }

#endif

#ifndef _DELAY_H #define _DELAY_H

void delayms(unsigned int z) { unsigned int x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=114;y>0;y--); }

void delay(unsigned int x) { unsigned int a,b; for(a=x;a>0;a--) for(b=10;b>0;b--); }

void delay1(unsigned int x)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vkqi.html