摘要：随着人们对环境安全要求的不断提高，防盗报警系统的研究成为热点。本文以STC89C52单片机作为系统处理器，采用热释电红外传感器进行信号监测，通过C 语言编写程序，最终实现了防盗报警的系统功能。通过试验证明了此系统的有效性，并具有高性价比、高可靠性、使用方便等优点。
关键词：STC89C52单片机 热释电红外探测器 防盗报警
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）05-0193-02
1 引言
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对住宅的安全性提出了高要求，迫切需要一种防盗报警系统来保障自己的财产安全和人身安全[1]。国外欧美等发达国家安防技术比我国起步早，目前普及率达到70%以上，而在我国还不到20%，如何设计出高效率、操作简单、高性价比的防盗报警系统成为当前研究的热点。
本文设计了一种基于STC89C52单片机的防盗报警系统，首先分析了系统结构和工作原理，然后从硬件设计和软件设计出发阐述了详细的设计过程，最后通过试验结果验证了系统的有效性。
2 系统结构和工作原理
该防盗报警系统的结构如图1所示。
前端入侵探测器主要完成探测工作，对所规定的监控区域内的各种参数如红外辐射强度进行探测；通过系统处理器执行相应的程序输出信号，控制其他模块的状态；接收到报警信号后，报警电路的LED灯发光，并且蜂鸣器发出声音，用以通知用户监控区域发生的情况。可以说，入侵探测器是系统的“眼睛”，系统处理器则是“心脏”，报警电路是系统的“四肢”。
3 系统硬件电路设计
防盗报警系统主要由传感器、单片机、按键控制电路、复位电路、指示报警电路和电源组成，其硬件电路如图2所示。
本设计采用51系列单片机STC89C52；在监测点上通过热释电红外传感器将人体辐射的红外光谱转换成电信号，送出TTL 电平至STC89C52单片机；单片机经软件查询、识别、判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号，驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。下面分别介绍各个模块的功能实现。
3.1 单片机
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。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。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[2]。
要使单片机工作起来最基本的电路构成为单片机最小系统，如图3所示。
单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。STC89C52单片机的工作电压范围是4V-5.5V，所以通常给单片机外界5V直流电源。连接方式为单片机中的40引脚VCC接正极5V，而20引脚VSS接电源地端。复位电路就是确定单片机的工作起始状态，完成单片机的启动过程。单片机接通电源时产生复位信号，完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统在运行中，受到外界环境干扰出现程序错误的时候，按下复位按钮则内部的程序自动从头开始执行。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，需要接上上拉电阻来提高输出高电平的值。时钟电路好比单片机的心脏，就是振荡电路，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，以此决定单片机的执行速度，它控制着单片机的工作节奏。
3.2 热释电红外传感器
热释电红外传感器（简称PIR）是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警等，人体辐射的红外线中心波长为9～10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2～20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器，本传感器是整个系统的关键，能感应到人体红外线。
菲涅耳透镜片相当于热释感应传感器的“眼镜”，它和人的眼睛一样的作用，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生错误的动作，致使用户或者开发者对其失去信心。它的作用是有效的将探测到空间的红外线集中到传感器上，菲涅耳透镜根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。
BISS0001是一款传感信号处理集成电路，只要热释感应器把红外线接收到信号传输到BISS0001里进行信号处理，它本身静态电流极小，工作电压在3V～5V之间，当工作电压为5V时输出的驱动电流为10mA。配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式热释电红外传感器，广泛用于安防，自控等一些领域，它是有16个管脚组成的一种集成块。由于热释电红外传感器制作简单、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，便于多用户统一管理
3.3 按键控制电路
本电路的设计就是为了控制电路中布防和紧急状态下不同的工作方式，当按下布防键后，30秒后进入监控状态，当有人靠近时，热释红外感应到信号，将信号传送给单片机，单片机马上进行报警。当遇到特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。
3.4 指示报警电路和电源模块
在单片机的I/O里会输出高低电平，在P20、P21和P22分别接上LED指示灯而P23接上蜂鸣器而蜂鸣器外接个8550的三极管起到开关作用，当三极管达到饱和状态下就驱动了蜂鸣器工作了。
本系统电压为4.5V左右，直接接3个1.5V的直流干电池提供电源，然后用导线连接电源接口模块。
4 系统软件设计
根据单片机的系统功能得知，它是数据采集模块的中央控制器，主要完成对规定区域红外辐射信号的采集，选择需要采集的区域，通过数据线将信号传递给单片机处理。根据系统功能要求，单片机的软件设计主要包括主程序设计和中断程序设计等部分组成。
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主程序设计主要完成系统的数据采集和系统的初始化，以及按需要调用其他子程序模块的任务，将各个部分组成一个有机统一的整体。系统复位后，首先系统在单片机的控制下初始化，然后等待开始命令信号的发送。如果没有开始命令的信号，系统则返回初始化程序继续重新执行；如果单片机接收到了开始命令，探测器将开始采集红外辐射，弱采集到足够强度的红外辐射强度，探测器将信号发送给单片机，单片机处理信号后将激发报警装置的工作，此时蜂鸣器鸣响，红色的LED指示灯亮起。
按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如图4所示。
来的脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路开始报警，持续报警，然后程序开始循环工作，手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如图5所示。
5 实验测试
系统以单片机C51语言编程，在u Vision4 集成环境中完成软件的编译和调试工作，使用STC_ISP_V483下载软件通过计算机串口将已写完并且准确的程序写入到单片机当中。通过实验测试，该系统能够达到防盗报警的需求。使用灵活方便。。该系统的核心是探测、智能报警，实验证明各种指标都基本达到要求。我们充分考虑了系统可靠性、安全性和适用性，有较高的性价比，适合于广泛推广使用。
参考文献
[1]李戈，徐政五.报警防盗系统的设计[J].数字技术与应用，2011（11）：96.
[2]赵荣阳，杨祥，张远翼.基于AT89C51单片机的家庭智能控制系统[J].桂林工学院学报（自然科学版），2008，28（1）：142-143.
[3]楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例[M].北京：航空航天大学出版社，2006：170-200.
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