激光防盗系统的设计与实现(含程序代码)☆

激光防盗系统的设计与实现(含程序代码)☆(包含任务书,开题报告,中期检查报告,毕业论文,22000字,程序代码)
摘  要
本文从防盗系统的现状着手，分析激光防盗系统的可行性和必然性，并提出相应的解决方案。目前市面上已经出售的比较多的还是超声波和红外防盗系统，虽然已经进入了博物馆和部分家庭中，但是抗干扰能力不强，可靠度不高，成本比较贵。针对这个问题，提出了这个基于AVR单片机的激光防盗系统的解决方案，通过发送和接受加密的激光信号，来探测外来入侵，不仅很好的避开了温度干扰，监控的距离也更远，同时也能够检测到入侵者阻挡发射源，使用替代光源照射的事件。本系统采用了光敏电阻，设计包括了硬件模块和软件编码两个部分。系统操作简单，成本较低，有较强的实用价值。

关键词：防盗系统，激光，单片机，AVR
 
ABSTRACT
This graduation thesis is engaged in the present situation of anti-thief system. I analyzed the feasibility and the inevitability of laser anti-thief system, and got the corresponding solution. At present, what kind of anti-thief system is on sale in the market? Majority of them are based on the ultrasonic wave and the infrared ray. Although it has been already used in some museums and partial families, anti-interference ability of this kind anti-thief system is not powerful enough, or reliable enough. Moreover, the cost of production is a little bit high. In view of this question, a solution of laser anti-thief system based on the AVR MCU is being put forward. By transmitting and receiving the encrypted laser signal, the system can detect the external invasion. This system not only avoids the disturbance of temperature, but also catches the external invasion with pseudo laser signal. And its monitoring distance can reach farther. The system, based on opto-sensor, is composed of the hardware module and the software. The anti-thief system is operated simply and of high practical value with low costs.
Keywords: anti-thief system, laser, MCU, AVR
 
本课题着眼于激光防盗系统的研究，该系统可以对博物馆重要参展物品进行保护。效果要优于红外线防盗系统。利用到激光的反射营造一个光线密布的空间，可以威慑到盗贼和入侵者，同时实用到了数据加密传输，由于具有很高的的频率，人的眼镜基本无法察觉到激光的变化，在接收端的数据解析又可以很好的对信号还原，这个就极大的提高了防盗设备的可靠度和精确度。相对于过去红外线传感器，有了一个明显的进步。
本课题任务就是设计一个有比较安全的防盗系统，主要任务如下：
1、    硬件模块的设计；
2、    软件的编写；
3、    自定义防入侵方程的建立

功能需求
一个完整的激光防盗系统包含如下几个部分：中央处理器（CPU），激光发射模块，激光接收模块，报警模块。中央处理区用于处理激光发射模块的发送数据和接受数据的处理，其中就包含了相当的工作量，有数据的加密和数据的校验。激光发射模块负责把CPU发送过来的数据按照一定的速率传输出去,而接受模块则负责接收激光信号数据,并且把模拟信号转换到数字信号,然后传输给CPU。报警模块比较简单，通过翁鸣器和LED灯来实现报警。
普通的被动红外防盗系统都是通过感应信号是否中断来判断入侵，主动红外防盗系统是否有温度信号的出现，而是用激光的话，可以很好的利用激光的传输距离远和发射集中的特性来进行加密信号传输。激光具有光的特性：折射、反射，这样就可以是用反光镜面来组成一个激光网络，任意一个反射被中断都能够诱发报警。
因为激光防盗的极强的抗干扰能力和极高的准确度，因此在高级别的防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。传统的红外线防盗设备都只是对红外线进行采集，难以进行差错判断和过滤杂乱信号，很容易被假信号骗过，而激光防盗就能够做到很好的准确度。只要有物体阻断激光源的接收，就可以确认入侵。而当我对激光源发射出来的激光通过我自定义的协议进行加密，在激光感应器端进行容错校验之后，即使入侵者使用替代激光源照射激光感应器，也会因为无法获知加密的激光信号而暴露自己身份。

硬件构造需求
在激光防盗系统中至少需要用到Atmel公司的Atmega8处理器4个通用 I/O 口，ADC模数转换在接收模块中完成

激光防盗系统运行过程如下：首先是CPU产生随机加密信号，信号通过激光头发射出去，接收端收到信号后，经过ADC处理后传输给CPU，CPU比较发射的信号和接收到的信号，比较后判断是否报警。

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目  录
摘  要    I
ABSTRACT    II
第1章  开发背景    1
第2章  当前发展状况    3
2.1 防盗系统发展状况    3
2.2 国内外的研究现状    4
第3章  系统分析    7
3.1 系统可行性    7
3.1.1 硬件可行性分析    7
3.1.2 软件可行性分析    7
3.1.3 经济可行性分析    8
3.2 系统需求分析    8
3.2.1 功能需求    8
3.2.2 硬件构造需求    8
第4章  系统总体设计    12
4.1 方案整体结构框架    12
4.2 硬件系统设计    12
4.2.1 ATmega8中央控制器的硬件设计    12
4.2.2 激光发射模块硬件设计    13
4.2.3 激光接收模块硬件设计    13
4.2.4 报警模块硬件设计    14
4.3 软件系统设计    15
4.3.1 主函数的设计    15
4.3.2 加密算法软件设计    16
4.3.3 信号校验软件设计    17
4.3.4 singlewire传输协议设计    17
第5章  系统详细设计    19
5.1 硬件系统实现    19
5.1.1 防盗系统硬件图    19
5.1.2 ATmega8中央控制器的硬件实现    19
5.1.3 激光发射模块硬件实现    20
5.1.4 激光接收模块硬件实现    20
5.1.5 报警模块硬件实现    21
5.2 软件系统实现    22
5.2.1 主函数的实现    22
5.2.2 信号加密算法具体实现    25
5.2.3 信号校验软件实现    25
5.2.4 singlewire通信协议软件实现    27
第6章  系统测试    30
6.1 测试目的    30
6.2 测试方法    30
6.2.1 单元测试    30
6.2.2 系统测试    34
第7章  结  论    37
参考文献    39
附  录    40
致  谢    44