基于单片机MSP430G2553及launchpad的家用非法闯入防盗报警器的设计
摘要： 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们对防盗措施提出了新的要求。本次设计一款基于单片机的家用非法闯入防盗报警器，它利用单片机MSP430G2553来实现,并采用红外传感器采样，驱动继电器模块实现报警。
关键词： 传感器 继电器 launchpad
1 引言
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。它的工作性能好，不易出现不报和误报现象，安全可靠。不仅如此，它使用了单片机做信号处理器，这样有利于与计算机相连接，利用计算机统一管理，使整个小区的住户基本情况、资料等在计算机内存储起来，方便来访人的查询和保安人员的统一管理。
目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点：（一）压力触发式防盗报警器由于压力板式安装在垫子内，当主机停止工作，主人在家走动时，都很容易失报和误报，其可靠性低。（二）开关式电子防盗报警器一般只有一个定点，有效范围小，而且各种开关也易坏，失报和误报率就高，不可靠。（三）遮光式触发防盗报警器在受到太阳光照射就会引起误报，同时如果由于风吹窗帘的摆动等遮住了光也会引起误报，所以这种报警器的可靠性也不高。再者，就闭路监控电路防盗系统而言：它的安装线路复杂，而且技术要求比较高，价格也比较昂贵，不利于广泛利用。
综合以上报警器的不足，本系统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。
2 总体方案设计
防盗报警系统一般是由入侵探测器、防盗报警控制器和接警中心（硬件加软件）组成。它的最简单形式是（家庭、单位）报警系统，它的组成部分是入侵探测器和报警控制器，以及声光报警器。
MSP43 MSP430G2553单片机设计框图0G2553单片机是TI公司推出的16位单片机。其指令是采用的被称为“RISC”的精简指令集。其引脚及特性如下：
图3. MSP430G2553引脚图
特性：
1、超低功耗
MSP430G2553单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。运行模式230μA（在1Mhz的频率和2.2V的电压下）。
具体参数为：0.1μA掉电模式。0.5μA待机模式。
2、强大的处理能力
MSP430G2553单片机采用了精简指令集（RISC）架构，6.25ns指令周期时间。
3、基本时钟模块配置
•具有4种校准频率并高达16Mhz。
•内部超低功耗振荡器（LF）。
•32Khz晶振。
•外部数字时钟源。
4、模数转换精度高。
5、使用简单
电源和在线调试都可以通过USB完成。
6、DIP封装，简单方便。
通过比较，方案二能满足我们实时快捷的要求，更加简单有效，固本设计选择方案二。
3.分电路设计和论证
3．1 电源电路设计和论证
3．1．1 利用LM7805设计供电电源电路
用LM7805三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流，过热的调整管保护电路，使用起来可靠，方便，而且价格便宜。该系列集成IC型号中的LM78后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如LM7805代表输出电压为正5V。因为三端固定稳压电路使用方便，所以在电子制作中经常使用。
图4. LM7805实物图
图5 . LM7805原理图
3．1．2 利用AP1513构成电路做电源
用AP1513构成电路效率虽然比较高，但是外围配套电路比较复杂，而且价格也比较贵。
因此比较之下，还是利用LM7805来构成供电电源电路比较合适，所以选用LM7805。
3．2 单片机模块的设计与论证[2]
20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，就单片机而言，世界上一些著名的计算机厂家已投放市场的产品就有50多个系列，数百个品种。
3.2.1 89C51单片机
AT89C51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。主要性能：
与MCS-51 微控制器产品系列兼容。
片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器
存储数据保存时间为10年
宽工作电压范围：Vcc可为2.7V到6V
全静态工作：可从0Hz至16MHz
程序存储器具有3级加密保护
128*8位内部RAM
32条可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
中断结构具有5个中断源和2个优先级
可编程全双工串行通道
空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容
3．2．2 MSP430G2系列单片机[3]
MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
首先，MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。
其次，独特的时钟系统设计。在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL 和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器（32768Hz），也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生 CPU 和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。
由于系统运行时开启的功能模块不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统中共有一种活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0~LPM4）。在实时时钟模式下，可达2.5μA ，在RAM 保持模式下，最低可达0.1μA 。
MSP430 系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定时器（Basic Timer）、实时时钟（RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出A/D 转换器；16 位定时器（Timer_ A 和 Timer_ B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、 PWM 等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的 I/O 端口，P0、P1、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12位硬件 A/D 转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps ，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达 160 段；实现两路的 12 位 D/A 转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的DMA模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。
参考文献
[1]洪利，章扬，李世宝.《MSP430单片机原理与应用实例》[M] 北京航空航天大学出版社 2010
[2].高洪志 《 MCS-51单片机原理及应用技术教程》[M] 人民邮电出版社 2009
[3] 沈建华,杨艳琴,翟晓曙.《MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用》[M] 清华大学出版社 2004
[4] 胡大可. 《MSP430系列单片机C语言程序设计与开发》[M] 北京航空航天大学出版社 2003
[5] 繆晓中. 《电子CAD--Protel 99SE》[M] 北学工业出版社2010
www.bysj360.com www.bysj360.com/page.asp?id=37 www.bysj360.com/page.asp?id=37 www.bylw520.net www.bylw520.net/html/4877.html www.caddown.com www.caddown.com/a/?183
