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1、精品学习资源胡锐锋电子信息工程专业 学号： 6102106010摘 要 ：本系统采纳了热释电红外传感器，它的制作简洁、成本低、安装比较便利， 而且防盗性能比较稳固，抗干扰才能强、灵敏度高、安全牢靠；这种防盗器安装隐藏，不易被盗贼发觉，同时它的信号经过单片机系统处理后便利和PC 机通信，便于多用户统一治理；本设计包括硬件和软件设计两个部分；硬件部分包括单片机掌握电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、 LED 掌握电路等部分组成；处理器采纳51 系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件掌握下工作的；关键词：单片机；红外传感器 ；数据采集； 报警电路The Design of Imfrared
2、 AlarmHu RuifengElectronic Information Engineering Specialty No: 6102106010Abstract : This system used Pyroelectricinfrared sensor. Its manufacture is simple, and its cost is low, and fixingisconvenient. Besides, the system has many merits,such as steadyguard against theft,and strongantijammingabili
3、ty,and highthesensitivity,and high reliability.The fixxingof this alarm is covert, whichis discovered easilyby cracksman. Afterhas been processed bySCM,the signalofalarm communicates with PC, which is convenient foruniformmanagement. This design includes hardware part and software part. Thehardware
4、part includes the control circuit of SCM, and theinfraredprobe circuit,and the alarm circuit, and LED control circuit. The SCM uses AT89C51, the overall system works under the control of the systemsoftware.Key words: SCM ； infrared sensor； data collection； alarm circuit目欢迎下载精品学习资源0 摘要 11 引言41 .1设计任务
5、与要求 42 基础知识介绍42.1 热释电红外传感器简单介绍 42.2 PIR的原理特性53 方案设计83.1 总体设计思欢迎下载精品学习资源路 83.2 具体电路模块设计 93.2.1 热释电红外传感器原理 93.2.2 放大电路的设计 93.2.3 时钟电路的设计 93.2.4 复位电路的设计 103.2.5 发光二极管报警电路的设计 103.2.6 声音报警电路的设计欢迎下载精品学习资源 113.3 系统硬件电路的选择及说明 113.4 软件的程序实现 123.4.1 主程序工作流程图123.4.2 中断服务程序工作流程图 134 软件仿真135 总结136 参考文献14附录一设计编程程
6、欢迎下载精品学习资源序 14附录二单片机控制的红外防盗报警器原理图16附 录 三单 片 机 控 制 的 红 外 防 盗 报 警 器PCB图17附录四Proteus仿真原理图 18欢迎下载精品学习资源1 引言随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断进展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的爱护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求；本设计就是为了满意现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统；就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；而本设计中所使用的红外线是不行见光，有很强的隐藏性
7、和保密性，因此在防盗、戒备等安保装置中得到了广泛的应用；这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动掌握、接近开关、遥测等领域；1.1 设计任务与要求(1) 该设计包括硬件和软件设计两个部分；模块划分为数据采集、键盘掌握、报警等模块子函数；(2) 本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、报警器、单片机掌握电路、LED掌握电路及相关的掌握治理软件组成；用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能；终端由中心处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成；(3) 系统可实现功
8、能；当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来 , 当有人闯入时 ，热释电红外传感器将探测到动作 ， 设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至门限开关，打开门1限阀门送出 TTL 电平至 AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声 ；(4) 红外线具有隐藏性，在露天防护的地方设计一束红外线可以便利地检测到是否有人出入；此类装置设计的要点：其一是能有效判定是否有人员进入；其二是尽可能大地增加防护范畴；当然，系统工作的稳固性和牢靠性也是追求的重要指标；至于报警可采纳声光信号；2 基础学问介绍2.1 热释电红外传感器
9、简洁介绍欢迎下载精品学习资源热释电红外线 PIR传感器是 80 岁月进展起来的一种新型高灵敏度探测元件；是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置； 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，便可驱动各种掌握电路2；如图 1 示为热释电红外传感器的内部电路框图；图 1 热释电红外传感器的内部电路框图2.2 PIR的原理特性热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度上升而产生的干扰；由探测元件
10、将探测并接收到的红外辐射转变成柔弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出；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 范围内几乎稳固不变；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畴为 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取，这样便形成了一种特地用作探测人体辐射的红外线传感器；一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而输出电压信号；3 方案设计3.1 总体设计思路本设计包括硬件和软
11、件设计两个部分；模块划分为数据采集、键盘掌握、报警等子模块；电路结构可划分为：热释电红外传感器、报警器、单片机掌握电路、LED 掌握电路及相关的掌握治理软件组成；用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能；欢迎下载精品学习资源就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用；单片机应用系统也是有硬件和软件组成；硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称；单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段；从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路
12、、单片机、复位电路及相关的掌握治理软件组成；它们之间的构成框图如图3 总体设计框图所示：复位电路驱动LED 发光显示AT89C51信号检测电路放大驱动报警执行电路图 3 总体设计框图处理器采纳 51 系列单片机 AT89C51；整个系统是在系统软件掌握下工作的；设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放大电路、比较电路送至 门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至 AT89C51单片机；在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态掌握信号；驱动电路将掌握信号放大并推动 声光报警设备完成相应动作；当报警推迟10s 一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，当
13、警情排除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s 钟后有定时器实现自动排除报警 4 ；3.2 详细电路模块设计3.2.1 热释电红外传感器原理本设计所用的热释感器就采纳这种双探测元的结构；其工作电路原理及设计电路如 图 4 所示,在 VCC电源端利用 C1和 R2来稳固工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳固信号；当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放大后，经过 C2，R1的稳压后使输出变为高电位，再经过 NPN的转化，输出 OUT为低电平；欢迎下载精品学习资源VccVCCR23v12vC1R4Q1OUT欢迎下载精品学习资源Y2FETRSR3C2R1Y1Q2 NPN欢迎下载精品学习资
14、源图 4 热释电红外传感器原理图3.2.2 放大电路的设计如图 5 所示为最基本的放大电路，Vi是输入电压信号， Vo 是输出放大的电压信号；欢迎下载精品学习资源3.2.3 时钟电路的设计图 5 放大电路图欢迎下载精品学习资源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纳；如采纳外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接；由于一个机器周期含有6 个状态周期，而每个状态周期为 2 个振荡周期，所以一个欢迎下载精品学习资源机器周期共有 12 个振荡周期，假如外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MH，Z5一个振欢迎下载精品学习资源荡周期为
15、1/12us ，故而一个机器周期为 1us；如图 6 所示为时钟电路；欢迎下载精品学习资源图 6 时钟电路图3.2.4 复位电路的设计67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端连续给出 2 个机器周期的高电平常就可以完成复位操作；例如使用晶振频率为 12MHz时，就复位信号连续时间应不小于2us；本设计采纳的是外部手动按键复位电路；如图 7 示为复位电路；图 7 复位电路图3.2.5 发光二极管报警电路的设计由 4 个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8
16、 ；图 8 所示为发光二极管报警电路；欢迎下载精品学习资源图 8 发光二极管报警电路图3.2.6 声音报警电路的设计如下图所示，用一个 Speaker 和三极管、电阻接到单片机的 TXD引脚上，构成声音报警电路，如图 9 示为声音报警电路；图 9 声音报警电路图3.3 系统硬件电路的挑选及说明硬件电路的设计见附图示，从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件：AT89C51、热释电红外传感器、 LED、按键、反相器 74LS04、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路，以及单片机的手工复位电路等；其中D1 为电源工作指示灯， D2 是正常工作指示灯， D3 D6 是起报警指示作用，当RXD脚被置低电平常
17、， D3D6 亮红灯开头报警，同样， TXD脚置高电平常声音报警电路开头工作；电路设有2 个按键， S1 键作为倒计时的暂停键 , S2 键作为作为电路复位键；欢迎下载精品学习资源3.4 软件的程序实现3.4.1 主程序工作流程图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下图10 所示；开头系统初始化检测外部有无信号输入NY启动声光报警电路开头报警声光报警是否连续 10 秒NY声光报警终止Y是否仍有检测信号等待下次报警N终止图 10 主程序工作流程图欢迎下载精品学习资源3.4.2 中断服务程序工作流程图中断源发出中断申请关中断、爱护现场INTO 端有输入信号关闭报警复原现场、开中断
18、中断返回本主程序实现的功能是：当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后，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头报警，报警连续 10 秒钟后自动停止报警 , 然后程序开头循环工作，检测是否仍有下次触发信号， 等待报警从而使报警器进入连续工作状态；同时，利用中断方式可以实现报警连续时间未到 10 秒时，用手工按键停止的声光报警的作用；手工按键停止报警中断服务程序工作流程图，如下图 11 所示；欢迎下载精品学习资源4 软件仿真图 11 中断服务程序工作流程图欢迎下载精品学习资源本设计通过利用 Proteus 仿真，将所编写的程序用 Keil软件编译，所仿真原理图
19、见附录 C；本设计所要求达到的目标是在接收到红外传感器带来的低电平信号，可使图中的绿灯由暗变亮，红灯产生报警，可观看到红灯一闪一闪的；当报警终止后，绿灯亮起；5 总结本设计讨论了一种基于单片机技术的无线智能防盗报警器；该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，它是一种新奇的被动式红外探测器件，能够以非接触方式探测出人体发出的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，同时能有效的抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰；平常传感器输出低电平，当有人在探测区范畴内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片 机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程
20、处理后，单片机输出掌握欢迎下载精品学习资源信号，驱动声光报警电路开头报警；该报警器的最大特点就是使用户能够操作简洁、易懂、敏捷；且安装便利、智能性高、误报率低；随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速进展，信任报警器必将在更宽阔的领域得到更深层次的应用；6 参考文献1 吴政江 . 单片机掌握红外线防盗报警器J. 锦州师范学院学报 , 2001.2 宋文绪 . 传感器与检测技术 M . 北京 : 高等训练出版社 ,2004.3 余锡存 . 单片机原理及接口技术M. 西安 : 西安电子科技高校出版社, 2000.4 唐桃波 , 陈玉林 . 基于 AT89C51 的智能无线安防报警器J.电子设计
21、应用 ,2003, 56:49 51.5 李全利 . 单片机原理及接口技术M . 北京: 北京航空航天高校出版社, 2004.6 薛均义 , 张彦斌 .MCS-51 系列单片微型运算机及其应用M . 西安 : 西安交通高校出版社 ,2005.7 徐爱钧 , 彭秀华 . 单片机高级语言 C51 应用程序设计 M . 北京 : 北京航空航天高校出版社,2006.8 康华光 . 电子技术基础（模拟部分）M. 北京: 高等训练出版社 , 2004.附录一设计编程程序1. 主程序清单如下：ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200HMAIN: MO
22、V IE,#81H；CPU开放中断， INT0 答应中断SETB IT0；外部中断为边沿触发方式MOV SP,#30H；指针入口地址SETB P3.0 CLR P3.1MOV P1,#0FFH；使 P1 口全部置 1 MOV P2,#00H；P2 口清零CLR P1.2LP: JNB P1.0,LA；监测输入信号，是否有输入信号LA: ACALL DELAY；延时消抖JNB P1.0,ALARM；再次监测输入信号，如有输入信号转入报警子程序AJMP LP DELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOPDJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET欢迎
23、下载精品学习资源ALARM:SETB P1.2；开头报警使运行正常绿指示灯熄灭，红灯和声报警启动CPL P3.0CPL P3.1；10S钟定时 :MOV 51H,#14H；10S循环次数MOV TMOD,#01H；定时器 T0 定时 方式 1 MOV TL0,#0B0H；置 50ms定时初值MOV TH0,#3CHSETB TR0；启动 T0L2:JBC TF0,L1；查询记数溢出SJMP L2 L1:MOV TL0 #0B0HMOV TH0 #3CHDJNZ 51H,L2；未到 10S连续循环SETB P3.0；10s 到关闭报警CLR P3.1CLR P1.2；报警终止，正常运行绿指示灯亮
24、LJMP LP；循环, 连续工作2. 外部中断 INTO服务程序：PINT0:CLR EX0；外部中断 0 服务程序开头，屏蔽外部中断PUSH PSWPUSH ACCJNB P3.2,LN；监测是否有中断输入LN: LCALL DELAY；延时消抖JNB P3.2,LN1AJMP LN2；无中断输入 , 中断返回LN1: SETB P3.0CLR P3.1CLR P1.2；使报警终止，绿指示灯亮POP ACC POP PSWSETB EX0；开放外部中断 0LCALL LP；在中断连续检测是否有输入信号LN2:RETI END欢迎下载精品学习资源附录二单片机掌握的红外防盗报警器原理图欢迎下载精品学习资源附录三单片机控制的红外防盗报警器PCB图欢迎下载精品学习资源附录四 Proteus仿真原理图欢迎下载精品学习资源欢迎下载