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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流红外线报警器毕业设计正文.精品文档.引言随着科技的进步，各种智能化的电子产品渐渐进入市场。这使我们的生活方便了许多。工业及家庭的控制系统从最初的手动控制，到现在智能化的自动控制经历一段很长的过程。随着计算机的发展与进步，各种程序化的控制大大提高了其准确度和精度。单片机的出现更为系统趋于小型化提供了可能。电子技术的发展，人类的不断研究、创新，人们自身的安防意识也在不断的增强，于是报警器就应运而生，特别是红外线报警器。红外线具有隐蔽性，在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入，做到防盗。对于该项设计的要点是能否判断人员的进入，能
2、否尽可能的增加防护范围，其工作的稳定性和可靠性也是我们必须考虑的。单片机控制红外线报警器在某些程度上可以适用于上面。能亲自动手制作红外线报警器不仅有实用性还能锻炼自己的动手能力，是一件很有意义的事情。本次实验设计注重对单片机工作原理及报警原理的理解，为以后自己在单片机领域的学习打下坚实的基础，提升自己的动手能力，培养创新能力，丰富知识，加强理论与实践的结合。本次设计的意义还在于进一步了解单片机的工作状态，同时对单片机的中断技术，接口技术，存储方式和控制方式作更深一层次的了解。开拓自己的视野，增长自己的见识，加强自己的理论知识，为未来在单片机领域的发展打下良好的基础。正文一、选题背景及类型1.1
3、背景现代社会智能化水平越来越高，给我们的生活带来了很大便利。人们对安全有了很高的要求，以前的机械报警器已经不能满足人们对安全的要求了，电子报警器代替了机械报警器，电子报警器安装方便，成本价格低，安全性高，已经走进人们的视野，在对于企业来讲，高端技术的应用能够给企业带来很高的利润，减少不必要的安全损失或者是财产损失；对于居民而言，生活水平的提高使大部分人都住进了楼房，安全问题就出现了，为了防止不必要的损失，加强自身财产的安全管理，使用报警器就是必然的了。这不仅加强了安全，而且还使得我们应用更方便、更经济，为此更准确与更经济的控制方式使我们一直追求的目标。单片机控制的红外线报警器就是一种比较实用而
4、且价格实惠的报警器，在这方面的应用是比较好的。1.2报警器的分类报警器是一种为防止或预防某事件发生所造成的后果，以声音、光、气压等形式来提醒或警示我们应当采取某种行动的电子产品。分为两种报警器：机械报警器和电子报警器。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾、感应检测等领域，与社会生产密不可分。以下是常见的报警器。（1）气体报警器（2）烟雾报警器（3）燃气报警器（4）可燃性气体报警器（5）红外线报警器本文主要介绍的是红外线报警器，以下就着重说一下有关红外线报警器的一些知识。红外线报警器分为主动式和被动式两种。主动式
5、红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。 被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。物理学上告诉我们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线。而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。 红外线报警器对温度敏感,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发反警。把报警主机通电放在固定位置，把报警探头挂在约2米
6、高的地方，使其向前下方倾斜，以获得较高的灵敏度。接通电源，经过1分钟左右的延时后，报警器进入警戒状态，这时，若有人进入监控区，即刻报警。报警约1分钟，自动停止。然后重新处于警戒状态。主人进入时，首先按一下遥控器上的关机键，随着报警器一声“嘀”响，即关闭了报警器，进入警戒区也不再报警。当主人离开警戒区后，按一下开机键，随一声“嘀”响，报警器重处于警戒状态。遇到紧急情况，按一下紧急报警键，报警器即紧急报警。报警器内设有高，中，低三档灵敏度调整，用户可根据需要自行调整。二、硬件部分2.1DS18B20（温度传感器）的简介 基于单片机控制的红外报警器中的传感器是DS18B20（温度传感器），该传感器由
7、DALLS半导公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器，属于新一代适配微处理器的智能温度传感器，可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪测控系统和大型设备中。它具有体积小，接口方便，传输距离远等特点。下面主要是温度传感器的性能特点、内部结构及控制方法。2.1.1DS18B20性能特点（1）采用单总线专用技术，既可通过串行口线，也可通过其它I/O口线与微机接口，无须经过其它变换电路，直接输出被测温度值（9位二进制数，含符号位）。（2）测温范围为-55-+125，测量分辨率为0.0625。（3）内含64位经过激光修正的只读存储器ROM。（4）适配各种单片机或系统机。（5）用户可分别设
8、定各路温度的上、下限。（6）内含寄生电源 。2.1.2DS18B20内部结构 DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM（它是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列号。不同的器件地址序列号不同。）,温度传感器,非挥发的温度报警触发器TH和TL,高速暂存器。DS18B20的管脚排列如图1所示。 图1DS18B20引脚分布图 2.1.3DS18B20控制方法 在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是Vcc接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外
9、部供电，I/O口线要接5K左右的上拉电阻。 DS18B20有六条控制命令，如表1所示： 指 令约定代码操 作 说 明 温度转换44H启动DS18B20进行温度转换 读暂存器BEH读暂存器9个字节内容 写暂存器4EH将数据写入暂存器的TH、TL字节 复制暂存器48H把暂存器的TH、TL字节写到E2RAM中 重新调E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字节写到暂存器TH、TL字节 读电源供电方式B4H启动DS18B20发送电源供电方式的信号给主CPU CPU对DS18B20的访问流程是：先对DS18B20初始化，再进行ROM操作命令，最后才能对存储器操作，数据操作。DS18B20每一步操作都要
10、遵循严格的工作时序和通信协议。如主机控制DS18B20完成温度转换这一过程，根据DS18B20的通讯协议，须经三个步骤：每一次读写之前都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条ROM指令，最后发送RAM指令，这样才能对DS18B20进行预定的操作。2.21602液晶屏 液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。液晶显示器可以分为两大类，一类是点阵型，另一类是字符型。点阵型通常面积较大，可以显示图形；而一般的字符型液晶只有两行，面积小，只能显示字符和一些简单的图形，简单易控制且成本低。与此同时1062液晶屏的实用性很
11、高。下面简要的说明一下它的电气连接。1.1电气连接1602液晶屏采用标准的16脚接口，定义如下表2所示： 表2 1602液晶屏的引脚定义注： （1） 液晶显示偏压信号：是指用于驱动1602液晶屏上的像素点改变颜色所用的电压，此电压可能接近GND，本实验板所用的1602液晶是接近GND。 （2） 读写选择端是用于控制对液晶的读和写的信号，在本实验板内被直接连接在GND上，即采用只写不读的方式（只要在两次写中间加适当的延时即可）。第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可
12、以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第1516脚：空脚。图2 1602液晶屏2.3蜂鸣器蜂鸣器发声原理是电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场来驱动振动膜发声的，因此需要一定的电流才能驱动它，单片机IO引脚输出的电流
13、较小，单片机输出的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，因此需要增加一个电流放大的电路。实验板通过一个三极管Q1来放大驱动蜂鸣器。蜂鸣器的正极接到Q1的集电极C极上面，蜂鸣器的负极地，三极管发射极E极接电源VCC，基级B经过限流电阻R33后由单片机的P1.7引脚控制，当P1.7输出高电平时，三极管T1截止，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声当P17输出低电平时，三极管导通，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制P1.7脚的电平来使蜂鸣器发出声音和关闭。程序中改变单片机P1.7引脚输出波形的频率，就可以调整控制蜂鸣器音调，产生各种不同音色、音调的声音。另外，改变P1.7输出电平的高
14、低电平占空比，则可以控制蜂鸣器的声音大小。2.4stc89c51单片机2.4.1简介单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择.可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器，如
15、图2所示）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。在红外线报警器当中我们应用的单片
16、机是stc89c51单片机，由它来控制报警器的运行。2.5红外对管红外对管是红外线发射管与光敏接收管，或者红外线接收管，或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。下面主要是对红外对管中红外线以及功能的说明。2.5.1红外线 在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（-273.15）的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类：近红外线与远红外线。 图3红外线发射管红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异，850NM波长的主要用于红外线
17、监控设备、875NM主要用于医疗设备、940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG：红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等。2.5.2功能说明（1）光敏接收管它是一个具有光敏特征的PN结，属于光敏三极管，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流（暗电流）。此时光敏管不导通。当光照时,饱和反向漏电流马上增加，形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。（2）红外接收管功能与光敏接收管相似只是不受可见光的干扰，属于光敏二极管，只对红外线有反应。（3）红外线接收头就是在红外线接收管的基础上进行放大的信号的作用，类似与三极管的放大效果。三、软件部分3.1原理
18、图与程序3.1.1原理图红外线报警器是由单片机最小系统以及其他元件组成的，单片机最小系统是其中不可缺少的，是其中的核心元件，下面是红外线报警器的原理图。 图4 红外线报警器原理图3.1.2以下是基于单片机控制红外线报警器的程序 #include#include#include #include LCD1602.h#include ds18b20.c#include 38khz.c#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit OUT=P22;sbit P32=P32;uchar bInt0 = 0;uint mstcnt=0;u
19、char t,set;bit outflag;bit write=0;bit flag;bit flag2;bit TR1_flag; /控制蜂鸣器报警uchar code str0= system running ;uchar code str1= OK SA: . C;uchar code str2=wrong SA: . C;void init_timer0(void); void displayfun1(void);uchar ReadOneChar(void);void WriteOneChar(unsigned char dat);void ReadTemperature(void
20、);void playalarm(void); /*LCD display function*/void displayfun1(void)WriteCommandLCM(0x0c,1); DisplayListChar(0,0,str0);/DisplayListChar(0,1,str1); DisplayOneChar(11,1,temp1/10+0x30); DisplayOneChar(12,1,temp1%10+0x30);DisplayOneChar(14,1,temp2/10+0x30);void display() if(!TR1_flag) / 为0时显示OK，为1时显示W
21、RONG DisplayListChar(0,1,str1); displayfun1(); delay_LCM(1000);else DisplayListChar(0,1,str2); displayfun1(); delay_LCM(1000); /*timer t0 initialization*/void init_timer1(void) TMOD=TMOD|0x12; TH1=0x3c; TL1=0xb0; EA=1; ET1=1; /TR1=1; void timer1(void) interrupt 3 using 0 TH1=0x3c; TL1=0xb0; /OUT = O
22、UT; OUT = 1;/蜂鸣器长鸣 mstcnt+; if(mstcnt=400)/蜂鸣器响10秒 mstcnt=0; TR1 = 0;TR0 = 1; flag = 0; /停止报警，进入正常模式TR1_flag = 0;/切换显示OUT = 0;/*the main funtion*/void main(void)int_mcu(); P1=0xff; / initialize p1delay_LCM(500); /500ms time delayinitLCM( ); /initialize LCDinit_timer1( ); /initialize Timer0 Init_DS18
23、B20( ); /initialize Ds18b20DisplayListChar(0,0,str0);DisplayListChar(0,1,str1); /out_high();/测试输出38k载波 TR1_flag = 0; while (1) /TR0 = 1; if(!flag) /flag为0时正常显示，为1时执行报警 OUT = 0; TR0 = 1;TR1_flag = 0; ReadTemperature(); /read temperaturedisplay();/for(m=0;m8;m+) /读取P32状态8次，若有高电平则报警 if(P32) delay_LCM(5
24、0); if(P32) flag = 1; flag2 = 1; TR1_flag = 1; else delay_LCM(100); else if(flag2) TR0 = 0;/关定时器0，停止发送脉冲 TR1 = 1;/启动定时器1，蜂鸣器响 display(); flag2 = 0;结论 红外报警器是一种基于单片机控制的报警器，是一种简单的报警器。在制作实物的过程中遇到一些小问题，就是往单片机里面写程序的时候，刚开始写了几次都不能够运行，经过最后的努力终于成功了。当最后完成的时候有一种自豪感，完成一件事的过程远比结果好。虽然我们做的红外线报警器只是一个简单的模型，但是能选到这个设计我
25、也从中学到了很多东西，这些是以前在书本上学不到的东西，一种实际的动手能力，一种自己的探索，一种查阅资料自己学习的付出。原来自己能过成一件事是多么的让人高兴啊。报警器也不是完美的东西，有的时候也会引起误报、漏报，至于具体原因这里也不多说了，这是以后的研究课题。参考资料1电子驿站 2百度文库及百度百科 3杜树春.单片机应用系统开发实例详解.北京：机械工业出版社，20074无线电杂志社.无线电.北京：人民邮电出版社，2007-20105 李广弟.单片机基础. 电子工业出版社，2007致谢 经过自己的努力，加上老师的指导，同学的帮助，我完成了红外线报警器的毕业设计。由于长时间没有学习单片机知识了，刚开
26、始做的时候感觉到比较吃力，可是在别人的帮助下总算是把所忘记的知识慢慢想起来了，而且顺利的完成了设计。在本次的毕业设计当中我感觉到学习知识的时候很简单，可是实际运用的时候感觉到就比较吃力了，有点学无所用的感觉，也许也就是自己学的不够好吧。通过这次设计，我感觉自己的知识面是很窄的很多东西都不是很清楚不得不请教老师或者是同学，再就是上网去查找资料。要想使自己更上一层楼，还是要不断的去学习的，不断的提升自己啊。能够完成这个设计我感觉到很自豪，毕竟是自己做的第一设计。感谢一切帮助我的人啊，感谢学校。再次感谢指导老师和我的搭档们，辛苦了！三年的大学生活即将结束，学生时代的最后一项任务也画上了句号。希望在以后的日子里，不断学习、进步，让自己做得更好。附录以下是红外线报警器的实物图图5红外线报警器实物图6毕业论文评阅、评审意见表专业：学生姓名：题目：指导教师评语：成绩：指导教师（签字）： 年月日答辩委员会（或答辩小组）评审意见：成绩：组长（签字）： 年月日