精品資料（2021-2022年收藏）熱釋電紅外報(bào)警器報(bào)告

1、熱釋電紅外報(bào)警系統(tǒng)目 錄1課程設(shè)計(jì)目的22 設(shè)計(jì)介紹22.1 技術(shù)要求22.2 主要任務(wù)23 基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介23.1 熱釋電紅外傳感器簡(jiǎn)單介紹23.2 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)單概述34 方案設(shè)計(jì)44.1 總體設(shè)計(jì)思路44.2 具體電路模塊設(shè)計(jì)54.2.1 熱釋電紅外傳感器原理54.2.2 調(diào)整電路的設(shè)計(jì)64.2.3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)64.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)74.2.5 數(shù)碼管顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì)74.2.6 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)84.3 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說(shuō)明85 軟件編程及仿真85.1 軟件簡(jiǎn)介85.1.1 Proteus軟件簡(jiǎn)介及使用85.1.2 Keil軟件簡(jiǎn)介105.2 軟件程序的實(shí)現(xiàn)1

2、26 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)177 參考文獻(xiàn)18附圖1：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制的紅外防盜報(bào)警器原理圖19附圖2：仿真原理圖20附圖3：實(shí)物圖211課程設(shè)計(jì)目的隨著時(shí)間的推移，計(jì)算機(jī)革命的完成，信息高速公路的發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計(jì)就是為了滿(mǎn)足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)所用的這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線(xiàn)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可用于制動(dòng)控制、接近開(kāi)關(guān)、遙測(cè)等領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)會(huì)使我們進(jìn)一步對(duì)單片機(jī)有個(gè)感觀認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)動(dòng)手能力。使理論

3、與實(shí)際相結(jié)合。2 設(shè)計(jì)介紹2.1 技術(shù)要求基于單片機(jī)控制的熱釋電紅外報(bào)警，將檢測(cè)到人體紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，經(jīng)調(diào)理電路整形處理為T(mén)TL電平送入單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)送入信號(hào)進(jìn)行判別，是哪一路報(bào)警信號(hào)，發(fā)出音響報(bào)警并通過(guò)數(shù)碼管顯示報(bào)警位置。2.2 主要任務(wù)1.系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)研，詳細(xì)分析系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)控制的熱釋電紅外報(bào)警系統(tǒng)方案；2實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：熱釋電傳感器調(diào)理電路；報(bào)警音響電路；報(bào)警顯示電路；軟件控制；3系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：器件選擇；地址分配和硬件連接；4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):單片機(jī)代碼的實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)控制代碼的實(shí)現(xiàn)；5系統(tǒng)調(diào)試；6系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；7寫(xiě)課設(shè)報(bào)告。3 基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介

4、3.1 熱釋電紅外傳感器簡(jiǎn)單介紹熱釋電紅外線(xiàn)(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高靈敏度探測(cè)元件。是一種能檢測(cè)人體發(fā)射的紅外線(xiàn)而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線(xiàn)能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。如圖1示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。圖1 熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖3.2 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)單概述AT89S51單片機(jī)是美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（EPROM）和128 bytes的

5、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。振蕩器和時(shí)序OSC程序存儲(chǔ)器4 KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256 B RAM/SFR定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 ×16 AT89S51CPU64 KB總線(xiàn) 擴(kuò)展控制器可編程 I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷 外時(shí)鐘源 外部事件計(jì)數(shù) 外部中斷 控制 并行口 串行通信圖2 AT89S51 功能方塊圖圖2為AT89S51片機(jī)的基本組成功能方塊圖。由圖可見(jiàn)，在這一塊芯片上，集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括CPU、存

6、儲(chǔ)器、可編程I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口等，各部分通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)相連。下面介紹幾個(gè)主要部分。4 方案設(shè)計(jì)4.1 總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤(pán)控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶(hù)終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警等功能。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來(lái)說(shuō)，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱(chēng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研

7、制過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。從設(shè)計(jì)的要求來(lái)分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖3總體設(shè)計(jì)框圖所示： AT89S51復(fù)位電路傳感器報(bào)警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示調(diào)整電路驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管圖3 總體設(shè)計(jì)框圖 處理器采用51系列單片機(jī)AT89S51整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，經(jīng)放大電路送出TTL 電平至AT89S51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢(xún)、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并推動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)

8、備完成相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)報(bào)警延遲10s一段時(shí)間后自動(dòng)解除，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位。4.2 具體電路模塊設(shè)計(jì)4.2.1 熱釋電紅外傳感器原理本設(shè)計(jì)所用的熱釋感器就采用這種雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計(jì)電路如圖4所示, 在VCC電源端利用C1和R2來(lái)穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)時(shí)，電荷信號(hào)經(jīng)過(guò)FET放大后，經(jīng)過(guò)C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過(guò)NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖4 熱釋電紅外傳感器原理圖4.2.2 調(diào)整電路的設(shè)計(jì)如圖5所示為最基本的調(diào)整電路，圖中1為輸出，接單片機(jī)的P0.7,P0.6輸入輸出口。圖5 調(diào)整電路電路圖4.2.

9、3 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。因?yàn)橐粋€(gè)機(jī)器周期含有6個(gè)狀態(tài)周期，而每個(gè)狀態(tài)周期為2個(gè)振蕩周期，所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個(gè)振蕩周期為1/12us，故而一個(gè)機(jī)器周期為1us。如圖6所示為時(shí)鐘電路。圖6 時(shí)鐘電路圖4.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位方法一般有上電自動(dòng)復(fù)位和外部按鍵手動(dòng)復(fù)位，單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12

10、MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us。該復(fù)位電路連接單片機(jī)的RESET引腳，如圖7示為復(fù)位電路。圖7 復(fù)位電路圖4.2.5 數(shù)碼管顯示報(bào)警電路的設(shè)計(jì)由2個(gè)數(shù)碼管接上電阻后連上單片的P0,P2輸入輸出口的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機(jī)的相應(yīng)引腳被置低電平后，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字，起到報(bào)警作用。注：當(dāng)P0口輸出0F9H時(shí)，數(shù)碼管DS1顯示數(shù)字1，當(dāng)P2口輸出025H時(shí)，數(shù)碼管DS2顯示數(shù)字2。圖8所示為數(shù)碼管報(bào)警電路。圖8 發(fā)光二極管報(bào)警電路圖4.2.6 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如下圖所示，用一個(gè)Speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的P2.0引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，低電平觸發(fā)，如圖9示為聲音報(bào)警電

11、路。圖9 聲音報(bào)警電路圖4.3 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說(shuō)明硬件電路的設(shè)計(jì)見(jiàn)附圖1示，從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、發(fā)光二極管、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路。5 軟件編程及仿真5.1 軟件簡(jiǎn)介5.1.1 Proteus軟件簡(jiǎn)介及使用Protues軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、

12、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。該軟件具有4大功能模塊一智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS） 豐富的器件庫(kù)：超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜

13、索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線(xiàn)功能：自動(dòng)連線(xiàn)功能使連接導(dǎo)線(xiàn)簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線(xiàn)結(jié)構(gòu)：使用總線(xiàn)器件和總線(xiàn)布線(xiàn)使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 二完善的電路仿真功能（Prospice） 1 ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；2 超過(guò)27000個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿 真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。3 多樣的

14、激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線(xiàn)性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入。 4 豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等； 5 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線(xiàn)以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)；6 高級(jí)圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性

15、、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析。 三獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM） 1 支持主流的CPU類(lèi)型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類(lèi)型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器； 2 支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤(pán)/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò)PC機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)

16、雙向異步串行通信； 3 實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真； 4 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試； 軟件仿真：支持當(dāng)前的主流單片機(jī)，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。 1）提供軟件調(diào)試功能 2）提供豐富的外圍接口器件及其仿真 RA

17、M，ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。這樣很接近實(shí)際。在訓(xùn)練學(xué)生時(shí)，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。 3） 提供豐富的虛擬儀器 利用虛擬儀器在仿真過(guò)程中可以測(cè)量外圍電路的特性，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際硬件的調(diào)試能力。電路功能仿真：在PROTUES繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。通過(guò)以上介紹讓我深入了解了該軟件的使用，本次課設(shè)的仿真原理圖參見(jiàn)附錄。5.1.2 Keil軟件簡(jiǎn)介一. 系統(tǒng)概述 Keil C51是美國(guó)Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言

18、軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 二. Keil C51單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中uVision與Ishell分別是C51 for W

19、indows和for Dos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試，也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫(xiě)入程序存貯器如EPROM中。 使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)，注意事項(xiàng) ：* 仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶(hù)

20、可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 * 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。 * 仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。三應(yīng)用Keil進(jìn)行軟件仿真開(kāi)發(fā)的主要步驟編寫(xiě)源程序并保存建立工程并添加源文件設(shè)置工程編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件程序調(diào)試。Keil使用“工程”（Project）的概念，對(duì)工程（而不能對(duì)單一的源程序）進(jìn)行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連

21、接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File-New，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語(yǔ)言或C語(yǔ)言源程序（或選擇File-Open，直接打開(kāi)已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm（.a51）或.c；然后選擇菜單Project-New Project，建立新工程并保存（保存時(shí)無(wú)需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名.uv2）；工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話(huà)框，選擇CPU后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè)（Files）會(huì)出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號(hào)展開(kāi)，接著選擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“Add File to

22、 Group Source Group1”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話(huà)框，要求尋找并加入源文件（在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話(huà)框不會(huì)消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件）。加入文件后點(diǎn)close返回主界面，展開(kāi)“Source Group1”前面+號(hào)，就會(huì)看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開(kāi)該源程序文件。緊接著對(duì)工程進(jìn)行設(shè)置，選擇工程管理窗口的Target1，再選擇Project-Option for TargetTarget1（或點(diǎn)右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項(xiàng)），打開(kāi)工程屬性設(shè)置對(duì)話(huà)框，共有8個(gè)選項(xiàng)卡，主要設(shè)置工作包括在Target選項(xiàng)卡中設(shè)置晶振頻率、在Debug選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫(xiě)片，還必須在Out

23、put選項(xiàng)卡中選中“Creat Hex Fi”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值。工程設(shè)置后按F7鍵（或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)）進(jìn)行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。 成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5鍵）進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)。5.2 軟件程序的實(shí)現(xiàn)按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖10所示；四 課程設(shè)計(jì)總結(jié)17一、課題概述目前，隨著科技的不斷進(jìn)步，電子技術(shù)的快速發(fā)展，人們的生活水平得到了很大的改善，電話(huà)、手機(jī)、空調(diào)等高科技產(chǎn)品的使用越來(lái)越成為家庭生活的主旋律。但是，除了環(huán)境因素外，科學(xué)技

24、術(shù)的發(fā)展也給人們的生活、財(cái)產(chǎn)帶來(lái)不安定因素，利用社會(huì)進(jìn)步創(chuàng)造出來(lái)的技術(shù)產(chǎn)品達(dá)到個(gè)人犯罪目的的事情時(shí)有發(fā)生。這就為監(jiān)控設(shè)備在居家安全、政府文件保密等領(lǐng)域的研究提供了必要的前提，當(dāng)然，純粹用于自然環(huán)境所帶來(lái)的一些必要的監(jiān)控處理方面的設(shè)計(jì)也是很廣泛的。如何進(jìn)行安全監(jiān)控成了一個(gè)熱點(diǎn)。本學(xué)期我們學(xué)習(xí)了單片機(jī)原理及應(yīng)用這門(mén)課程。在此基礎(chǔ)之上我們又開(kāi)展了關(guān)于單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)，我們小組設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)控制的紅外熱釋電報(bào)警系統(tǒng)?；趯?duì)課題的理解，本次設(shè)計(jì)要求我們完成一個(gè)基于單片機(jī)控制的紅外熱釋電報(bào)警的完整系統(tǒng)，即當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電便會(huì)采集到紅外信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，然后通過(guò)調(diào)理電路，有LED亮對(duì)信號(hào)輸入進(jìn)

25、行提示并將其轉(zhuǎn)化為適合單片機(jī)處理的低電平；通過(guò)單片機(jī)的處理，判斷當(dāng)某一路有信號(hào)輸入時(shí)，相應(yīng)的LED數(shù)碼管會(huì)顯示房間號(hào)同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警器，以實(shí)現(xiàn)報(bào)警的效果。二、設(shè)計(jì)目的理論學(xué)習(xí)固然重要，但僅僅止于紙上談兵是沒(méi)有意義的，只有實(shí)踐才是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。因此為了進(jìn)一步深入地學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)，將實(shí)踐動(dòng)手能力與課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，從而開(kāi)展了此次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)。我們小組設(shè)計(jì)的課題為基于單片機(jī)控制的紅外熱釋電報(bào)警系統(tǒng)。這從硬件和軟件兩個(gè)方面鍛煉了我們的實(shí)際動(dòng)手能力和編程能力，目的是為了考查：1能夠讀懂并分析技術(shù)資料2鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用的能力

26、3了解紅外熱釋電傳感器的組成及其工作原理 4如何將采集到的信號(hào)送入單片機(jī)處理 5定時(shí)程序、延時(shí)程序、顯示程序、功放、循環(huán)、串口程序的編寫(xiě)6學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)熱釋電紅外報(bào)警系統(tǒng)的電路 7學(xué)會(huì)課題設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。3、 熱釋電紅外報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31 系統(tǒng)分析本系統(tǒng)是由紅外熱釋電傳感器模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、串口模塊、報(bào)警模塊五部分組成。熱釋電紅外探測(cè)器探測(cè)人體的紅外輻射信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路，將人體的移動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸入到單片機(jī)中，電平轉(zhuǎn)換模塊則是對(duì)電平信號(hào)進(jìn)行處理，使其能夠適合單片機(jī)讀取信號(hào)。通過(guò)單片機(jī)查詢(xún)后驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路并且在

27、數(shù)碼管和上位機(jī)上顯示從而達(dá)到報(bào)警的目的。系統(tǒng)框圖如圖1：熱釋電紅外傳感器被測(cè)目標(biāo)電平轉(zhuǎn)換單片機(jī)數(shù)碼管顯示上位機(jī)顯示功 放 報(bào) 警 圖1 系統(tǒng)框圖32 設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)根據(jù)上面框圖共設(shè)計(jì)了三套方案，第一套方案如圖2，在剛接到設(shè)計(jì)題目和要求的時(shí)候，通過(guò)查找相關(guān)的資料，設(shè)計(jì)出第一套方案。第二套方案如圖3，第二套方案是在拿到單片機(jī)試驗(yàn)板以后設(shè)計(jì)出來(lái)的簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)電路。第三套方案（如圖4）是在第二套方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，使其更加合理化。三種方案的比較：第一種方案是這樣設(shè)計(jì)的，傳感器在檢測(cè)到人體移動(dòng)信號(hào)以后，產(chǎn)生相應(yīng)的電壓脈沖信號(hào)，通過(guò)后邊對(duì)電壓信號(hào)的兩次放大，窗口比較以后，使電壓脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成TT

28、L電平，然后通過(guò)單片機(jī)的查詢(xún)來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)報(bào)警操作。第二種方案是在拿到實(shí)驗(yàn)板和熱釋電傳感器模塊后設(shè)計(jì)的，因?yàn)闊後岆娔K中含有了脈沖到TTL電平轉(zhuǎn)換的電路，所以可以精簡(jiǎn)了這部分。第三種方案，除了第二種方案的功能以外，需要根據(jù)報(bào)警的方向和位置使數(shù)碼管循環(huán)顯示，而且需要靈活增加相應(yīng)的模塊和上位機(jī)顯示一樣，所以選取兩個(gè)數(shù)碼管，并且采用暫停按鍵模式。使系統(tǒng)更加的人性化，合理化。所以最后選擇了第三種方案。 圖2 圖 3 圖 4 具體方案設(shè)計(jì)：系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖5所示，整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將輻射的紅外光譜變換成脈沖電信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)理電路，送出TTL電平至電平轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)

29、換后的信號(hào)送AT89C52單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢(xún)及識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出人侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放大并推動(dòng)功放報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。若是檢測(cè)到有人走動(dòng)的情況，就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，持續(xù)5秒，要是偶爾有人路過(guò)，持續(xù)五秒后自動(dòng)停止，要是一直有人在走動(dòng)，則報(bào)警器會(huì)一直持續(xù)響，直到監(jiān)控人員通過(guò)按鍵手動(dòng)解除，并通數(shù)碼管顯示報(bào)警位置而且在上位機(jī)中顯示。鑒于本次試驗(yàn)僅僅是實(shí)驗(yàn)，所以并沒(méi)有做的更復(fù)雜，及多增加傳感器模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊，本實(shí)驗(yàn)只用了兩個(gè)傳感器模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊已實(shí)現(xiàn)更多的功能，如果需要可以繼續(xù)增加，靈活性較高。如圖5所示，是本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖，亦即紅外熱釋電報(bào)警系統(tǒng)的這個(gè)工作

30、流程圖數(shù)碼管顯示電平轉(zhuǎn)換傳感器模塊監(jiān)測(cè)點(diǎn)1單片機(jī)系統(tǒng) . .上位機(jī)顯示 .電平轉(zhuǎn)換傳感器模塊監(jiān)測(cè)點(diǎn)n功放報(bào)警 圖 533 硬件模塊設(shè)計(jì)331熱釋電傳感器熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾該傳感器在工藝上將兩個(gè)特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動(dòng)平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測(cè)出物體放出的紅外線(xiàn)能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場(chǎng)效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式該電阻阻抗

31、高達(dá)，故引入的溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式，源極跟隨器來(lái)完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。 圖3是一個(gè)雙探測(cè)元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時(shí)漏極接電源正極，源極為信號(hào)輸出。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個(gè)極性相反、大小相等的干擾信號(hào)在內(nèi)部相互抵消的原理來(lái)使傳感器得到補(bǔ)償。對(duì)于輻射至傳感器的紅外輻

32、射，熱釋電傳感器通過(guò)安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個(gè)探測(cè)元上，從而使傳感器輸出電壓信號(hào)。 制造熱釋電紅外探測(cè)元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長(zhǎng)范圍的紅外輻射通過(guò)外，還能將燈光、陽(yáng)光和其它紅外輻射拒之門(mén)外。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個(gè)表面做成電極，當(dāng)傳感器監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)溫度有T的變化時(shí)，熱釋電效應(yīng)會(huì)在兩個(gè)電極上會(huì)產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓V。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會(huì)跟空氣中

33、的離子所結(jié)合而消失，當(dāng)環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時(shí)，T=0，傳感器無(wú)輸出。當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有信號(hào)輸出；若人體進(jìn)入檢測(cè)區(qū)后不動(dòng)，則溫度沒(méi)有變化，傳感器也沒(méi)有輸出，所以這種傳感器能檢測(cè)人體或者動(dòng)物的活動(dòng)傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場(chǎng)效應(yīng)管FET等組成。圖 6 熱釋紅外傳感器人體都有恒定的體溫，一般在37度左右，所以會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)約10WM左右的紅外線(xiàn)，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10WM左右的紅外線(xiàn)而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10WM左右的紅外線(xiàn)通過(guò)菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度變化

34、時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)采用LN - 206P 熱釋電型紅外溫度傳感器。硅窗是探測(cè)器的窗口。可使小于6m 左右的輻射不能進(jìn)入窗口,避免太陽(yáng)光或白熾燈及其反射光的干擾。332電平轉(zhuǎn)換 此電平轉(zhuǎn)換電路是這樣設(shè)計(jì)的，因?yàn)閺膫鞲衅髂K過(guò)來(lái)的信號(hào)為0V或3V，所以為了使單片機(jī)能夠識(shí)別到人體移動(dòng)帶來(lái)的高電平，采取是電平做相反轉(zhuǎn)換。當(dāng)有高電平通過(guò)基極的時(shí)候，高電平信號(hào)與三極管集電極的高電平抵消，從而產(chǎn)生需要的低電平，同理，當(dāng)有低電平通過(guò)基極的時(shí)候，三極管的集電極輸出為所需要的高電平。 圖7 電平轉(zhuǎn)換333數(shù)碼管顯示電路 圖8 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管LED1（

35、A-G）與CPU的P0.0-P0.6口一一對(duì)應(yīng)數(shù)碼管LED2（A-G）與CPU的P2.7-P2.1口一一對(duì)應(yīng) 因?yàn)楸敬斡玫臄?shù)碼管比較少，所以直接用三極管驅(qū)動(dòng)，并且接口直接接到I/O上，利用多余的口來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。334.功放電路 3腳輸入端接10K電阻用來(lái)調(diào)節(jié)音量。1，8腳之間接10uf的電解電容可以使放大倍數(shù)為200，電源端加一個(gè)濾波電容。此電路為驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出想要的聲音的驅(qū)動(dòng)電路。 圖9 功放電路335串口電路 串口電路是一個(gè)重要的部分，我們利用串口和PC機(jī)或其他微處理器進(jìn)行通信。 RS-232規(guī)定的電平與一般微處理器的邏輯電平不一致，必須進(jìn)行邏輯電平轉(zhuǎn)換，所以用MAX232來(lái)完成這個(gè)工

36、作，來(lái)滿(mǎn)足與PC機(jī)的通信。這里有兩個(gè)發(fā)送和接受，我們只用了其中一個(gè)。注意接收與發(fā)送和PC機(jī)的接法。具體接法如圖10所示. 圖1034軟件設(shè)計(jì)341程序設(shè)計(jì)思想首先將子程序進(jìn)行調(diào)試，將功放，串口，數(shù)碼管顯示，數(shù)據(jù)采集這幾部分進(jìn)行分別調(diào)試，將這幾部分調(diào)試成功以后，再將這幾部分進(jìn)行整合，以得到最后的結(jié)果。按鍵是否按下？程序框圖：是檢查信號(hào)否檢查是否有電平變化？否暫停報(bào)警產(chǎn)生500hz和1khz交替變化的一個(gè)音頻信號(hào)是上位機(jī)顯示揚(yáng)聲器報(bào)警數(shù)碼管顯示位置 總框圖1 揚(yáng)聲器報(bào)警模塊框圖2定時(shí)器和串口初始化檢查是哪一路電平變化啟動(dòng)定時(shí)器和串口檢查到第n路檢查到第1路將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖器. . . .

37、 . .檢查是否發(fā)送完畢？是否還有其他路有電平變化？否. . . . . .否是繼續(xù)發(fā)送發(fā)送中斷清零，循環(huán)發(fā)送兩次僅顯示第一路的位置是循環(huán)顯示各路的位置 數(shù)碼管顯示框圖3 串口發(fā)送框圖4 342重要程序設(shè)計(jì)1.初始化程序uchar code table=0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0xC0;/顯示位置uchar code table1=0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x03;sbit L0=P10;sbit L1=P11;sbit L2=P12;sbit L3=P13;sbit buz=P14;sbit key=P30;2.延時(shí)程序 void delay500(uint p)/延時(shí)500usunsigned char i;for(;p>0;p-)for(i=250;i>0;i-) _nop_; 3.揚(yáng)聲器程序void buz0(void) /響鈴uint k; if(key=0) while(1) buz=0; else for(k=0;k<200;k-) for(count=200;count>0;count-) buz=buz; delay500(1); for(count=200;count&