紅外光控防盜報警器的設(shè)計畢業(yè)論文

1、引言 紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作1 引言1.1 選題背景隨著時代的進步，電子電路科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的生活水平有了很大的提高，各種高檔家電和貴重物品為許多家庭擁有，然而一些不法分子也是越來越多。但是大部分人的防盜意識還是不夠強造成偷盜的現(xiàn)象屢見不鮮，帶給人們?nèi)罕姌O大的困擾，因此越來越多的居民家庭對財產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂。紅外光控報警器成功研發(fā)有利的遏制了這種情況的再次發(fā)生。紅外光控報警器是一種由報警器主動發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來被報警器接受。如果探頭檢測到紅外線是靜止的也就是不斷的發(fā)出紅外線又不斷地被反彈的，那么報警其就不會報警。當(dāng)有會動的物體觸犯了紅外線時候，探頭就會

2、檢測到異常，就會報警。從而達到預(yù)防和防盜的功能。1.2 目的和意義紅外光控防盜報警器在社會中應(yīng)用廣泛，對于預(yù)防盜賊、實時監(jiān)控具有重要意義，極大的減輕了人的工作負擔(dān)，保障了社會的安定和諧。各國對紅外線技術(shù)的研究促使紅外線技術(shù)應(yīng)用到很多高新科技領(lǐng)域，紅外線技術(shù)結(jié)合單片機技術(shù)制作的紅外防盜報警具有很廣闊的研究前景，單片機使得報警功能越來越智能化、人性化，可以實現(xiàn)人們的各種防盜報警要求。本設(shè)計就是要實現(xiàn)用38kHz的方波對紅外線進行調(diào)制發(fā)射出去，由接收電路進行紅外線的接收，接收電路輸出低電平，當(dāng)有障礙物遮擋住這束紅外線時，接收電路產(chǎn)生高電平送人單片機，由單片機內(nèi)部程序作用產(chǎn)生聲光報警驅(qū)動信號，并由數(shù)碼

3、管顯示報警次數(shù)。由此，紅外防盜報警器的功能便得以實現(xiàn)，完成了入侵自動報警的功能，也即是本課題的研究目的。1.3 技術(shù)要求和設(shè)計范圍就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報警器、開關(guān)電子防盜報警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報警器等各種報警器，但這幾種比較常見的報警器都存在一些缺點。而本設(shè)計中所使用的紅外線是不可見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體第 1 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，同時，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置，也可用于制動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。

4、1.4 發(fā)展現(xiàn)狀就國內(nèi)現(xiàn)狀而言，報警器的普及使用還是相對比較少，而且主要應(yīng)用在工業(yè)測量與控制上，中國最大的報警器公司一年也只達到產(chǎn)值55000只。而在美國等國外，很多報警器廠商的年產(chǎn)值都達到了幾十萬只乃至幾百萬只。在應(yīng)用領(lǐng)域上，其在報警器的應(yīng)用也是非常廣泛的，電力、化工、石油化工、汽車、民用等領(lǐng)域都用的很多。就發(fā)展趨勢來看，現(xiàn)在國內(nèi)外已經(jīng)成功研發(fā)出震動報警器：如電動車，汽車碰到振動就會發(fā)出報警聲。紅外電子狗：當(dāng)有人進入監(jiān)控范圍內(nèi)就會發(fā)出報警聲。微波雷達探測報警器：當(dāng)有人進入監(jiān)控范圍內(nèi)即發(fā)出報警。從研究的主攻方向來說，有新型量子點紅外探測器的研發(fā)、幕簾探測紅外線報警器、熱釋點紅外報警器。智能化住

5、宅保安系統(tǒng)具有較高的自動化技術(shù)水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每個住戶單元的防盜、防災(zāi)報警裝置通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與小區(qū)管理中心的監(jiān)控計算機連接起來，實現(xiàn)不問斷監(jiān)控。安防報警包括：門禁系統(tǒng)、紅外門磁報警、火災(zāi)報警、煤氣泄漏報警、緊急求助、閉路電視監(jiān)控、周邊防越報警、對講防盜門系統(tǒng)等。2 方案設(shè)計2.1 設(shè)計任務(wù)及要求(1) 該設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等模塊子函數(shù)。(2) 本紅外線防盜報警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。終端由中央處理器、輸

6、入模塊、輸出模塊、通信模塊、功能設(shè)定模塊等部分組成。(3) 系統(tǒng)可實現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時，可把報警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來,當(dāng)有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機，經(jīng)單片機處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲。第 2 頁 (共 27 頁)方案設(shè)計(4) 紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設(shè)計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設(shè)計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和

7、可靠性也是追求的重要指標(biāo)。至于報警可采用聲光信號。2.2 基礎(chǔ)知識介紹通過了解此基礎(chǔ)知識，會對防盜報警器設(shè)計的原件選擇有一個明確的思路，通過比較運用最佳原件，也對防盜報警器的設(shè)計有個整體思路。2.2.1 常見的幾種紅外傳感器介紹(1) 紅外探測器：紅外系統(tǒng)的核心是紅外探測器，按照探測的機理的不同，可以分為熱探測器和光子探測器兩大類。熱探測器是利用輻射熱效應(yīng)，使探測元件接收到輻射能后引起溫度升高，進而使探測器中依賴于溫度的性能發(fā)生變化。檢測其中某一性能的變化，便可探測出輻射。多數(shù)情況下是通過熱電變化來探測輻射的。當(dāng)元件接收輻射，引起非電量的物理變化時，可以通過適當(dāng)?shù)淖儞Q后測量相應(yīng)的電量變1。(2

8、) 紅外測溫產(chǎn)品：HEITRONICS 擁有 多年非接觸紅外測溫經(jīng)驗，50多種紅外測溫儀和非接觸紅外測溫系統(tǒng)可滿足不同行業(yè)用戶的特殊需求,提供最優(yōu)非接觸紅外測溫解決方案。在高性能和高品質(zhì)的紅外測溫產(chǎn)品市場，來自德國的HEITRONICS以其在尖端領(lǐng)域應(yīng)用中良好的品質(zhì)紀(jì)錄，被廣泛公認(rèn)為是世界一流的紅外測溫產(chǎn)品供應(yīng)者而受到信任。HEITRONICS 系列產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于冶金，玻璃,造紙, 紡織, 橡膠, 木材, 制陶,塑料 涂層, 瀝青 建筑, 電子, 食品,石化，水泥等工業(yè)制造、科學(xué)研究和實驗領(lǐng)域。HEITRONICS紅外測溫儀部分產(chǎn)品：KT19系列-50°C - 3000°

9、C 智能型紅外測溫儀，智能測溫系統(tǒng)：19種光譜范圍、實時數(shù)字處理、5 ms響應(yīng)時間、光學(xué)瞄準(zhǔn)、帶激光瞄準(zhǔn) 、LCD顯示、可編程、RS232串行接口。KT15D系列-50°C - 3000°C 通用型紅外測溫儀通用測溫專家：19種光譜范圍、實時數(shù)字處理、響應(yīng)時間50ms、可編程、RS232串行接口、緊湊型結(jié)構(gòu)。KTX系列0°C - 2000°C 集成型紅外測溫儀：響應(yīng)時間50ms、全金第 3 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作屬外殼、抗 電磁干擾、HD版適合在180°C惡劣環(huán)境下工作 。LS12系列-50°C - 300

10、0°C 線性掃描式測溫儀：19種光譜范圍、實時數(shù)字處理、 可編程、RS232串行接口、獨立使用遠端軟件遙控 。KT18S50°C - 2500°C 光譜式紅外測溫儀：響應(yīng)時間10ms、距離目標(biāo)系數(shù)為 400:1、光學(xué)瞄準(zhǔn)、硅探測器。(3) 壓電傳感器壓電傳感器(Piezoelectric sensor)是一種典型的有源傳感器,它是以某些電介質(zhì)的壓電效應(yīng)為基礎(chǔ),在外力作用下,電介質(zhì)表面產(chǎn)生電荷,從而實現(xiàn)外力與電荷量間的轉(zhuǎn)換,達到非電量的電測目的。壓電傳感器的應(yīng)用:可分為單向力,雙向力和三向力傳感器.壓電傳感器的物理基礎(chǔ)是壓電效應(yīng),壓電敏感元件感受力的作用而產(chǎn)生電壓或

11、電荷輸出,即根據(jù)輸出電壓或電荷的大小和極性,就可確定作用力的大小和方向2。由此可見,壓電傳感器可以直接用于測力,或測與力相關(guān)的壓力 位移 振動加速度等。(4) 磁電傳感器磁電傳感器可分為兩大類,一類是基于鐵芯線圈電磁感應(yīng)原理的磁電感應(yīng)式傳感器,一類是基于半導(dǎo)體材料磁敏效應(yīng)的磁敏傳感器3。磁敏管的應(yīng)用:不但具有很高的磁靈敏度,同時能識別磁場極性;而且體積小 功耗低,因而具有廣泛的應(yīng)用前景。(5) 光電傳感器光電傳感器是一種將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的裝置,它具有結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,精度高,反應(yīng)快等優(yōu)點,在現(xiàn)代測量和自動控制系統(tǒng)中,應(yīng)用非常廣泛,是一種很有發(fā)展前途的新型傳感器。(6) 人體熱釋電紅外傳感

12、器在電子防盜、人體探測器領(lǐng)域中，被動式熱釋電紅外探測器的應(yīng)用非常廣泛，因其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。(7) 無線紅外傳感器無線紅外傳感器又名無線紅外探測器無線智能幕簾/廣角紅外探測器采用美國軍用紅外傳感器進行信號采集探測與摩托羅拉芯片組合集成單片機智能技術(shù)控制，自動溫度補償，微電流省耗，無誤報，無漏報，探測距離遠，工作穩(wěn)定，性能可靠，外形精巧，美觀大方。機內(nèi)設(shè)置電源外撥開關(guān)，外出設(shè)防可以接通電第 4 頁 (共 27 頁)方案設(shè)計源，達到更加省電的效果。它是根據(jù)人體紅外光譜而工作，當(dāng)人體在其接收范圍內(nèi)活動時，探測器輸出報警信號，廣泛用于銀行、倉庫和家庭等場所的安全防范

13、。 是目前可靠性較高的產(chǎn)品，紅外探測部分采用報警器用傳感器和紅外專用處理IC。高頻發(fā)射部分采用最新聲表面(S)穩(wěn)頻技術(shù)，配合成熟的外圍電路，使得產(chǎn)品具有紅外探測靈敏度好、誤報率低、高頻發(fā)射頻率穩(wěn)定、發(fā)射功率大的特點。 工作原理：紅外廣角型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點，向前散發(fā)120度，長12米的圓錐形的探測區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動物在區(qū)域內(nèi)活動，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收。幕簾型探頭工作原理：紅外幕簾型探頭的防范區(qū)域是以其透鏡始點，向前散發(fā)120度，長12米的圓錐形的探測區(qū)域，在這區(qū)域內(nèi)，只要是熱能動物在區(qū)域內(nèi)活動，其散發(fā)的紅外熱能將被吸收。2.2.2 熱釋電紅外傳感器的原理熱釋電紅外傳感

14、器是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路4。如圖1所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)部電路框圖熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計電路如圖2示, 在VCC電源端利用C1和R2來穩(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。當(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢唬俳?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。第 5 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作圖2

15、熱釋電紅外傳感器原理圖2.2.3 PIR的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測元件，在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾5。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長為9-10um，而探測元件的波長靈敏度在0.2-20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7-10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外

16、線傳感器6。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理而輸出電壓信號。2.2.4 555定時器的原理555定時器電路是一塊介于模與數(shù)字電路的一種混合電路，由于這種特殊的地位，故555定時電路在報警電路、控制電路得到了廣泛的應(yīng)用。其僅有兩個比較器、一個觸發(fā)器、一個倒相器、放電管和幾個電阻構(gòu)成，由于比較器電路是一個模擬器，而觸發(fā)器電路為數(shù)字電路，故其為混合器件7。555定時器的功能主要由兩個比較第 6 頁 (共 27 頁)方案設(shè)計器決定，如圖3所示。兩個比較器的輸出電壓控制 RS 觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在

17、電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5 腳懸空時，則電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓為 2VCC /3，C2 的反相輸入端的電壓為VCC 若觸發(fā)輸入端 TR 的電壓小于VCC /3，則比較器 C2 的輸出為 0，可使 RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端 OUT=1。如果閾值輸入端 TH 的電壓大于 2VCC/3，同時 TR端的電壓大于VCC /3，則 C1的輸出為 0，C2 的輸出為 1，可將RS觸發(fā)器置0，使輸出為0電平8。它的各個引腳功能如下：1腳：外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5 16V，CMOS型 時基電路VCC的范圍為3 18V。

18、一般用5V。3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01F電容接地，以防引入干擾。7腳：管集電極相容的放電。第 7 頁 (共 27 頁) 放電端。該端與放電連，用做定時器時電紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作圖3 555定時器原理圖555的功能描述上圖中當(dāng)VC不外接電壓時，三個電阻對電源電壓進行分壓，每個電阻上的壓降為1/3Vcc,從圖4可以看出，其555的

19、工作可分為下列3種情況加以討論：1.當(dāng)觸發(fā)輸入端TL輸入電壓低于1/3VCC而閾值輸入端電壓大于2/3VCC時,其下面比較器輸出為高電平，觸發(fā)器輸出高電平；2.當(dāng)觸發(fā)輸入端TL輸入電壓高于1/3VCC，而閾值輸入端電壓小于2/3VCC時,其兩個比較器輸出皆為低電平，觸發(fā)器輸出保持不變；3.當(dāng)觸發(fā)輸入端TL輸入電壓高于1/3VCC而閾值輸入端電壓大于2/3VCC時,其上面比較器輸出為高電平，觸發(fā)器輸出低電平。詳細情況見下列表格：圖4 555定時器的功能2.2.5 AT89C51單片機的概述ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51單片機是高性能

20、單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。 GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它第 8 頁 (共 27 頁)方案設(shè)計可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，

21、這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的

22、雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INT0（外部中斷0）P3.3 INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個

23、機器周期的高電平時間。第 9 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有

24、效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。，EA/VP：當(dāng)EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH）不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，應(yīng)不接。振蕩特性: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。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)

25、不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除:整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。

26、我們常見的單片機就是51系列，但是他們根據(jù)類型和特性不同分為好多種,此次設(shè)計我們選擇了AT89C51單片機。MCS-51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括了好些品種，如8031，8051，8751，8032，8052，第 10 頁 (共 27 頁)方案設(shè)計8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機，所以很多場合會看到8031的名稱。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司

27、在做以8051為核心的單片機，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機。89C51的特性像上面都羅列了，它的只讀存儲器即ROM是電可擦除的，也稱為FLASHROM。2.3 運行環(huán)境和開發(fā)工具的選擇(1) PC機，完成焊接所需相關(guān)元器件及工具（如電烙鐵，萬用表，電源等）。(2) protues，protel99仿真軟件。(3) 函數(shù)信號發(fā)生器，示波器，電源，導(dǎo)線。3 紅外光控防盜報警器的電路設(shè)計3.1 總體設(shè)計思路本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：電源電路、熱釋電紅外傳感器、報警器、

28、單片機控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。本設(shè)計的核心模塊來說，單片機就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段。從設(shè)計的要求分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、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4所示：第 11 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作圖4

29、總體電路設(shè)計框圖處理器采用51系列單片機AT89C51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機9。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動聲光報警設(shè)備完成相應(yīng)動作。當(dāng)報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位，或者是在聲光報警10s 鐘后有定時器實現(xiàn)自動消除報警10。3.2 紅外光控報警器原理電路圖第 12 頁 (共 27 頁)方案設(shè)計圖5 紅外光控防盜報

30、警器原理圖第 13 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警的電路設(shè)計3.2.1 電源設(shè)計10uF的電容C1和220uF的電容C2起濾掉電源中雜波的作用，LED發(fā)光二極管作為指示燈。圖6 電源設(shè)計3.2.2 放大電路的設(shè)計共射極放大電路對熱紅外釋電器采集到信號進行放大。并最終將放大的信號輸入到單片機端口中。圖7 信號放大設(shè)計電路及信號放大圖3.2.3 時鐘電路的設(shè)計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11。第 15 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作圖8 時鐘電路圖3.2.3 復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位

31、，單片機在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時間應(yīng)不小于是外部手動按鍵為復(fù)位電路。時，則復(fù)位信號持續(xù)2us12。本設(shè)計采用的復(fù)位電路。如圖9示圖9 復(fù)位電路圖3.2.4 發(fā)光二極管報警電路的設(shè)計由4個發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機的RXD引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點亮，起到報警作用13。圖10所示為發(fā)光二極管報警電路。第 16 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警的電路設(shè)計圖10 發(fā)光二極管報警電路3.2.5 聲控報警電路的設(shè)計如下圖所示，用一個555定時器構(gòu)成的、電阻接到單片機

32、的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報警電路14，如圖11示為聲音報警電路。圖11 聲控報警器設(shè)計3.2.6 紅外線發(fā)射電路設(shè)計圖12中“12”元器件表示熱釋電紅外傳感器，D1表示發(fā)光二極管。當(dāng)檢測到信號時，電路導(dǎo)通發(fā)光二極管發(fā)光。第 17 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作圖12 紅外線發(fā)射電路設(shè)計3.3 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明硬件電路的設(shè)計見附圖所示。從以上的分析可知在本設(shè)計中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機外圍應(yīng)用電路，以及單片機的手工復(fù)位電路等。3.4 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)3.4.1 主程序工作流程圖第 18 頁

33、(共 27 頁)紅外光控防盜報警的電路設(shè)計圖12 主程序工作流程圖如果檢測到脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，報警持續(xù)10秒鐘后自動停止報警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用15。手工按鍵停止報警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖13所示；第 19 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作第 20 頁 (共 27 頁)焊接與調(diào)試圖13 中斷服務(wù)程序工作流程圖4. 焊接與調(diào)試4.1 焊接在插放元件前先用

34、電工刀將電路板的外型設(shè)計好，是否與它的外殼相匹配。要注意插入邊沿的元件后，能否蓋上外殼。在插放元件的時候，最好對個元件的性能進行檢測，我們所購買的都不是軍用元件，存在一定的誤差。不同的三極管引腳排列順序不一樣，對電阻、電容、電解電容、三極管、可控硅、集成電路等的識別及檢測焊接的時候應(yīng)注意烙鐵的溫度，最好不要在電風(fēng)扇下面，以免風(fēng)扇影響烙鐵頭的溫度。同時要注意焊接技術(shù)，不要出現(xiàn)尖角，剪除引腳的時候，引腳不要留的太長，避免不必要的干擾。同時焊接時應(yīng)盡量將一個模塊的元器件焊在一起，不僅方便布局，同樣也放變調(diào)試檢查電路。4.2 調(diào)試4.2.1 軟件調(diào)試先在Keilc51環(huán)境中進行軟件調(diào)試，再利用編程器將

35、調(diào)試好的程序固化到89C51單片機中,在調(diào)試中遇到了幾個問題，畢竟仿真跟實際電路是有一些區(qū)別的。本次調(diào)第 21 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作試時第一次發(fā)現(xiàn)在仿真中能良好運行的程序，而在實際電路中蜂鳴器卻不響調(diào)試后才發(fā)現(xiàn)是單片機的管腳輸出電壓不夠，因此后來改電路，有單片機管腳電壓跟三極管的基極相連，集電極與VCC相連，把單片機的管腳與三級管構(gòu)成一個開關(guān)使用，發(fā)現(xiàn)在實物中蜂鳴器能發(fā)出聲音了。還有一個問題是延時時間問題，在仿真中報警延時時間大約是10秒，而在實際電路中卻多了些，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，紅外探頭的輸出有延時需要改進，報警延時大約是10秒。4.2.2 硬件調(diào)試(1) 檢查線路應(yīng)

36、焊接無誤。本設(shè)計制作中，電路焊接要注意元器件在板子上的布局，盡量做到少用線，同時為保證方便檢查，應(yīng)盡量把各模塊焊接在一起。如果布局不好調(diào)試如果有問題就不容易被發(fā)現(xiàn)問題出在哪兒。本設(shè)計開始制作出來時一直接收不到信號，后經(jīng)逐個排查，才發(fā)現(xiàn)是紅外接收模塊到單片機之間的電解電容極性接反了，當(dāng)時焊接的時候沒注意，電解電容是有極性的。(2) 紅外檢測模塊調(diào)試。在反向器后測試當(dāng)有人在熱釋電紅外線傳感器前走動時是否有輸出。經(jīng)檢測有3.3V電壓輸出。(3) 燈光報警電路調(diào)試。將電源正極接至燈光報警電路，將電源負極接至單片機管腳P3.0口，發(fā)現(xiàn)LED亮度不夠，后經(jīng)與仿真對比，發(fā)現(xiàn)時焊接時沒有220的電阻用的1K的

37、代替的，后在指導(dǎo)老師周老師那兒要了幾個小電阻，焊接上之后LED正常發(fā)光。(4) 聲音報警電路調(diào)試。將電源正極接至聲音報警模塊三極管的集電極，電源負極接至蜂鳴器的負極管腳，當(dāng)在基極輸入一個電壓時蜂鳴器發(fā)出聲音。(5) 整機調(diào)試。接通電源，當(dāng)人在熱釋電紅外傳感器前走動時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警，并且人離開之后還會延時報警10秒鐘。當(dāng)沒有人在探頭前走動時如希望馬上不報警了，可以按下單片機的外接復(fù)位開關(guān)，經(jīng)整機調(diào)試，單片機外接復(fù)位開關(guān)能良好工作。5. 設(shè)計總結(jié)本設(shè)計研究了一種基于單片機技術(shù)的無線智能防盜報警器。該防盜報警器通過以STC89C51單片機為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，它是一種新穎的被動式

38、紅外探測器件，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出，同時能有效的抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾。平時第 22 頁 (共 27 頁)焊接與調(diào)試傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機，作為單片機的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機內(nèi)部軟件編程處理后，單片機輸出控制信號，驅(qū)動聲光報警電路開始報警。該報警器的最大特點就是使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報率低。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。本設(shè)計本身具有一定的局限性，就是系統(tǒng)發(fā)

39、出聲光報警的范圍有限，如果沒人在附近，即使發(fā)出了聲光報警也提醒不到有小偷。例如：單個家庭使用時，由于現(xiàn)代化的城市中大多都屬于上班族，鄰居之間有可能住了幾年都相互不認(rèn)識，而且大多數(shù)人都抱著事不關(guān)己高高掛起的心態(tài)，所以當(dāng)紅外線發(fā)出聲光報警時即使有人聽到了也會這種心態(tài)的人無視掉，即使有人意識到是有小偷也有想去看看到底是怎么回事，這時大都市的弊端顯示出來了，本身不認(rèn)識鄰居，很有可能被小偷欺騙。那么這就給系統(tǒng)的改進提供了一個方向，能不能遠程通知主人有小偷入侵呢？答案是可以的，我們可以在報警模塊中加上一個遠程報警模塊，如手機發(fā)短信模塊，用發(fā)短信的方式提醒主人有小偷。參考文獻1 何小艇.電子系統(tǒng)設(shè)計M.浙江

40、大學(xué)出版社，20012 姚福安.電子電路設(shè)計與實踐M.山東科技技術(shù)出版社，20013 王澄非.電路與數(shù)字邏輯設(shè)計實踐M.東南大學(xué)出版社，19994 李銀華.電子線路設(shè)計指導(dǎo)M.北京航空航天大學(xué)出版社，20055 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)M.高教出版社，20036 陳爾紹.實用聲光控制電子裝置制作精選200例M.人民郵電出版社，19997 楊志忠.電子技術(shù)課程設(shè)計M.機械工業(yè)出版社，20088 姜平.紅外線防盜系統(tǒng)設(shè)計J.硅谷，20109 林長浩.工作性能穩(wěn)定可靠的防盜報警器J.家庭電子，199510張曉東.自制便攜式防盜報警器J.電子制作，200711焦衛(wèi)東,朱林杰.紅外防盜報警器的方案設(shè)計J.嘉

41、興學(xué)院學(xué)報，201012趙立政.實用雷達防盜報警器J.家庭電子,199713朱本奇.一種基于紅外傳感器的防盜報警裝置J.科技創(chuàng)業(yè)月刊，201014梁肇全,吳洪輝.簡易實用的電子防盜報警器J.家電檢修技術(shù)，2001第 23 頁 (共 27 頁)紅外光控防盜報警器的設(shè)計與制作15劉超,任智華.淺談熱釋電紅外傳感器在防盜報警系統(tǒng)中的應(yīng)用J.計算機與網(wǎng)絡(luò)，2008致謝首先要感謝指導(dǎo)我畢業(yè)設(shè)計周老師對我的細心指導(dǎo)，在周老師的精心指導(dǎo)下我得以順利完成了畢業(yè)設(shè)計的各個步驟。畢業(yè)設(shè)計每個階段都有每個階段的任務(wù)，每個任務(wù)都有具體要求，經(jīng)過老師對每個任務(wù)的審閱，提出建議和要求，然后由我進行修正，才得以完成整個畢業(yè)設(shè)計課題。在這期間我感受到了周老師認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗。在周老師耐心的指導(dǎo)下，我首先對畢業(yè)設(shè)計的課題進行了資料收集，然后確定了每個模塊的實施方案，在軟件上進行仿真。老師的指導(dǎo)給我明確了研究的方向，給了我很大的幫助。同時周老師每周都要我進行匯報畢業(yè)設(shè)計的進展情