紅外報(bào)警器綜合課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、-2010年1月1日設(shè)計(jì)題目紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)類(lèi)型應(yīng)用根底研究導(dǎo)師紅主要容及目標(biāo)設(shè)計(jì)利用多諧振蕩電路作為紅外線(xiàn)發(fā)射器的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管，向布防區(qū)發(fā)射紅外線(xiàn)，接收端利用專(zhuān)用的紅外線(xiàn)接收器件對(duì)發(fā)射的紅外線(xiàn)信號(hào)進(jìn)展接收，經(jīng)放大電路進(jìn)展信號(hào)放大及整形后驅(qū)動(dòng)數(shù)字門(mén)電路，輸出報(bào)警信號(hào)，又經(jīng)報(bào)警信號(hào)鎖定電路，將報(bào)警信號(hào)進(jìn)展鎖定，即使現(xiàn)場(chǎng)的入侵人員走開(kāi)，報(bào)警電路也將一直報(bào)警，直到人為解除前方能取消報(bào)警。具有的設(shè)計(jì)條件利用所學(xué)電子技術(shù)知識(shí)、單片機(jī)知識(shí)，完成紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案學(xué)生數(shù)及任務(wù)方案學(xué)生數(shù) 3 一名同學(xué)主要負(fù)責(zé)理解紅外報(bào)警器的硬件電路工作原理與電路設(shè)計(jì)情況； 一名同學(xué)主要負(fù)責(zé)單片機(jī)編程

2、與實(shí)現(xiàn)； 一名同學(xué)主要負(fù)責(zé)基于文檔撰寫(xiě)整理，并協(xié)助電路與編程實(shí)現(xiàn)。方案設(shè)計(jì)進(jìn)程第一周，查找搜集資料，了解掌握紅外報(bào)警硬件電路工作原理；第二周，利用單片機(jī)進(jìn)展編程，通過(guò)proteus仿真實(shí)現(xiàn)，得出結(jié)果；第三周，完成設(shè)計(jì)報(bào)告，要有摘要、正文、附錄、參考文獻(xiàn)等局部。參考文獻(xiàn)譚浩強(qiáng)編著.C程序設(shè)計(jì)第二版M.:清華大學(xué),1999*愛(ài)鈞、秀華單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言 C51 應(yīng)用程序設(shè)計(jì).-:航空航天大學(xué) 2006.薛均義、彥斌. MCS-51 系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.-:交通大學(xué) 2005.樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例.：航空航天大學(xué)2006.黃智偉.傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例制作.：電子工業(yè) 2006.唐桃波、.

3、 基于AT89C51的智能無(wú)線(xiàn)安防報(bào)警器 J.電子設(shè)計(jì)應(yīng)用 2003課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 引言11.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的11.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想21.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案22系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)42.1基于單片機(jī)的紅外報(bào)警器的總體設(shè)計(jì)42.2.單元模塊42.2.1單片機(jī)控制電路42.2.2電源電路5 2.2.3紅外線(xiàn)發(fā)射電路.5 2.2.4紅外線(xiàn)接收電路.6 2.2.5報(bào)警電路.73 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)83.1程序流程圖83.2程序94 測(cè)試結(jié)果104.1系統(tǒng)測(cè)試104.2硬件測(cè)試105總結(jié)11參考文獻(xiàn)12附錄12. z-摘要隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷開(kāi)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)

4、私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)及自身的平安保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)安防措施提出了新的要求。 本設(shè)計(jì)就是為了滿(mǎn)足安防的需要而設(shè)計(jì)的電子報(bào)警系統(tǒng)。 就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式報(bào)警器、開(kāi)關(guān)電子報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比擬常見(jiàn)的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。本系統(tǒng)采用了紅外發(fā)射與接收管，它的制作簡(jiǎn)單、本錢(qián)低，安裝比擬方便，而且安防性能比擬穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、平安可靠，同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)系統(tǒng)處理前方便和機(jī)通信，便于多用戶(hù)統(tǒng)一管理和用戶(hù)操作。關(guān)鍵詞單片機(jī)、電源、紅外對(duì)管、發(fā)射電路、接收電路、報(bào)警電路1 引言1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的隨著電子技術(shù)的開(kāi)展，人類(lèi)不斷研究，不斷創(chuàng)新紀(jì)錄，人

5、們自身的安防意識(shí)也在逐漸增強(qiáng)。紅外線(xiàn)具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外線(xiàn)可以方便地檢測(cè)到是否有人出入。此類(lèi)裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：其一是能有效判斷是否有人員進(jìn)入；其二是盡可能增加防護(hù)圍。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標(biāo)。至于報(bào)警可采用聲光信號(hào)。自己親手制作一個(gè)紅外報(bào)警器不僅有實(shí)用性而且也是很有意義的一件事情，同時(shí)本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)注重對(duì)單片機(jī)工作原理及報(bào)警原理的理解，以便今后自己在單片機(jī)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)打下根底，提高自己的動(dòng)手能力和設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的理論知識(shí)，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合。本次設(shè)計(jì)的重要意義還在于對(duì)單片機(jī)的部構(gòu)造和工作狀態(tài)做更進(jìn)一步的了解，同時(shí)還對(duì)單片機(jī)的接口技

6、術(shù)，中斷技術(shù)，存儲(chǔ)方式和控制方式作更深層次的了解。此次設(shè)計(jì)更進(jìn)一步了解根本電路的設(shè)計(jì)流程，提高自己的設(shè)計(jì)理念，豐富自己的理論知識(shí)，穩(wěn)固所學(xué)知識(shí)，使自己的動(dòng)手動(dòng)腦能力有更進(jìn)一步提高，為自己今后的學(xué)習(xí)和工作打好根底，為自己的專(zhuān)業(yè)技能打好根底。1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想本次設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于紅外線(xiàn)信號(hào)的發(fā)射與接收局部，由于目前市場(chǎng)上常用的紅外線(xiàn)發(fā)射器件和接收器件都具有頻率選擇性，因此要想得到較好的傳輸距離和穩(wěn)定的性能，必須將驅(qū)動(dòng)紅外線(xiàn)發(fā)射管工作的振蕩電路頻率調(diào)整在紅外發(fā)射器件的工作頻率附近，現(xiàn)大局部產(chǎn)品的頻率為38KHz，我們?cè)谠O(shè)計(jì)該電路時(shí)，VT7、VT8、R13R16、C8和C9組成多諧振蕩器也是工作在38

7、KHz附近。至于接收電路，作為報(bào)警工作的話(huà)，沒(méi)有像紅外線(xiàn)通訊那樣要準(zhǔn)確地復(fù)原出發(fā)射端發(fā)射的每一個(gè)數(shù)據(jù)，因此相對(duì)來(lái)說(shuō)，要求可以放寬一些，設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)低通濾波，加倍壓整流等措施，將發(fā)射的紅外線(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變成用于控制的直流控制電壓，可以理解為：當(dāng)有紅外線(xiàn)信號(hào)收到時(shí)輸出一個(gè)高電平信號(hào)，如果有人阻斷了紅外線(xiàn)信號(hào)，輸出一個(gè)低電平信號(hào)，后續(xù)電路通過(guò)這個(gè)低電平信號(hào)啟動(dòng)報(bào)警。從實(shí)際的效果來(lái)看，報(bào)警信號(hào)必帶有鎖存功能，即當(dāng)有人進(jìn)入設(shè)防區(qū)域后報(bào)警信號(hào)就被鎖住即使人離開(kāi)，報(bào)警也將繼續(xù)，直到人為的按動(dòng)復(fù)位鍵才停頓報(bào)警。1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案1：基于紅外線(xiàn)對(duì)射型傳感器的防盜報(bào)警器紅外線(xiàn)及激光技術(shù)目前已相當(dāng)成熟，利用紅

8、外發(fā)射管發(fā)射一束光束，如接收端能正常接收表示系統(tǒng)正常，當(dāng)有人擋住光束時(shí)，接收端便收不到光束，啟動(dòng)報(bào)警電路工作。設(shè)計(jì)方案2：基于單片機(jī)的紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)紅外線(xiàn)報(bào)警器硬件電路系統(tǒng)框電路分為五個(gè)局部：1、電源電路 2、脈沖式紅外發(fā)送與接收電路 3 、數(shù)據(jù)解碼電路 4、單片機(jī)系統(tǒng) 5、聲光報(bào)警電路1、 電源電路：220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器，橋式整流，電解電容濾波，三端穩(wěn)壓器78L05變成+5V的直流電2、 脈沖式紅外發(fā)送與接收電路：由運(yùn)算放大器，電壓比擬器，濾波器，紅外發(fā)射與接收管構(gòu)成3、 單片機(jī)系統(tǒng)：用AT89C2051單片機(jī)，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路4、 聲光報(bào)警電路：穩(wěn)壓電路，音頻放大電路，揚(yáng)聲器，普通

9、紅色發(fā)光二極管組成通過(guò)比擬，由于方案一未用到單片機(jī)進(jìn)展設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，與我們此次的課程設(shè)計(jì)要求不符，因此我們選擇方案二進(jìn)展設(shè)計(jì)。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1基于89S51單片機(jī)的紅外報(bào)警器的的總體設(shè)計(jì)2.2單元模塊設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，本系統(tǒng)分為五個(gè)電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路、電源電路、發(fā)射電路、接收電路、報(bào)警電路。分別將各單元電路功能介紹如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路AT89S51 為 ATMEL 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，其部程序代碼容量為4KBAT89S51主要功能列舉如下：1、為一般控制應(yīng)用的 8 位單芯片2、晶片部具時(shí)鐘振蕩器傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz3、部程式存儲(chǔ)器

10、ROM為 4KB4、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM為 128B5、外部程序存儲(chǔ)器可擴(kuò)大至 64KB6、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可擴(kuò)大至 64KB7、32 條雙向輸入輸出線(xiàn)，且每條均可以單獨(dú)做 I/O 的控制8、5 個(gè)中斷向量源9、2 組獨(dú)立的 16 位定時(shí)器10、1 個(gè)全多工串行通信端口11、8751 及 8752 單芯片具有數(shù)據(jù)的功能12、單芯片提供位邏輯運(yùn)算指令電源電路因?yàn)橄到y(tǒng)是由單片機(jī)直接控制處理，其穩(wěn)定的電壓是十分重要的，所以我們專(zhuān)門(mén)精心設(shè)計(jì)了一個(gè)穩(wěn)壓電源，如下列圖所示：為了改善波紋特性，在穩(wěn)壓電源的輸入端加接電容C10，在其輸出端加接電容C1、C2，目的是為了改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)、防止自激振蕩和減少高頻噪聲

11、，電路中參加一個(gè)發(fā)光二極管是為了對(duì)輸出的電壓進(jìn)展穩(wěn)壓保護(hù)，用于電壓小于額定電壓或?qū)Φ囟搪返臅r(shí)候的保護(hù)。2.2.3 紅外線(xiàn)發(fā)射電路電路圖如下：整個(gè)發(fā)射電路的工作過(guò)程：VT7、VT8、R13R16、C8和C9組成多諧振蕩器。系統(tǒng)上電后，VT7或VT8兩都必有一管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，假設(shè)VT7先進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，電源經(jīng)R14、C8和VT7向C8充電。2.2.4紅外線(xiàn)接收電路由于該系統(tǒng)是利用紅外發(fā)射管通過(guò)發(fā)射的接收來(lái)工作的，所以應(yīng)該配較高性能的紅外線(xiàn)接收電路。電路圖如下：紅外發(fā)射電路發(fā)送的紅外線(xiàn)信號(hào)被D3接收后，進(jìn)入VT2基極，進(jìn)展放大，經(jīng)放大后的紅外線(xiàn)信號(hào)經(jīng)C5耦合后，進(jìn)入VT1進(jìn)展再次放大，經(jīng)兩級(jí)放大后，接

12、收到的紅外線(xiàn)信號(hào)已足夠強(qiáng)，經(jīng)C4耦合后送入由D1、D2組成的倍壓整流電路進(jìn)展整流，C7濾波后形成一個(gè)直流控制電壓，這個(gè)直流控制電壓信號(hào)足夠強(qiáng)，大于CW1的穩(wěn)壓電壓，因此CW1擊穿，電流流經(jīng)VT5的基極，VT5飽和導(dǎo)通，集電極輸出低電平信號(hào)；當(dāng)發(fā)射過(guò)來(lái)的紅外線(xiàn)信號(hào)被人擋住時(shí)，D3將無(wú)法接收到紅外線(xiàn)信號(hào)，倍壓整流電路無(wú)信號(hào)輸出，原充在C7兩端的電荷經(jīng)R12進(jìn)展放電，此時(shí)CW1阻斷，電流極小，VT5截止，其集電極輸出高電平，這個(gè)高電平信號(hào)送入后續(xù)邏輯處理電路，就可以判斷為有人進(jìn)入，從而做出相應(yīng)的操作。報(bào)警電路電路圖如下：當(dāng)檢測(cè)到有人進(jìn)入布防區(qū)域后，邏輯控制單元輸出低電平信號(hào)，經(jīng)R7使VT3飽和導(dǎo)通，

13、經(jīng)R21、CW2提供一個(gè)3.6V的電壓，作為語(yǔ)音電路的工作電源，語(yǔ)音電路工作后，從B腳輸出音頻信號(hào)，經(jīng)R2送入VT4進(jìn)展功率放大，放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)按下布防鍵啟 動(dòng) 報(bào) 警 電 路為布防信號(hào).延 時(shí)延時(shí)與否.開(kāi) 始初 始 化有 無(wú) 信 號(hào).為布防信號(hào).布 防 程 序布 防 程 序是否是3.1 程序流程圖3.2 程序*include <AT89*51.H> *include <INTRINS.H> bit flag; unsigned char count; void dely500(void) /延時(shí) unsigned char i; for(

14、i=250;i>0;i-) _nop_(); void main(void) while(1) if(P3_0=0) /檢測(cè)到低電平 while(1)/死循環(huán)報(bào)警 /*兩種頻率不一樣的脈沖*/ for(count=200;count>0;count-) P2_0=P2_0; dely500(); for(count=200;count>0;count-) P2_0=P2_0; dely500(); dely500(); 4 系統(tǒng)測(cè)試4.1軟件測(cè)試1翻開(kāi)Keil Vision3，新建Keil工程，選擇AT89S52單片機(jī)作為CPU，新建C源文件，編寫(xiě)程序，并將其導(dǎo)入到“Sour

15、ce Group 1中。在“Options for Target對(duì)話(huà)窗口中，選中“Output選項(xiàng)卡中的“Create HE* File選項(xiàng)和“Debug選項(xiàng)卡中的“Use：Proteus VSM Simulator選項(xiàng)。編譯源程序，改正程序中的錯(cuò)誤。2在Proteus ISIS中，選中AT89S52并單擊鼠標(biāo)左鍵，翻開(kāi)“Edit ponent對(duì)話(huà)窗口，設(shè)置單片機(jī)晶振頻率為12MHz，在此窗口中的“Program File欄中，選擇先前用Keil生成的.HE*文件。在Proteus ISIS的菜單欄中選擇“File“Save Design選項(xiàng)，保存設(shè)計(jì)。在Proteus ISIS的菜單欄中，翻

16、開(kāi)“Debug下拉菜單，在菜單中選中“Use Remote Debug Monitor選項(xiàng)，以支持與Kile的聯(lián)合調(diào)試。3在Kile的菜單欄中選擇“Debug“Start/Stop Debug Session選項(xiàng)，或者直接單擊工具欄中的“Debug>Start/Stop Debug Session圖標(biāo)，進(jìn)入程序調(diào)試環(huán)境。按“F5鍵，順序運(yùn)行程序。調(diào)出“Proteus ISIS界面，得到程序運(yùn)行結(jié)果。4.2 硬件測(cè)試接入電源后，當(dāng)有物體經(jīng)過(guò)紅外對(duì)管時(shí)，發(fā)射電路發(fā)射的紅外線(xiàn)信號(hào)被物體反射，使接收電路接收到信號(hào)，控制報(bào)警電路使報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲，按下復(fù)位鍵報(bào)警完畢。5總結(jié)簡(jiǎn)單儀器原理與設(shè)計(jì)的課程

17、設(shè)計(jì)是電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生所必修的，是實(shí)踐教學(xué)不可缺少的重要一環(huán)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，不僅能提高學(xué)生學(xué)習(xí)智能儀器的興趣，加深對(duì)智能儀器的理解，開(kāi)闊視野，也能為以后畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好的根底。學(xué)生根本經(jīng)歷了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的全過(guò)程，擴(kuò)大了學(xué)生的實(shí)踐容，從而取得了較好的教學(xué)實(shí)踐效果。任何收獲都要付出巨大的努力，在這個(gè)領(lǐng)域里面我?guī)缀跏菑牧汩_(kāi)場(chǎng)，但是我們克制了重重困難，學(xué)到了很多東西。經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的努力，我們終于成功的完成了本次課程設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們有很多收獲當(dāng)然也遇到了很多困難。譬如說(shuō)不能夠把書(shū)本上的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。還有當(dāng)我們第一次把硬件電路做出來(lái)以后在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)白天它一直在報(bào)警，只有在夜晚才是正常的

18、。后來(lái)我們通過(guò)修改程序，改了一個(gè)條件判斷語(yǔ)句以后重新下到單片機(jī)中結(jié)果就對(duì)了。我們此次設(shè)計(jì)的軟件局部是用C語(yǔ)言來(lái)編程的。由于C語(yǔ)言是近年在國(guó)外得到迅速推廣應(yīng)用的一種語(yǔ)言。C語(yǔ)言功能豐富，表達(dá)能力強(qiáng)，使用靈活方便，應(yīng)用面廣，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多特點(diǎn)。通過(guò)這次的c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)我們更加了解了c語(yǔ)言。在C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們知道了自己在以前的學(xué)習(xí)中有很大的缺乏，有些地方看不懂也不知道怎么去設(shè)計(jì)，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中也學(xué)習(xí)了很多，掌握了自己以前沒(méi)有學(xué)好的知識(shí)，不過(guò)這也給自己敲響了警鐘，在學(xué)習(xí)中不可以浮于外表，要想學(xué)好每一門(mén)課程都要踏實(shí)。本次實(shí)訓(xùn)增強(qiáng)了我們查閱資料的方法技巧，更是大大的提高了我們自學(xué)的能力，同時(shí)也增強(qiáng)了我們的動(dòng)手能力。在這兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們?nèi)齻€(gè)人一起查找資料、一起討論、一起交流，最終我們決定了設(shè)計(jì)方案并成功完成設(shè)計(jì)，這些都