紅外線報(bào)警器畢業(yè)設(shè)計(jì)搶先版

基于單片機(jī)控制的紅外報(bào)警器設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的紅外報(bào)警器設(shè)計(jì)PAGE18PAGE17正文一、選題背景及類型1.1背景現(xiàn)代社會(huì)智能化水平越來(lái)越高，給我們的生活帶來(lái)了很大便利。人們對(duì)安全有了很高的要求，以前的機(jī)械報(bào)警器已經(jīng)不能滿足人們對(duì)安全的要求了，電子報(bào)警器代替了機(jī)械報(bào)警器，電子報(bào)警器安裝方便，成本價(jià)格低，安全性高，已經(jīng)走進(jìn)人們的視野，在對(duì)于企業(yè)來(lái)講，高端技術(shù)的應(yīng)用能夠給企業(yè)帶來(lái)很高的利潤(rùn)，減少不必要的安全損失或者是財(cái)產(chǎn)損失；對(duì)于居民而言，生活水平的提高使大部分人都住進(jìn)了樓房，安全問(wèn)題就出現(xiàn)了，為了防止不必要的損失，加強(qiáng)自身財(cái)產(chǎn)的安全管理，使用報(bào)警器就是必然的了。這不僅加強(qiáng)了安全，而且還使得我們應(yīng)用更方便、更經(jīng)濟(jì)，為此更準(zhǔn)確與更經(jīng)濟(jì)的控制方式使我們一直追求的目標(biāo)。單片機(jī)控制的紅外線報(bào)警器就是一種比較實(shí)用而且價(jià)格實(shí)惠的報(bào)警器，在這方面的應(yīng)用是比較好的。1.2報(bào)警器的分類報(bào)警器是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光、氣壓等形式來(lái)提醒或警示我們應(yīng)當(dāng)采取某種行動(dòng)的電子產(chǎn)品。分為兩種報(bào)警器：機(jī)械報(bào)警器和電子報(bào)警器。隨著科技的進(jìn)步，機(jī)械式報(bào)警器越來(lái)越多地被先進(jìn)的電子報(bào)警器代替，經(jīng)常應(yīng)用于系統(tǒng)故障、安全防范、交通運(yùn)輸、醫(yī)療救護(hù)、應(yīng)急救災(zāi)、感應(yīng)檢測(cè)等領(lǐng)域，與社會(huì)生產(chǎn)密不可分。以下是常見(jiàn)的報(bào)警器。（1）氣體報(bào)警器（2）煙霧報(bào)警器（3）燃?xì)鈭?bào)警器（4）可燃性氣體報(bào)警器（5）紅外線報(bào)警器本文主要介紹的是紅外線報(bào)警器，以下就著重說(shuō)一下有關(guān)紅外線報(bào)警器的一些知識(shí)。紅外線報(bào)警器分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。主動(dòng)式紅外線報(bào)警器，是報(bào)警器主動(dòng)發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會(huì)反彈回來(lái)，被報(bào)警器的探頭接收。如果探頭監(jiān)測(cè)到，紅外線是靜止不動(dòng)的，也就是不斷發(fā)出紅線線又不斷反彈的，那么報(bào)警器就不會(huì)報(bào)警。當(dāng)有會(huì)動(dòng)的物體觸犯了這根看不見(jiàn)的紅線的時(shí)候，探頭就會(huì)檢測(cè)到有異常，就會(huì)報(bào)警。被動(dòng)式報(bào)警器少了一項(xiàng)功能，就是發(fā)射紅外線。物理學(xué)上告訴我們，當(dāng)物體的溫度高于0K的時(shí)候，就會(huì)發(fā)出紅外線，換句話說(shuō)任何物體都能發(fā)出紅外線。而其后的原理，被動(dòng)式報(bào)警器和主動(dòng)式是一樣的。紅外線報(bào)警器對(duì)溫度敏感,溫度越高的物體輻射出的紅外線越強(qiáng),當(dāng)感應(yīng)到環(huán)境中存在高出背景強(qiáng)度的輻射時(shí),就觸發(fā)反警。把報(bào)警主機(jī)通電放在固定位置，把報(bào)警探頭掛在約2米高的地方，使其向前下方傾斜，以獲得較高的靈敏度。接通電源，經(jīng)過(guò)1分鐘左右的延時(shí)后，報(bào)警器進(jìn)入警戒狀態(tài)，這時(shí)，若有人進(jìn)入監(jiān)控區(qū)，即刻報(bào)警。報(bào)警約1分鐘，自動(dòng)停止。然后重新處于警戒狀態(tài)。主人進(jìn)入時(shí)，首先按一下遙控器上的關(guān)機(jī)鍵，隨著報(bào)警器一聲“嘀”響，即關(guān)閉了報(bào)警器，進(jìn)入警戒區(qū)也不再報(bào)警。當(dāng)主人離開(kāi)警戒區(qū)后，按一下開(kāi)機(jī)鍵，隨一聲“嘀”響，報(bào)警器重處于警戒狀態(tài)。遇到緊急情況，按一下緊急報(bào)警鍵，報(bào)警器即緊急報(bào)警。報(bào)警器內(nèi)設(shè)有高，中，低三檔靈敏度調(diào)整，用戶可根據(jù)需要自行調(diào)整。二、硬件部分2.1DS18B20（溫度傳感器）的簡(jiǎn)介基于單片機(jī)控制的紅外報(bào)警器中的傳感器是DS18B20（溫度傳感器），該傳感器由DALLS半導(dǎo)公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。下面主要是溫度傳感器的性能特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及控制方法。2.1.1DS18B20性能特點(diǎn)（1）采用單總線專用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它I/O口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值（9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位）。（2）測(cè)溫范圍為-55℃-+125℃，測(cè)量分辨率為0.0625℃。（3）內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器ROM。（4）適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)。（5）用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限。（6）內(nèi)含寄生電源。2.1.2

DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM（它是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列號(hào)。不同的器件地址序列號(hào)不同。）,溫度傳感器,非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL,高速暫存器。DS18B20的管腳排列如圖1所示。

圖1

DS18B20引腳分布圖

2.1.3DS18B20控制方法在硬件上，DS18B20與單片機(jī)的連接有兩種方法，一種是Vcc接外部電源，GND接地，I/O與單片機(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UDD、GND接地，I/O接單片機(jī)I/O。無(wú)論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ左右的上拉電阻。DS18B20有六條控制命令，如表1所示：指

令約定代碼操

作

說(shuō)

明溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換讀暫存器BEH讀暫存器9個(gè)字節(jié)內(nèi)容寫(xiě)暫存器4EH將數(shù)據(jù)寫(xiě)入暫存器的TH、TL字節(jié)復(fù)制暫存器48H把暫存器的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到E2RAM中重新調(diào)E2RAMB8H把E2RAM中的TH、TL字節(jié)寫(xiě)到暫存器TH、TL字節(jié)讀電源供電方式B4H啟動(dòng)DS18B20發(fā)送電源供電方式的信號(hào)給主CPUCPU對(duì)DS18B20的訪問(wèn)流程是：先對(duì)DS18B20初始化，再進(jìn)行ROM操作命令，最后才能對(duì)存儲(chǔ)器操作，數(shù)據(jù)操作。DS18B20每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。如主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換這一過(guò)程，根據(jù)DS18B20的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個(gè)步驟：每一次讀寫(xiě)之前都要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位成功后發(fā)送一條ROM指令，最后發(fā)送RAM指令，這樣才能對(duì)DS18B20進(jìn)行預(yù)定的操作。2.21602液晶屏液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。液晶顯示器可以分為兩大類，一類是點(diǎn)陣型，另一類是字符型。點(diǎn)陣型通常面積較大，可以顯示圖形；而一般的字符型液晶只有兩行，面積小，只能顯示字符和一些簡(jiǎn)單的圖形，簡(jiǎn)單易控制且成本低。與此同時(shí)1062液晶屏的實(shí)用性很高。下面簡(jiǎn)要的說(shuō)明一下它的電氣連接。1.1電氣連接1602液晶屏采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，定義如下表2所示：表21602液晶屏的引腳定義注：液晶顯示偏壓信號(hào)：是指用于驅(qū)動(dòng)1602液晶屏上的像素點(diǎn)改變顏色所用的電壓，此電壓可能接近GND，本實(shí)驗(yàn)板所用的1602液晶是接近GND。讀寫(xiě)選擇端是用于控制對(duì)液晶的讀和寫(xiě)的信號(hào)，在本實(shí)驗(yàn)板內(nèi)被直接連接在GND上，即采用只寫(xiě)不讀的方式（只要在兩次寫(xiě)中間加適當(dāng)?shù)难訒r(shí)即可）。第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15～16腳：空腳。圖21602液晶屏2.3蜂鳴器蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。實(shí)驗(yàn)板通過(guò)一個(gè)三極管Q1來(lái)放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。蜂鳴器的正極接到Q1的集電極C極上面，蜂鳴器的負(fù)極地，三極管發(fā)射極E極接電源VCC，基級(jí)B經(jīng)過(guò)限流電阻R33后由單片機(jī)的P1.7引腳控制，當(dāng)P1.7輸出高電平時(shí)，三極管T1截止，沒(méi)有電流流過(guò)線圈，蜂鳴器不發(fā)聲當(dāng)P17輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過(guò)程序控制P1.7腳的電平來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。程序中改變單片機(jī)P1.7引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變P1.7輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小。2.4stc89c51單片機(jī)2.4.1簡(jiǎn)介單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇.可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器等組成（如圖1所示）。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器，如圖2所示）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。在紅外線報(bào)警器當(dāng)中我們應(yīng)用的單片機(jī)是stc89c51單片機(jī)，由它來(lái)控制報(bào)警器的運(yùn)行。2.5紅外對(duì)管紅外對(duì)管是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，或者紅外線接收管，或者紅外線接收頭配合在一起使用時(shí)候的總稱。下面主要是對(duì)紅外對(duì)管中紅外線以及功能的說(shuō)明。2.5.1紅外線在光譜中波長(zhǎng)自0.76至400微米的一段稱為紅外線，紅外線是不可見(jiàn)光線。所有高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線。現(xiàn)代物理學(xué)稱之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。\o"查看圖片"

圖3紅外線發(fā)射管紅外線發(fā)射管在LED封裝行業(yè)中主要有三個(gè)常用的波段，如下850NM、875NM、940NM。根據(jù)波長(zhǎng)的特性運(yùn)用的產(chǎn)品也有很大的差異，850NM波長(zhǎng)的主要用于紅外線監(jiān)控設(shè)備、875NM主要用于醫(yī)療設(shè)備、940NM波段的主要用于紅外線控制設(shè)備。EG：紅外線遙控器、光電開(kāi)關(guān)、光電記數(shù)設(shè)備等。2.5.2功能說(shuō)明（1）光敏接收管它是一個(gè)具有光敏特征的PN結(jié)，屬于光敏三極管，具有單向?qū)щ娦裕虼斯ぷ鲿r(shí)需加上反向電壓。無(wú)光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流（暗電流）。此時(shí)光敏管不導(dǎo)通。當(dāng)光照時(shí),飽和反向漏電流馬上增加，形成光電流,在一定的范圍內(nèi)它隨入射光強(qiáng)度的變化而增大。（2）紅外接收管功能與光敏接收管相似只是不受可見(jiàn)光的干擾，屬于光敏二極管，只對(duì)紅外線有反應(yīng)。（3）紅外線接收頭就是在紅外線接收管的基礎(chǔ)上進(jìn)行放大的信號(hào)的作用，類似與三極管的放大效果。三、軟件部分3.1原理圖與程序3.1.1原理圖紅外線報(bào)警器是由單片機(jī)最小系統(tǒng)以及其他元件組成的，單片機(jī)最小系統(tǒng)是其中不可缺少的，是其中的核心元件，下面是紅外線報(bào)警器的原理圖。圖4紅外線報(bào)警器原理圖3.1.2以下是基于單片機(jī)控制紅外線報(bào)警器的程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<absacc.h>#include"LCD1602.h"#include"ds18b20.c"#include"38khz.c"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitOUT=P2^2;sbitP32=P3^2;ucharbInt0=0;uintmstcnt=0;uchart,set;bitoutflag;bitwrite=0;bitflag;bitflag2;bitTR1_flag;//控制蜂鳴器報(bào)警ucharcodestr0[]={"systemrunning"};ucharcodestr1[]={"OKSA:.C"};ucharcodestr2[]={"wrongSA:.C"};voidinit_timer0(void); voiddisplayfun1(void);ucharReadOneChar(void);voidWriteOneChar(unsignedchardat);voidReadTemperature(void);voidplayalarm(void);/***************LCDdisplayfunction****************/voiddisplayfun1(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);}voiddisplay(){if(!TR1_flag)//為0時(shí)顯示OK，為1時(shí)顯示W(wǎng)RONG { DisplayListChar(0,1,str1); displayfun1(); delay_LCM(1000); } else { DisplayListChar(0,1,str2); displayfun1(); delay_LCM(1000); } }/***************timert0initialization******************/voidinit_timer1(void){ TMOD=TMOD|0x12;TH1=0x3c;TL1=0xb0;EA=1;ET1=1; //TR1=1; }voidtimer1(void)interrupt3using0{TH1=0x3c;TL1=0xb0; //OUT=~OUT; OUT=1; //蜂鳴器長(zhǎng)鳴mstcnt++; if(mstcnt==400) //蜂鳴器響10秒 {mstcnt=0; TR1=0; TR0=1; flag=0;//停止報(bào)警，進(jìn)入正常模式 TR1_flag=0;//切換顯示 OUT=0; }}/***********themainfuntion*************/voidmain(void){ int_mcu();P1=0xff; //initializep1 delay_LCM(500); //500mstimedelay initLCM(); //initializeLCD init_timer1(); //initializeTimer0Init_DS18B20(); //initializeDs18b20 DisplayListChar(0,0,str0); DisplayListChar(0,1,str1);//out_high();//測(cè)試輸出38k載波 TR1_flag=0; while(1){//TR0=1; if(!flag) //flag為0時(shí)正常顯示，為1時(shí)執(zhí)行報(bào)警 { OUT=0; TR0=1; TR1_flag=0; ReadTemperature();//readtemperature display(); //for(m=0;m<8;m++)//讀取P32狀態(tài)8次，若有高電平則報(bào)警 //{ if(P32) {delay_LCM(50); if(P32) {flag=1; flag2=1; TR1_flag=1; } } else {delay_LCM(100);} //} } else { if(flag2) { TR0=0;//關(guān)定時(shí)器0，停止發(fā)送脈沖 TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器1，蜂鳴器響 display(); flag2=0; } }} }結(jié)論紅外報(bào)警器是一種基于單片機(jī)控制的報(bào)警器，是一種簡(jiǎn)單的報(bào)警器。在制作實(shí)物的過(guò)程中遇到一些小問(wèn)題，就是往單片機(jī)里面寫(xiě)程序的時(shí)候，剛開(kāi)始寫(xiě)了幾次都不能夠運(yùn)行，經(jīng)過(guò)最后的努力終于成功了。當(dāng)最后完成的時(shí)候有一種自豪感，完成一件事的過(guò)程遠(yuǎn)比結(jié)果好。雖然我們做的紅外線報(bào)警器只是一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，但是能選到這個(gè)