紅外線防盜報警器設(shè)計報告.doc

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1、電子技術(shù)綜合設(shè)計設(shè)計報告設(shè)計題目： 紅外線防盜報警器 組長姓名： 宋樹森 學 號： 04131405 專業(yè)與班級： 信電學院 信息13-4班 姓 名： 伍勇 學 號： 04131409 專業(yè)與班級： 信電學院 信息13-4班 時 間： 2015 2016 學年第（1）學期 指導教師： 袁小平 成 績： 日 期： 2016-1-2 紅外防盜報警器 成員： 伍勇 宋樹森 專業(yè)班級：信息13-4班一、設(shè)計要求(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

2、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。二、方案設(shè)計2.1 總體設(shè)計思路方案一：利用模擬電子電路構(gòu)成被動紅外線報警器。系統(tǒng)主要有紅外線傳感器，信號放大電路，電壓比較器，開機延時，音響

3、報警延時和12V電源組成。被動紅外線感應報警器的紅外感應源采用熱釋電原件，這種元件在接收到人體紅外線輻射溫度發(fā)生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。方案二：利用模擬構(gòu)成主動紅外線入侵報警器。主要由發(fā)射機和接收機組成，發(fā)射機是由電源，發(fā)光源和化學系統(tǒng)組成。接收機是由光學系統(tǒng)，光感傳感器，放大器，信號處理器等組成。主動紅外線報警器是當有人侵入該警戒時，紅外線束被遮擋，接收機收到的紅外線信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當處理，控制器發(fā)出的報警信號。目前此類報警器有二光束，三光束還有多光束的紅外柵欄等。一般應用在周界防范居多，最大的優(yōu)點就是防范距離遠。2.

4、2選定方案方案二的主動式紅外線報警器的硬件電路相比于方案一較為復雜。由于是畢業(yè)設(shè)計，在設(shè)計過程中要以電路原理為主題，因此在電路元件和模塊的選擇上盡量采用通用，基礎(chǔ)的元件，避免采用大規(guī)模的集成電路來設(shè)計電路。綜上所述，選擇方案一。組成框圖如下：圖2-1人體紅外線感應報警器組成框圖本設(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：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。硬件主要包括單片機系統(tǒng)，熱釋電紅外傳感器探頭，放大比較電路，控制顯示電路，鳴叫報

5、警電路等部分。軟件部分主要包括熱釋電紅外傳感器輸出信號的采樣及A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)分析算法模塊，信息識別模塊。從設(shè)計的要求來分析該設(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2總體設(shè)計框圖所示：圖2-2總體設(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。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

6、推動聲光報警設(shè)備完成相應動作。當報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當警情消除后復位電路使系統(tǒng)復位，或者是在聲光報警10s鐘后有定時器實現(xiàn)自動消除報警。三、具體電路模塊設(shè)計3.1 熱釋電紅外傳感器本設(shè)計所用的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1所示, 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?，再?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖3-1 熱釋電紅外傳感器原理圖3.2 放大電路的設(shè)計如圖2所示為最基本的放大電路，V

7、i是輸入電壓信號，Vo是輸出放大的電壓信號。圖3-2 放大電路圖3.3 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。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應不接。因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us。如圖3所示為時鐘電路。圖3-3時鐘電路圖3.4 復位電路的設(shè)計復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，單片機在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給

8、出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續(xù)時間應不小于2us。本設(shè)計采用的是外部手動按鍵復位電路。如圖4示為復位電路。圖3-4 復位電路圖3.5 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8。圖5所示為發(fā)光二極管報警電路。圖3-5發(fā)光二極管報警電路圖3.6 聲音報警電路的設(shè)計如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報警電路，如圖6示為聲音報警電路。圖3-6聲音報警電路圖 3.7系統(tǒng)硬件電路的總設(shè)計硬件

9、電路的設(shè)計見圖示，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用電路，以及單片機的手工復位電路等。其中D1為電源工作指示燈，D2是正常工作指示燈，D3D6是起報警指示作用，當RXD腳被置低電平時，D3D6亮紅燈開始報警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報警電路開始工作。電路設(shè)有2個按鍵，S1鍵作為倒計時的暫停鍵, S2鍵作為作為電路復位鍵。圖3-7電路原理圖第四章 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)4.1 主程序工作流程圖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所示；系統(tǒng)初始化聲光報警結(jié)束檢測外部有無信號輸入

10、聲光報警是否持續(xù)10秒開始啟動聲光報警電路開始報警是否還有檢測信號等待下次報警結(jié)束YNNYYN圖4-1主程序工作流程圖4.2 中斷服務程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當單片機檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，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。手工按鍵停止報警中斷服務程序工作流程圖，如下圖13所示；中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護現(xiàn)場INTO端有輸

11、入信號關(guān)閉報警恢復現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖4-2中斷服務程序工作流程圖總結(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AT89C51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。平時傳感器輸出低電平，當有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖剑烁唠娖捷斎雴纹瑱C，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、

12、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用。參考文獻1 吳政江. 單片機控制紅外線防盜報警器J. 錦州師范學院學報, 2001.2 宋文緒. 傳感器與檢測技術(shù)M. 北京: 高等教育出版社, 2004.3 余錫存. 單片機原理及接口技術(shù)M. 西安: 西安電子科技大學出版社, 2000.4 唐桃波, 陳玉林. 基于AT89C51的智能無線安防報警器 J. 電子設(shè)計應用附錄一 設(shè)計編程程序1. 主程序清單如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0

13、200HMAIN: MOV IE,#81H ;CPU開放中斷，INT0允許中斷 SETB IT0 ;外部中斷為邊沿觸發(fā)方式 MOV SP,#30H ;指針入口地址 SETB P3.0 CLR P3.1 MOV P1,#0FFH ;使P1口全部置1 MOV P2,#00H ;P2口清零 CLR P1.2 LP: JNB P1.0,LA ;監(jiān)測輸入信號，是否有輸入信號 LA: ACALL DELAY ;延時消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次監(jiān)測輸入信號，若有輸入信號轉(zhuǎn)入報警子程序 AJMP LPDELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R

14、2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;開始報警使運行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報警啟動CPL P3.0CPL P3.1;10S鐘定時: MOV 51H,#14H ;10S循環(huán)次數(shù) MOV TMOD,#01H ;定時器T0定時 方式1 MOV TL0,#0B0H ;置50ms定時初值 MOV TH0,#3CH SETB TR0 ;啟動T0 L2:JBC TF0,L1 ;查詢記數(shù)溢出 SJMP L2 L1:MOV TL0 #0B0H MOV TH0 #3CH DJNZ 51H,L2 ;未到10S繼續(xù)循環(huán) SETB P3.0 ;10s到關(guān)閉報警 CLR P3.

15、1 CLR P1.2 ;報警結(jié)束，正常運行綠指示燈亮 LJMP LP ;循環(huán),繼續(xù)工作 2. 外部中斷INTO服務程序： PINT0: CLR EX0 ;外部中斷0服務程序開始，屏蔽外部中斷 PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN ;監(jiān)測是否有中斷輸入 LN: LCALL DELAY ;延時消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;無中斷輸入,中斷返回 LN1: SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.2 ;使報警結(jié)束，綠指示燈亮 POP ACC POP PSW SETB EX0 ;開放外部中斷0 LCALL LP ;在中斷繼續(xù)檢測是否有輸入信號 LN2: RETI END13附錄二 單片機控制的紅外防盜報警器原理圖附錄三 Proteus仿真原理圖