防盜報(bào)警系統(tǒng)畢業(yè)論文

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1、 摘 要 本文包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路、顯示控制電路等部分組成。處理器AT89C51單片機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。系統(tǒng)程序可以劃分為:數(shù)據(jù)采集,報(bào)警和顯示等幾個(gè)模塊。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、紅外傳感器、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警電路、顯示電路 ABSTRACT In this paper, including the design of hardware and software in two parts. The hardware part comprises a single-chip contr

2、ol circuit, infrared probe circuit, driving alarm circuit, a display control circuit and other components. The AT89C51single chip processor. The entire system is the system operates under software control. System program can be divided into: data collection, alarm and display modules. Key words: si

3、ngle chip, infrared sensor, data acquisition, an alarm circuit, a display circuit  目 錄 1緒 論 5 1.1 課題背景 5 1.2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展概況 5 2.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 2.1系統(tǒng)研制進(jìn)程 9 3.軟件的設(shè)計(jì) 11 3.1 主程序工作流程圖 11 3.2設(shè)計(jì)編程程序 12 3.3軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 14 3.3.1 主程序工作流程圖 14 3.3.2設(shè)計(jì)編程程序 16 4.電路設(shè)計(jì) 19 4.1 具體電路模塊設(shè)計(jì) 19 4.1.1 放大電路的設(shè)計(jì) 19 4.1.2

4、 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 19 4.1.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 20 4.1.4發(fā)光二極管報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 20 4.1.5 聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 21 4.1.6 LED電路 22 4.2. 檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 23 4.2.1熱釋電紅外線傳感器 23 4.2.2 熱釋紅外傳感器設(shè)計(jì)電路 25 4.3報(bào)警器設(shè)計(jì) 27 5.調(diào)試 28 5.1硬件的調(diào)試 28 5.1.1 無(wú)單片機(jī)的調(diào)試 28 5.1.2有單片機(jī)的調(diào)試 28 5.2軟件調(diào)試 29 參考文獻(xiàn) 33  1緒 論 1.1 課題背景 隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步, 人們對(duì)自己所處環(huán)境的安全性提出了更高的要求,尤其是在

5、家居安全方面,不得不時(shí)刻留意那些不速之客。現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng), 因而大大提高了小區(qū)的安全程度 , 有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。由于紅外線是不可見(jiàn)光, 有很強(qiáng)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。此外,在電子防盜、人體探測(cè)等領(lǐng)域中,被動(dòng)式熱釋電紅外探測(cè)器也以其價(jià)格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。 1.2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展概況 目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的防盜報(bào)警系統(tǒng)大部分是國(guó)外品牌，國(guó)內(nèi)防盜報(bào)警產(chǎn)品廠商發(fā)展時(shí)間比較短，真正取得長(zhǎng)足發(fā)展也是在2000年以后，特別是在2004年國(guó)內(nèi)有些廠商迅速成長(zhǎng)，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展和擴(kuò)大。

6、但是與國(guó)外廠商相比還有很大差距。 現(xiàn)階段，大部分工程商安裝防盜報(bào)警產(chǎn)品時(shí)傾向于國(guó)外品牌，其中，安裝的國(guó)外產(chǎn)品主要來(lái)自美國(guó)、日本和韓國(guó)，這三個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品占據(jù)我國(guó)報(bào)警市場(chǎng)的近80%的市場(chǎng)份額。這主要是因?yàn)椋诋a(chǎn)品供給市場(chǎng)上，絕大部分國(guó)外品牌來(lái)自美國(guó)和日韓，防盜報(bào)警產(chǎn)品在這些國(guó)家的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品功能穩(wěn)定、性能完善，再加上進(jìn)入我國(guó)是時(shí)間較早，所以在我國(guó)市場(chǎng)上占有相當(dāng)大的份額。 智能化住宅保安系統(tǒng)具有較高的自動(dòng)化技術(shù)水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每個(gè)住戶單元的防盜、防災(zāi)報(bào)警裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與小區(qū)管理中心的監(jiān)控計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)不問(wèn)斷監(jiān)控。安防報(bào)警包括：門(mén)禁系統(tǒng)、紅外門(mén)磁報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警

7、、煤氣泄漏報(bào)警、緊急求助、閉路電視監(jiān)控、周邊防越報(bào)警、對(duì)講防盜門(mén)系統(tǒng)等。 1.3本課題的目的及其意義 單片機(jī)現(xiàn)在已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于智能儀表、工業(yè)控制、日常生活等很多領(lǐng)域，可以說(shuō)單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到人類的生活、工作的每一個(gè)角落，這說(shuō)明它和我們每個(gè)人的工作、生活密切相關(guān)，也說(shuō)明我們每個(gè)人都有可能和有機(jī)會(huì)利用單片機(jī)去改造你身邊的儀器、產(chǎn)品、工作與生活環(huán)境。紅外技術(shù)已經(jīng)成為先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，他在各領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。由于他是不可見(jiàn)光，因此用他做防盜報(bào)警監(jiān)控器，具有良好的隱蔽性，白天黑夜均可使用，而且抗干擾能力強(qiáng)。這種監(jiān)控報(bào)警裝置廣泛應(yīng)用與博物館、單位要害部門(mén)和家庭的防護(hù)。 本文在目

8、前市場(chǎng)上銷售的多種防盜報(bào)警器基礎(chǔ)上, 從提高可靠性角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要從以下幾個(gè)方面考慮。 一是將報(bào)警器開(kāi)關(guān)裝在門(mén)鎖上, 反鎖門(mén)時(shí)打開(kāi)報(bào)警器, 用鑰匙開(kāi)鎖時(shí)關(guān)掉報(bào)警器。這樣就避免了操作報(bào)警器不當(dāng)而引起的誤報(bào)、漏報(bào)。 二是對(duì)同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)使用多個(gè)紅外探測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè) (本文用兩個(gè)探測(cè)器) ,對(duì)各個(gè)探測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行綜合處理, 這樣就避免了由于探測(cè)器誤動(dòng)作而引起的誤報(bào)。 三是加上“看門(mén)狗”電路, 單片機(jī)在受干擾后復(fù)位, 回到監(jiān)測(cè)探測(cè)器信號(hào)狀態(tài)。 四是報(bào)警采用電話自動(dòng)撥主人電話機(jī)方式, 再由主人采取補(bǔ)救措施, 查實(shí)報(bào)警。 本報(bào)警器在設(shè)計(jì)、使用上力求簡(jiǎn)單、可靠。 1.該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)

9、部分。 2.紅外線防盜報(bào)警系統(tǒng)由電紅外傳感器、家庭智能報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、LED控制電路組成。信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、顯示、本地報(bào)警等功能。 3.探測(cè)器工作起來(lái)。當(dāng)有人闖入時(shí)，熱釋電紅外傳感器將探測(cè)到動(dòng)作，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、比較電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門(mén)限閥門(mén)送出電平，電平至AT89S51單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警電路使警號(hào)發(fā)聲。 4.紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外線可以方便地檢測(cè)到是否有人出入。此類裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：其一是能有效判斷是否有人員進(jìn)入；其二是盡可能大地增加防護(hù)范圍。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)

10、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)。 2.系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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)警和顯示等模塊子函數(shù)。電路結(jié)構(gòu)做成可劃分為：熱釋電紅外傳感器、家庭智能報(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。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地顯示、本地報(bào)警等功能。 本文的設(shè)計(jì)要求須包含如下結(jié)構(gòu)：紅外傳感器電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、LED顯示控制電路及相關(guān)的控制管理軟件。其組成如下圖3所示。 單 片 機(jī) 檢測(cè)電路 LED數(shù)字顯示 報(bào)警執(zhí)行電路 放大

11、 圖3 本文設(shè)計(jì)框圖 2.1系統(tǒng)研制進(jìn)程 單片機(jī)采用51系列單片機(jī)AT89C51。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。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過(guò)程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、在線調(diào)試等幾個(gè)階段，就本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)也包括這些過(guò)程。它們的進(jìn)程框圖如圖4所示。 任務(wù) 選方案， 硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì) 調(diào)試 運(yùn)行 完成 圖 4 系統(tǒng)的研制過(guò)程框圖

12、 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、比較電路送至門(mén)限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門(mén)限閥門(mén)送出電平，電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、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)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，也可人工手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)，然后通過(guò)LED顯示報(bào)警次數(shù)，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(bào)警10s鐘后有定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消除報(bào)警。 2.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路的設(shè)計(jì)見(jiàn)附圖示，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

13、紅外傳感器、LED、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等。其中D1為電源工作指示燈，D2是正常工作指示燈，D3—D6是起報(bào)警指示作用，當(dāng)RXD腳被置低電平時(shí)，D3—D6亮紅燈開(kāi)始報(bào)警，同樣，TXD腳置高電平時(shí)聲音報(bào)警電路開(kāi)始工作。電路設(shè)有2個(gè)按鍵，S1鍵作為倒計(jì)時(shí)的暫停鍵, S2鍵作為作為電路復(fù)位鍵。 本設(shè)計(jì)中要用到如下器件： AT89C51、紅外傳感器、LED、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等等。 元器件清單見(jiàn)下表。 　 編號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 Y1 石英晶振 12MHZ

14、 1 K1、K2 按鍵 * 2 LS 蜂鳴器 8R 1 Tantou 熱釋電傳感器 3TR 1 DS1 共陰數(shù)碼管 DISPLAY 1 JP 電源接頭 3OT 1 R1 、R6 電阻 4.7K 2 R2、R3、R7～R10 電阻 220R 6 R4、R5 電阻 10K 2 C1、C2 電容 30pF 2 C3、C4、C5(極性) 電容 47uF 3 D1～～D6 發(fā)光二極管 LED 2綠4紅 Q1、Q2 三極管 9015/8050 2 U1 、 U2 集成電路 AT89C51、74LS04

15、1 、1 3.軟件的設(shè)計(jì) 3.1 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11所示； 系統(tǒng)初始化 聲光報(bào)警結(jié)束 檢測(cè)有無(wú)信號(hào)輸入 報(bào)警是否持續(xù)10秒 開(kāi)始 啟動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警 是否還有檢測(cè)信號(hào)等待下次報(bào)警 結(jié)束 Y N N Y Y N 來(lái)的脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過(guò)單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)10秒鐘后自動(dòng)停止報(bào)警,然后程序開(kāi)始循環(huán)工作，檢測(cè)是否還有下次觸發(fā)信號(hào)，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時(shí)，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)

16、時(shí)間未到10秒時(shí)，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。手工按鍵停止報(bào)警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖12所示； 中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng) 關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) INTO端有輸入信號(hào)關(guān)閉報(bào)警 恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)中斷 中斷返回 圖12 中斷服務(wù)程序工作流程圖 3.2設(shè)計(jì)編程程序 1. 主程序清單如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP PINT0 ORG 0200H MAIN: MOV IE,#81H ;CPU開(kāi)放中斷，INT0允許中斷 S

17、ETB 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(cè)輸入信號(hào)，是否有輸入信號(hào) LA: ACALL DELAY ;延時(shí)消抖 JNB P1.0,ALARM ;再次監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)，若有輸入信號(hào)轉(zhuǎn)入報(bào)警子程序 AJM

18、P LP DELAY:MOV R1,0AAH LD2:MOV R2,0BBH LD1:NOP DJNZ R2,LD1 DJNZ R1,LD2 RET ALARM:SETB P1.2 ;開(kāi)始報(bào)警使運(yùn)行正常綠指示燈熄滅，紅燈和聲報(bào)警啟動(dòng) CPL P3.0 CPL P3.1 ;10S鐘定時(shí): MOV 51H,#14H ;10S循環(huán)次數(shù) MOV TMOD,#01H ;定時(shí)器T0定時(shí) 方式1 MOV TL0,#0B0H ;置50ms定時(shí)初值 MOV

19、TH0,#3CH SETB TR0 ;啟動(dòng)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(bào)警 CLR P3.1 CLR P1.2 ;報(bào)警結(jié)束，正常運(yùn)行綠指示燈亮 LJMP LP ;循環(huán),繼續(xù)工作 2

20、. 外部中斷INTO服務(wù)程序： PINT0: CLR EX0 ;外部中斷0服務(wù)程序開(kāi)始，屏蔽外部中斷 PUSH PSW PUSH ACC JNB P3.2,LN ;監(jiān)測(cè)是否有中斷輸入 LN: LCALL DELAY ;延時(shí)消抖 JNB P3.2,LN1 AJMP LN2 ;無(wú)中斷輸入,中斷返回 LN1: SETB P3.0 CLR P3.1 CLR P1.2 ;使報(bào)警結(jié)束，

21、綠指示燈亮 POP ACC POP PSW SETB EX0 ;開(kāi)放外部中斷0 LCALL LP ;在中斷繼續(xù)檢測(cè)是否有輸入信號(hào) LN2: RETI END  4.電路設(shè)計(jì) 4.1 具體電路模塊設(shè)計(jì) 圖5 熱釋電紅外傳感器原理圖 4.1.1 放大電路的設(shè)計(jì) 如圖6所示為最基本的放大電路，Vi是輸入電壓信號(hào)，Vo是輸出放大的電壓信號(hào)。 圖6 放大電路圖 4.1.2 時(shí)

22、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[5]。如圖7所示為時(shí)鐘電路。 圖7 時(shí)鐘電路圖 4.1.3 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

23、[6]。例如使用晶振頻率為12MHz時(shí)，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于2us[7]。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動(dòng)按鍵復(fù)位電路。如圖8示為復(fù)位電路。 圖8 復(fù)位電路圖 4.1.4發(fā)光二極管報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 由4個(gè)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(jī)的RXD引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，起到報(bào)警作用[8]。圖9所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路。 圖9 發(fā)光二極管報(bào)警電路圖 4.1.5 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TXD引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，如圖10示為聲音報(bào)警電路。 圖10 聲音報(bào)警電路圖 

24、 4.1.6 LED電路 圖12 LED顯示電路 電路是采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。當(dāng)單片機(jī)處理到需要報(bào)警的信號(hào)時(shí)，端口P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27就會(huì)導(dǎo)通，此時(shí)顯示器被驅(qū)動(dòng)，達(dá)到顯示效果。 4.2. 檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 圖7 檢測(cè)電路 如圖7所示為信號(hào)檢測(cè)電路，電路圖最下面的原器件是探頭，它是用來(lái)采集信號(hào)的，當(dāng)探頭采集到信號(hào)時(shí)經(jīng)過(guò)C4濾波到達(dá)Q2進(jìn)行放大處理，經(jīng)過(guò)放大后的信號(hào)再送到電容C6進(jìn)行處理，最后到達(dá)U2A再次進(jìn)行處理并放大再將信號(hào)送入單片機(jī)。 4.2.1熱釋電紅外線傳感器 1、原理特性 熱釋電紅外線傳感器主要是由

25、一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2.1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)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。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10-20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學(xué)原理，在探測(cè)

26、器前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測(cè)接收靈敏度。當(dāng)有人從透鏡前走過(guò)時(shí)，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進(jìn)入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入，從而強(qiáng)其能量幅度。 人體輻射的紅外線中心波長(zhǎng)為9-10um，而探測(cè)元件的波長(zhǎng)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(kāi)設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口，這個(gè)濾光片可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7-10um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門(mén)用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過(guò)部分鏡面聚焦，并被熱釋電

27、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(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。 該探測(cè)技術(shù)中，所謂“被動(dòng)”是指探測(cè)器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來(lái)完成探測(cè)目的。被動(dòng)紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是能夠響應(yīng)入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動(dòng)時(shí)所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報(bào)警器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，從而完成報(bào)警功能. 紅外線 濾光片 雙探測(cè)元 場(chǎng)效應(yīng)管 D S G 圖8雙探測(cè)元傳感器 2、結(jié)構(gòu)示意圖 圖8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)Ｄ端接電源正極,G端接電源負(fù)極，S端為信號(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

28、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0.2～20μｍ。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。 當(dāng)人體輻射的紅外線通過(guò)菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測(cè)元上時(shí)，電路中的傳感器將輸出電

29、壓信號(hào)，然后使該信號(hào)先通過(guò)一個(gè)由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16HZ，下限截止頻率為0.16HZ。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測(cè)信號(hào)電壓十分微弱（通常僅有1MV左右），而且是一個(gè)變化的信號(hào)，同時(shí)菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號(hào)電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測(cè)物體的移動(dòng)速度決定，通常為0.1～10HZ左右），所以應(yīng)對(duì)熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大。本設(shè)計(jì)運(yùn)用集成運(yùn)算放大器LM324來(lái)進(jìn)行兩級(jí)放大，以使其獲得足夠的增益。 4.2.2 熱釋紅外傳感器設(shè)計(jì)電路 本設(shè)計(jì)所用的熱釋紅外傳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9所示, 在VC

30、C電源端2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9紅外傳感器原理圖 雙探測(cè)電紅外探頭的優(yōu)缺點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn)：本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，隱蔽性好。價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)： 1)、容易受各種熱源、光源干擾。 2)、被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮擋，不易被探頭接收。 3)、易受射頻輻射的干擾。 4)、環(huán)境溫度和人體溫度接近時(shí)，探測(cè)和靈敏度降低，有時(shí)造成短時(shí)失靈。 紅

31、外線傳感器的安裝要求 　　紅外線人體傳感器只能安裝在室內(nèi)，其誤報(bào)率與安裝的位置和方式有極大的關(guān)系。正確的安裝應(yīng)滿足下列條件： 　 1)、紅外線傳感器應(yīng)離地面2.0-2.2米。 　　 2)、紅外線傳感器遠(yuǎn)離空調(diào), 冰箱，火爐等空氣溫度變化敏感的地方。 　　 3)、紅外線傳感器探測(cè)范圍內(nèi)不得隔屏、家具、大型盆景或其他隔離物。 　　 4)、紅外線傳感器不要直對(duì)窗口，否則窗外的熱氣流擾動(dòng)和人員走動(dòng)會(huì)引起誤報(bào)，有條件的最好把窗簾拉上。紅外線熱釋電傳感器也不要安裝在有強(qiáng)氣流活動(dòng)的地方。 紅外線傳感器對(duì)人體的敏感程度還和人的運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系很大。紅外線熱釋電傳感器對(duì)于徑向移動(dòng)反應(yīng)最不敏感

32、, 而對(duì)于橫切方向 (即與半徑垂直的方向)移動(dòng)則最為敏感. 在現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的安裝位置是避免紅外探頭誤報(bào)、求得最佳檢測(cè)靈敏度極為重要的一環(huán)。 4.3報(bào)警器設(shè)計(jì) 圖13報(bào)警器電路 如圖13所示為單片機(jī)控制的聲光報(bào)警電路。當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到的信息傳到單片機(jī)中時(shí)，由單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，如單片機(jī)處理到報(bào)警信號(hào)，單片機(jī)將作出反應(yīng)，由端口RXD向外輸出信號(hào)，此時(shí)發(fā)光電路導(dǎo)通，同時(shí)發(fā)光二極管D3 D4 D5 D6就會(huì)工作，與此同時(shí)單片機(jī)還會(huì)讓端口TXD導(dǎo)通，信號(hào)經(jīng)Q1放大后到達(dá)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。從而達(dá)到聲光報(bào)警的目的。 5.調(diào)試 5.1硬件的調(diào)試 5.1.1 無(wú)單片機(jī)的調(diào)試 無(wú)

33、單片機(jī)調(diào)試主要檢查電路工作是否正常，調(diào)試數(shù)碼管是否點(diǎn)亮，顯示數(shù)據(jù)是否正確，具體步驟如下： A：打開(kāi)電源，將輸出電壓調(diào)到5伏，然后關(guān)閉電源。 B：將電路板的火線與電源正極相連，地線與負(fù)極相連。 C：打開(kāi)電源，用萬(wàn)用表檢測(cè)電路板是否有輸出電壓，如果有就是好的，沒(méi)有就要檢測(cè)是否有短路。 D：電路檢查完后，關(guān)閉電源，用一根導(dǎo)線與電源負(fù)極相連，然后打開(kāi)電源，用導(dǎo)線的另一端逐個(gè)與P0、P2口的管腳接觸，看數(shù)碼管顯示是否正確。 調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決辦法： (1)上電后，用導(dǎo)線一端接低電平，另一端逐一連接P0、P2管腳，數(shù)碼管顯示不正常，檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)管腳有短路現(xiàn)象，將短路管腳重新焊接后，顯示正

34、常。 (2)反復(fù)調(diào)試幾次后，發(fā)現(xiàn)電路不穩(wěn)定，有時(shí)沒(méi)反應(yīng)。仔細(xì)分析后，覺(jué)得是穩(wěn)壓管有問(wèn)題，拆除后直接接5V電壓源，問(wèn)題解決。 5.1.2有單片機(jī)的調(diào)試 加上單片機(jī)，目的是看單片機(jī)能否正常工作，有效地控制顯示數(shù)據(jù)。編寫(xiě)一個(gè)小程序，燒入芯片中加點(diǎn)調(diào)試。 A：程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H MAIN：MOV DPTR，#DDSS MOV A，#0 MOVC A，@A+DPTR MOV P0,A MOV P2，A DDSS:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H

35、 END B：將編好的程序進(jìn)行編譯，即將ASM文件轉(zhuǎn)化為BIN文件，然后燒入片子。程序的編譯和燒入將在以后介紹。 C：把單片機(jī)AT89C51接入底座插入底座，加電，看各位顯示是不是正確。 D: 用復(fù)位鍵看顯示是否正確，如果穩(wěn)定，表示調(diào)試成功。 5.2軟件調(diào)試 先在Keilc51環(huán)境中進(jìn)行軟件調(diào)試，再利用編程器將調(diào)試好的程序固化到AT89C2051單片機(jī)中。硬件調(diào)試檢查線路應(yīng)焊接無(wú)誤。1電源電路調(diào)試。斷開(kāi)負(fù)載，用萬(wàn)用表測(cè)量78L05的3腳應(yīng)有+5V電壓。2先不裝入AT89C2051單片機(jī)，用短路線把U1插座的12腳接地，調(diào)整VD1和VD7的安裝位置和角度，測(cè)量U1

36、插座的2腳電壓。當(dāng)VD1和VD7之間無(wú)遮擋時(shí)2腳電壓為0伏，有遮擋時(shí)為+5伏。用相同方法反復(fù)調(diào)整其他幾對(duì)紅外收發(fā)管的位置和角度。使U1插座的3、6、7、8、9各腳的電壓符合要求。3將做好程序的AT89C51插入電路中插座上，接上電源即可工作。 附錄 圖16基于單片機(jī)控制的紅外防盜報(bào)警器原理圖 致謝 在作此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本人得到了吳老師的精心指導(dǎo)，正是因?yàn)槔蠋煵粩嗟奶峁┐罅康馁Y料來(lái)源，不僅為我設(shè)計(jì)出該監(jiān)控系統(tǒng)提供了大量的知識(shí)貯備，而且使我學(xué)會(huì)了從大量的資料中選擇出自己需要的東西。同時(shí)我還要感謝同寢室的朋友，他們給了我良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，使我能夠安心做畢業(yè)

37、設(shè)計(jì)。在此再次感謝老師和同學(xué)們的幫助，感謝培養(yǎng)我四年的學(xué)校。  總 結(jié) 通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了紅外報(bào)警系統(tǒng)的工作原理及應(yīng)用，熟悉微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和大量使用將人類社會(huì)帶入了一個(gè)新的時(shí)代。單片微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱單片機(jī)）在其中扮演著十分重要的角色，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集以及儀器儀表自動(dòng)化等許多領(lǐng)域都起著十分重要的作用。熟悉了以89C51系列單片機(jī)為核心，系統(tǒng)介紹了其結(jié)構(gòu)原理和應(yīng)用技術(shù)。主要內(nèi)容包括單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)、結(jié)構(gòu)與原理、指令系統(tǒng)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)內(nèi)部并行口的應(yīng)用、中斷技術(shù)、定時(shí)計(jì)數(shù)技術(shù)、串行通信技術(shù)、系統(tǒng)擴(kuò)展技術(shù)

38、、A/D和D/A轉(zhuǎn)換器接口、單片機(jī)應(yīng)用及開(kāi)發(fā)技術(shù)等知識(shí)。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)獨(dú)特分支，在民用和工業(yè)測(cè)控等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低、使用方便和系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活等特點(diǎn)。目前，單片機(jī)控制系統(tǒng)正以空前的速度取代著傳統(tǒng)電子控制系統(tǒng)。學(xué)習(xí)單片機(jī)并掌握其設(shè)計(jì)使用技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代大學(xué)生和一些工程技術(shù)人員必備的技能，很多企業(yè)迫切需要大量熟練掌握單片機(jī)技術(shù)，并能開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和維護(hù)管理單片機(jī)控制系統(tǒng)的高級(jí)工程技術(shù)人員。 參考文獻(xiàn) [1]李虎山,潘牟.防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子工程師.2002,28(4):4~6 [2]譚

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