![[2014年毕设]基于单片机的GSM热释电红外多功能报警器(含烟雾、火宅报警)](https://img.doczj.com/imgf8/07gg5smzpo4fdmawwc9m-81.webp)
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本科生毕业论文
基于单片机的GSM短信多功能安防系统的研究Research of multifunctional security system
of GSM message based on SCM
学生姓名【本人毕设，绝对可行】
所在专业电子信息工程
所在班级电子***
申请学位****
指导教师职称
副指导教师职称
答辩时间2014年 5 月7日
目录
目录
摘要............................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................... II
1 绪论....................................................................................................................... - 3 -
2 功能实现与系统概述........................................................................................... - 2 -
2.1 功能实现..................................................................................................... - 2 -
2.2系统概述 .................................................................................................... - 2 -
2.2.1 STC89C52单片机............................................................................. - 2 -
2.2.2 GSM模块.......................................................................................... - 4 -
2.2.3 传感器............................................................................................... - 6 -
2.2.4 LCD1602液晶显示屏....................................................................... - 7 -
2.2.5 DS1302实时时钟芯片 ..................................................................... - 7 -
3 硬件实现............................................................................................................... - 8 -
3.1原理框图 .................................................................................................... - 8 -
3.2系统电源 .................................................................................................... - 8 -
3.3PL2303芯片................................................................................................ - 9 -
3.4MCU模块电路 ......................................................................................... - 10 -
3.5温湿度传感器电路 .................................................................................. - 11 -
3.6蜂鸣器电路 .............................................................................................. - 11 -
3.7DS1302时钟芯片电路 ............................................................................. - 12 -
3.8传感器及GSM模块电路........................................................................ - 12 -
4 软件的实现......................................................................................................... - 13 -
4.1程序流程图 .............................................................................................. - 13 -
4.2各模块的编程 .......................................................................................... - 14 -
5 软硬件测试......................................................................................................... - 1
6 -
5.1硬件测试 .................................................................................................. - 17 -
5.2软件测试 .................................................................................................. - 17 -
6 开发过程与调试心得......................................................................................... - 21 -
7 总结..................................................................................................................... - 23 - 致谢..................................................................................................................... - 24 - 参考文献................................................................................................................. - 25 - 附录..................................................................................................................... - 26 -
摘要
在21世纪的今天，电子科学技术得到了飞速发展，主流的安防报警系统正在从单一化、局部化向多功能和智能化转变。在众多安防设备中，家用安防系统往往是人们尤为关注的一块，然而传统的单一报警系统（烟雾喷洒、燃气报警）在实际使用中暴露了很多隐患，例如：在发生燃气泄漏或火宅的时候，因为系统只是纯粹的响铃报警，在远处的屋主很难知道家里发生的警情，导致了财产损失进一步加重。
本系统主要由51单片机、GSM模块及各类传感器组成，系统凭借稳定、成熟的GSM移动网络，以及最直观的中文短消息和电话形式，直接把屋子里发生的警情反映到您的手机屏幕上。多元化的传感器选择让系统的预警功能得到更大的提升，它采用热释电红外传感器进行人体检测，外加配备烟雾可燃气传感器和火焰传感器，全面实现防盗、防火和防燃气泄漏的作用，并实时通知到指定的手机上。
关键词：GSM模块；单片机；传感器；多功能安防；
ABSTRACT
Nowadays, in the 21 century, science and technology are in rapid development. The prevailing security alert system has developed from the simplification and localization to multiple function and intellectualization. In numerous security devices, the home security system abstracts people’s particular attention to it. However, the traditional single-functional alert system( Smoke Spraying, Gas Alarm) exposes a lot of problems in application. For instance, when the accident of gas leaking or fire happens, people are difficult to know the situation in the house because the alert system only rings at that time, which will lead to more property losses.
The system consists of 51 single-chip, GSM module and a variety of sensors. The situation of your house will be reflected to your phone screen, with the help of the stable and mature network as well as the most intuitive short messages in Chinese and phone calls. The function of early warning has improved because of diversified selection of sensors. The system can know the human location by the pyroelectric infrared sensor, with the addition of the smoke gas sensor and the flame sensor, which can make the anti-theft, the fire prevention and the gas leaking prevention come true and the situation can be notified to the designated mobile phone the first time.
Key Words: GSM Module;Single-chip;Sensor;Multifunctional Security
ABSTRACT
基于单片机的GSM短信多功能安防系统的研究
电子信息工程，*****
指导教师：*****
1绪论
人们的生活水平随着科技的发展正在不断地提高，大家对个人财产安全也就更加重视起来了，安防已经成为众人关注的焦点之一；科学技术的进步更加突显了传统安防的人防物防的弊端和局限性。家庭里的安防系统已经从外围布防向内部防范发展，本地安防业逐渐向远程监控靠拢。具有舒适、便捷、安全的生活环境才能算是一个理想的家庭生活环境，设计本安防系统的意义和目的就是确保每一个家庭住户的生命和家庭财产安全。
远程的安防系统，使人们可以在任何地方都能够及时知晓布防空间所发生的险情，因为现代家庭内部的家电越来越多样化和复杂化，导致室内发生火灾、煤气泄漏等危险的概率越来越大，所以普通的监控等单一的安防系统已经满足不了用户的需求和时代的发展了，安全防护设备应当不仅包括防盗功能，还应具有监控煤气泄漏和火灾报警功能。
现在最常见的是利用互联网和固定电话作为信息传输途径的安防设备，这一类系统必须通过有线连接才能实现，成本高、实效性低和灵活性差是有线安防网络还需要改进的地方。本安防系统是通过GSM模块连接到现有的GSM网络的，它没有地域限制，传输距离、保密性和灵活性都是有线安防所望尘莫及的，而且将GSM网络作为智能安全控制系统现在并不是很普及，在众多的对比优势下，其发展空间和需求量也将会日益增长。这也是以一种物联网的形式去实现实时监控，我相信这个方向会有很大的开发价值与广阔的前景，希望可以从本次课题中试着去接近、去熟知、去掌握这个领域的相关知识。
2功能实现与系统概述
2.1功能实现
根据市场需求分析和技术限制，本安防系统功能实现要求如下：
1.可实现电子时钟和温湿度的实时显示。
2.实现实时监控非法入侵的人、火灾警情、可燃气体泄漏的预警。
3.当有警情发生的时候，能及时启动蜂鸣器响铃报警、同时GSM模块发送短
信到预设号码并拨打预设号码以较长时间提醒屋主。
4.为了方便用户对系统的操作，要求能通过物理按键进入调节模式对预设电子
钟时间和预设号码进行修改保存。
5.为了不干扰屋主正常生活，实现预设时段开启热释电红外报警功能，防止误
报警。
6.通过PL2303实现单片机电路与电脑连接直接下载烧写程序。
2.2 系统概述
在本安防系统的设计中，我们采用了LCD1602液晶显示屏作为显示和人机交互界面。当系统初始化时，以DS1302作为实时时钟芯片为准的时钟信息和DHT11温湿度传感器采集的室内空气的温湿度，都会显示在LCD1602上。处于这个界面时，我们按下不同按键，可以进入不同的功能参数调节模式，例如：按1键为进入时间调试模式，按2键为进入预设时间段调试模式等。进入各个调试模式后，可通过按键使光标左移或右移并对数值进行加减处理。
因为各个传感器模块遇到警情时的电平跳变都比较持久，所以主程序是通过查询模式对火焰传感器、MQ2烟雾可燃气传感器和热释电红外传感器进行信息数据采集（电平变化的判断）来推定是哪一种警情发生了，然后通过中央处理器STC89C52单片机进行信息处理并通过串口通信控制SIM900A的GSM模块进行中文短信和拨打电话至预设手机号码上，并进行蜂鸣器响铃报警。
2.2.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机是一款运行比较稳定、快速和消耗功率低的比较经典和常见的MCU，因为它的代码与80C51的编写方式一样，所以对于用户来说上手比
较快。STC89C52有40个引脚，每个引脚的功能都比较简单明了，所有的接口基本满足了我的设计系统所需要的功能，所以采用此款单片机作为这次安防系统设计的主控制器。
STC89C52主要由CPU、RAM、ROM和4个并行I/O口、还有一个全双工串口和5个中断源。CPU控制着单片机的各个接口根据指令代码进行一系列有条不紊的工作。单片机引脚图见图2-1。
STC89C52的主要参数[1][2]：
1.是6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可以供选择使用且指令代码完全兼
容传统的80C51的增强型8051单片机。
2.有8K字节的应用程序储存空间。
3.自身具有EEPROM。
4.具有看门狗。
5.芯片上已集成512字节的RAM。
6.工作电压为5.5V～3.3V。
7.工作频率范围在0～40MHz之间，实际的工作频率是可达到48MHz。
8.有32个通用I/O口，P0口要加上上拉电阻才能作为普通的I/O口使用。
9.适应多种编程软件对单片机进行编程，不需要特定的下载器对单片机进行软
件烧写。
10.有定时器T0、T1和T2、3个16位定时器/计数器。
11.可用下降沿或低电平触发外部中断电路。
图2-1 STC89C52引脚图
2.2.2GSM模块
GSM模块作为用户手机和控制器之间数据交换的桥梁，在本系统中起着至关重要的作用，本系统使用SIM900A GSM模块。蜂窝通信引擎SIM900A是Siemens推出的一种无线通信模块，并且已经有国内的无线电设备入网证[3]。SIM900A的的设计比较人性化，芯片总体是比较小巧的、消耗的功率也只有0.6W左右。是一款便携的无线通信模块，可以广泛的在遥感监测，远程通信等设备中使用。在综合对比功能、价格等因素后选择使用此款GSM模块。具体样式如图2-2所示。
图2-2GSM模块样式
以SIM900A作为主芯片的GSM模块主要有以下参数：
1.通信接口：支持AT指令控制、支持RTS/CTS硬件流控控制、支持从
1200bps~115200bps范围的通信波特率调节、RS232串口和LVTTL串口。
2.工作频段：EGSM900Mhz/DCS1800Mhz自动搜索2个频段。
3.发射功率：EGSM900Mhz时2W，DCS1800Mhz时1W。
4.工作温度：-40°C~+85°C。
5.短信（SMS）：支持MT/MO/CB/TEXT和PDU模式的短信，短信储存在SIM
卡里。
6.电源供电：DC5-24V，本系统适配器为12V，1A为GSM模块单独供电。
AT指令：
系统主要用到的AT指令有以下几种，见表2-1：
表2-1系统用到的AT指令
TA指令操作TA指令操作
AT+IPR=480 0修改GSM波特率为
4800
AT+CSMP=17,167,
2,25
设置文本模式参数
AT握手指令AT+CSCS="UCS2" 设置为UCS2编
码字符集ATD10086；拨打10086AT+CMGS XXX发送中英文短信到
XXX
AT+CMGF=1设置为文本模式
短消息工作模式：
发送短消息GSM模块常用到的模式有Text和PDU。Text模式实现起来很简单，但是只能作为简单的英文短信发送模式，是不能收发中文短信的；然而PDU模式下不仅能发送英文短信，更重要的是能支持中文短信的发送。本设计系统中使用PDU模式中的UCS2编码用于发送Unicode字符。通过文本与Unicode字符相互转换的软件（见图2-3），我们可以很轻松地得到文本的相关Unicode码，并写入到单片机的指令代码中。
图2-3 unicode转换软件
GSM模块与单片机通信方式：
首先将模块的地线与单片机的地线相连接，接着将单片机的RXD（串行口输入端）和TXD（串行口输出端）分别与GSM模块上的TXD（串行口输出端）和RXD（串行口输入端）连接起来。硬件对接好后，为了使之能够实现通信，需要软件设置好单片机和GSM模块的波特率，本系统均设置为4800bps的波特率，然后用单片机的串口通信接口输出AT指令码，对模块进行相应的参数修改
和操作。
2.2.3传感器
为了检测到不同类型的物理量，需要选择不同类型的传感器。我们可以从各种各样的传感器中得到所需的开关量，当系统检测到这种开关信息的时候，就可以做出相应的决策。
2.2.
3.1热释电红外传感器
热释电红外传感器不仅能鉴别出运动的生物与其它非生物，还能在不用直接接触人体的情况下检测出由人体向外辐射出来的红外线，并能将这种人体红外转变为高低电平信号。传感器上的一块光学滤光片是为了使模块对某一波长范围的红外辐射具有较高的敏感度。它除了能允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将阳光和灯光等这样的无检测价值的红外辐射隔离掉。热释电红外结构图如图2-4所示。
图2-4 热释电红外结构图和电路图
2.2.
3.2MQ2烟雾可燃气传感器
MQ-2气体传感器所使用的是一种叫二氧化锡的气敏材料，该材料在清洁空气中电导率是比较低的。传感器的电导率会随着空气中可燃气体浓度的增加而增大。传感器可检测多种可燃性气体和部分烟雾颗粒，MQ2传感器对我们生活中常见的液化石油气、天然气和氢气的检测比较精准，是一款适合多种场合应用的低成本传感器。
2.2.
3.3火焰传感器
火焰传感器一般是由光敏二极管和转换电路组成的一种对火焰的红外线或紫外线探测比较敏感的元器件，以红外敏感的火焰传感器为例，其主要用来检测
一些波长范围在700nm～1050nm的热源，探测角度最大达60度，其中红外光波长在920纳米附近时，改传感器灵敏度达到最大。当探测到火源时输出形式为数字开关量输出（0和1），火焰传感器探头的工作温度为-25摄氏度～85摄氏度，所以在使用过程中要注意被检测的火焰不能离传感器探头太近，以免造成探头损坏。
2.2.
3.4DHT11温湿度传感器
DHT11温湿度传感器是一款能同时检测空间温度和湿度的复合传感器，它输出的是已校准的温湿度数字信号，模块采用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保传感器具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。该产品具有品质卓越、超小的体积、极低的功耗、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。单线数字信号输出接口把系统的集成变得更便捷。
2.2.4LCD1602液晶显示屏
本系统选用的1602显示屏，它采用的是标准的16脚（带背光）接口字符型液晶显示，它是一种比较典型的专门用于数字、符号和字母的点阵式LCD，模块的各引脚功能说明如图2-5所示。
图2-5 LCD1602引脚功能
2.2.5DS1302实时时钟芯片
DS1302是时钟芯片，能够作为一个系统的调时和计时用。DS1302的三个接口与单片机相连接，CLK/EN/DATE三个接口分别是传输时钟频率，使能信号和数据的。它还有两个电源，一个系统的电源接入，也称为主电源，是DS1302平时供电的主要来源，它常常还有一个备用纽扣电池，是在主板断电时为1302提供电力支持，保证1302的正常计时。
3硬件实现
在前面的两个章节已经对课题背景将系统的基本组成部件做了简单的介绍，在接下来的这一章里面我们将分模块对硬件电路里的具体硬件单元电路及各单元电路的电气连接做详细的介绍和展示。将在此章节中把各模块在Altium Designer中设计好的电路进行理性的分析，最后将设计出的系统电路PCB导出，制作成有良好可焊性的实物PCB电路板。
3.1 原理框图
系统硬件可分为几个模块，分别为PL2303串口模块、单片机控制模块、GSM 模块、各类传感器及人机交互等外设器件。图3-1为系统的硬件原理框图。
图3-1硬件原理框图
由硬件系统框图可看出，整个系统是以单片机为中心，外围传感器和GSM 等共同实现的。单片机通过I/O口与LCD16202、按键及DS1302等进行连接，通过I/O传输和接受这些外围器件的信息，各类传感器（烟雾、火焰、热释电等）用杜邦线在主电路板上取得工作电压，均以单线的形式连接到单片机进行高低电平的变化与单片机通信。
3.2 系统电源
供电是整个系统的基础，本安防系统分两个电源，一个是GSM自带适配器
（12V,1A），为GSM模块单独供电用。另一个系统电源就是用于单片机、各个传感器及其它外围器件的供电。电源电路如图3-2所示，因为整个系统的功耗和所需电流并不大，所以直接选用5V，750ma的电源适配器通过USB接口为整个系统供电。图中电源电压由右下角USB接口进入系统，VCC和GND分别是系统的电源和接地标号。总电源指示灯4点亮，电压经过高低频滤波后，设置了一个总开关，以方便系统电源的管控。UVCC连接单片机供电系统，为单片机提供电力支持。
3.3 PL2303芯片
PL2303是一个USB与串口之间的一个接口转换器，它的高兼容性驱动在大多数操作系统中都能够模拟成COM端口，是主机与外设实现串口通信的理想选择，在此系统中加入PL2303的典型应用电路，PL2303的TXD和RXD口分别于单片机的RXD（P3.0）和TXD(P3.1)口连接实现串口通信。主要的实现的功能是可以使用主机通过USB与系统电路板连接后可直接下载程序进入单片机，这样就省去了要随身携带下载器的繁琐，在P1引出的与PL303连接的4个排针引脚可以外接其它的设备的串口相连，并通过此板下载程序代码到外接设备中，也就是起到了一个集成在电路板上的下载器的功能。
除了充当下载器，PL2303还可以用做单片机与主机之间的串行通信接口，亦可以充当其它外设与主机之间的通信接口。有了这个接口，调试双机通信或者单片机与GSM模块之间的通信就方便了很多。
P7和P8分别为接地的扩展接口和5V电压的扩展接口，主要是为外接的传感器供电和为GSM模块提供共地端口。
图3-2 电源及PL2303电路
3.4 MCU模块电路
MCU模块电路如图3-3所示，单片机的典型系统电路都比较成熟了，P1、P2接口是单片机I/O口的引脚，方便接入传感器。在电路设计中，需要注意的是P0口的上拉电阻，因为P0口是集电极开路输出，这种结构是没有输出高电平的能力的，需要接上拉电阻才能输出高电平。如R2上拉电阻就是为了使P0口能够实现高电平而加入的，P0口主要是与LCD1602的DB0-DB7进行8位2进制数据的传输，单片机的P2.5-P2.7三个接口分别连接LCD的数据和读写选择等功能引脚上，实现指令的选择。的在系统中，我们用到的大部分是单片机I/O 口基本的输入输出功能，如P2.0-P2.4这5个引脚接着独立键盘，可以用简单的代码实现物理键盘的操作。单片机晶振引脚X1和X2上的12M晶振匹配4800bps的波特率的误差最小，只有误差只有0.16%。
图3-3 MCU模块电路
3.5 温湿度传感器电路
DHT11温湿度传感器元器件有4个引脚，其中一个是NC脚（即不需要连接），所以在电路实现的时候，只需要三个引脚就可以了，其信号输出为单路数字信号输出，通过P4排针和杜邦线跳线，我们可以灵活地选择任意一个单片机空闲的I/O口作为DHT11的信号输入，输出口。见图3-4.
图3-4 温湿度传感器电路
3.6 蜂鸣器电路
一般来说，5V蜂鸣器的工作电流为20多mA，但是STC89C52单片机的I/O 口电流约为4mA~7mA，对于蜂鸣器来说，由于其工作电流比较大，以致于单片机的I/O口是无法直接驱动蜂鸣器的，所以要利用含三极管的放大电路来进行放大电流以驱动它。如图3-5，当P6通过杜邦线连接到单片机任意空闲I/O后，P6输出低电平时，三极管呈放大状态，蜂鸣器响，当P6为高电平时，三极管呈
截止状态，蜂鸣器不发声。在本系统程序中，使用高低电平切换输入让蜂鸣器能够发出“嘀嘀嘀”的声音的。
图3-5 蜂鸣器电路
3.7 DS1302时钟芯片电路
时钟芯片的电路设计中，由于DS1302的RST,I/O/SCLK三个功能接口对I/O 没有什么特殊的要求，所以直接接入单片机三个相邻I/O口（P3.4-P3.6），方便后期PCB电路板的布线，这里需要注意的是，芯片有两个电源接口，VCC2为主电源接口，与系统的供电相连。VCC则是备用电源（3.3V纽扣电池）接口，备用电源是为了防止系统掉电后，时钟错乱而设定的，也是DS1302经常会用到的电源。其晶振引脚X1，X2接32.768Khz的晶振，以给芯片提供时钟频率。
图3-6 DS1302时钟芯片电路
3.8 传感器及GSM模块电路
可燃气体、热释电红外和火焰三个传感器和GSM模块都是现成的模块，外接到主电路板上实现功能，传感器的连接都比较简单，都是1个5V，一个GND，还有一个数字信号输出口，都是高低电平的开关量来表示检测状态的。火焰、红外和可燃气体传感器与单片机P1.3，P1.4，P1.6三个接口相连。GSM模块与主电路板的连接主要有RXD（串行输入P3.0）和TXD（串行输出P3.1）口与单片
机的串行口相连，再将GSM模块与主电路板共地即可。
4软件的实现
4.1 程序流程图
图4-1 程序流程图
4.2 各模块的编程
当实现的功能较为复杂时，必须用模块化的方法来编写程序。模块化程序设
计具有明显的框架性，方便我们对程序的修改和功能扩充，还能增加程序的可读性和可移植性。所以在对本安防系统的编程中，我选择了分模块的编程方法，主
=0
=1
=0
=1
=0
=1
读红外传感 器开关量
读气敏传感 器开关量
读火焰传感器开关量
关闭红外 传感器
Y
打开红外传感器
N
读取时间和温湿度
开始
初始化
时钟时间是否在预设时间段内
屋内发声报警
有火灾灾情
有可燃气 有人进屋
要分为以下几个模块：
Main.c(主函数)
主函数主要起到对所有子程序的调用和在子程序之间建立相互联系的一个主要程序，没有在主程序中调用的函数不会被执行。
Ds1302.c(实时时钟函数)
在函数中已根据DS1302时钟芯片时序图编写好时钟芯片的初始化和读写程序，通过DS1302.h头文件调用即可。
Lcd1602.c(液晶显示函数)
在此函数中，将液晶的初始化、指令读写和数据读写程序定义好，在其他函数中包含lcd1602.h头文件后，直接调用即可。
Key.c(按键函数)
在key.c模块中，主要定义的函数是对5个按键操作效果的定义和实现对实时时钟日期时间的调节。
Gsm.c(GSM通信函数)
函数中定义了单片机控制GSM模块拨打电话和发送短信的函数，也将AT 指令和短信内容存放在系统的变量中，方便函数的调用。
Naozhong.c(定时段调节函数)
函数主要实现定时开关红外检测的功能，通过此函数可调整预设时间段的时间并将时间与实时时钟时间进行对比后决定是否开启热释电红外。
Callunm.c(预设号码修改函数)
此函数实现的功能是能够通过物理按键和显示屏对预设号码进行修改，以方便用户更换号码后对系统的操作。
Red.c(传感器触发函数)
由于蜂鸣器、红外、可燃气和火焰传感器的触发条件比较简单，程序也比较像相识。所以将三个传感器的程序放在同一个C文件中。此函数主要实现传感器的信息读取和判断，并对判断后的警情做出相对应的措施。
Wenshidu.c(温湿度读取函数)
温湿度的读取函数比较长，所以单独分开模块编写，此函数主要实现温湿度的读取和在LCD1602液晶屏上的数字显示。
不同模块的程序实现不同功能，通过主函数和头文件调用将所有模块和接口整合成一个整体，就能实现更多的功能，创造更大的价值，图4-2为在keil中程序编辑的界面和系统总程序实现的结果。
5软硬件测试
红外线防盗报警器课程设计报告 北华航天工业学院 课程设计报告(论文) 设计课题:红外线防盗报警器设计 专业班级: B10231 学生姓名: 指导教师: 设计时间: 2012年6月25日 北华航天工业学院电子工程系 红外线防盗报警器课程设计任务书姓名: 专业: 通信工程班级: B10231 指导教师: 职称: 课程设计题目: 红外线防盗报警器 已知技术参数和设计要求: , 该报警器能探测人体发出的红外线，当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警声， 适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。 , 要求: , 1、灵敏、可靠、一经触发，即刻报警 , 2、对产品材料精益求精，延长使用寿命 , 3、根据实际应用环境，自己选择传感器，确定红外检测范围。所需仪器设备: 直流供电电源，信号发生器，双踪示波器，数字电压表，计算机等 成果验收形式: 面包板插接+实物演示+答辩
参考文献: 《电子技术基础模拟部分》(高教康华光) 《电子工艺与课程设计》(电子工业出版社毕亚军、崔瑞雪) 第17周: 周1---周2 :立题、论证方案设计～选择元器件安装调试 周4---周5 :插面包板调试电路时间 第18周: 安排 周1---周3 :焊接制成电路～完成设计 周4---周5 :验收答辩 指导教师: 张洁教研室主任: 崔瑞雪 2012年6 月 14 日 内容摘要 红外线防盗报警器目前市场上已有成型产品，且市场较为成熟。由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜均能使用，而且其抗干扰能力强。红外线传感器分主动式与被动式两种，主动式设计方案简单，但成本较高，从成本考虑，本课题通过介绍热释红外传感器RE200BP的工作原理，给出了一种被动型热释电红外报警器的结构原理及其应用电路。这种电路把红外线传感器应用于报警系统中，从而能够实现防盗报警能。 该报警器能探测人体发出的红外线，由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、和报警指示电路等组成。当人进入报警器的监视区域内，即可发出报警信号，适用于家庭、办公室、仓库、实验室等比较重要场合防盗报警。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。 关键词被动式红外报警器;热释电传感器;菲涅尔透镜;防盗报警器 目录
课程设计说明书 课程设计名称：模拟电路课程设计 课程设计题目：热释电传感器报警电路 学院名称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级： 学号：姓名： 评分：教师： 2016 年 4 月29 日
模拟电路课程设计任务书 2015－2016学年第 2学期第 7 周－ 9 周 注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。 2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要 随着近几年我国电子技术的不断发展，许多原先的高端电子产品也逐渐步入人们的生活。现在低廉的价格热释电红外传感器得到了很大的普及。原本用于感应门的热释电红外传感器也进入了人们的生活安全保障中。 本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。传感器采用的型号为re200b，并配上其专用的芯片biss0001进行调试。Re200b在感受到周围有人体红外的移动的同时会输出一个高电平到biss0001，同时由于9号引脚接入了大电阻固定输入高电平，biss0001检测到信号会输出高电平触发蜂鸣器。 经过分析，准备，调试后，本次的电路设计达到了课程设计的要求。 关键字：re200b、biss0001、报警、蜂鸣器
目录 第一章系统组成及工作原理 (1) 1.1系统设计方案选择 (1) 1.1.1方案一 (1) 1.1.1方案二 (2) 第二章电路设计 (3) 2.1热释电传感器 (3) 2.2BISS0001 (4) 2.3报警电路 (5) 第三章实验原理图及实验调试 (6) 3.1实验原理图 (6) 3.2实验调试 (7) 第四章结论 (8) 参考文献 (9)
热释电人体感应红外报警器设计制作报告 1 绪论 随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警系统这时为人们解决了大部分问题。但是市场上的报警系统大部分是适用于一些大公司的重要机构。其价格昂贵，使普通家庭难以承受。如果设计一种价格低廉，性能可靠、智能化的报警系统，必将在私人财产的防盗领域起到巨大作用。由于红外线是不可见光，隐蔽性能良好，因此在防盗、警戒等安保装置中被广泛应用。而本设计的电路包括硬件和软件两个部分。硬件部分包括红外感应部分与单片机控制部分，整个系统电路可划分为：电源部分、传感器模块部分、单片机控制电路，而单片机控制由最小系统和指示灯电路、报警电路等子模块组成。主要工作由热释电红外感应器完成信息采集、处理、数据传送经过单片机功能设定到达报警模块这一过程。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是主要是工作的程序通过编写程序来控制输入的信号。 2 设计任务分析 1.该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键设定、报警等。 2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、LED指示电路及软件组成。 3.系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，红外热释电模块送出TTL 电平至STC89C52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。 3技术方案的详细设计 3.1本系统的设计方案 3.1.1系统概述 1.系统设计简介 本系统采用了热释电红外线传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定、抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，便于多用户统一管理和用户操作。
基于51单片机烟雾传感器MQ-2 火灾报警器的设计显示浓度 2012-02-16 16:54 单片机火灾报警系统设计 摘要：随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。。 本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。 以A T89S52单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报警器。具有一定的实用价值。 关键词：烟雾，报警器，A T89S52，传感器
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基于单片机的烟雾报警器的设计毕业设计 目录 摘要错误！未定义书签。 Abstract 错误！未定义书签。 第一章绪论 3 1.1论文研究来源、目的和意义 3 1.1.1论文研究来源 3 1.1.2论文研究目的和意义 4 1.2烟雾报警器的国内外现状 4 1.3本论文主要任务 6 第二章烟雾检测报警器的方案设计 6 2.1烟雾检测报警器设计思路 6 2.2烟雾传感器的选型7 2.2.1烟雾传感器介绍7 2.2.2烟雾传感器的选定13 2.2.3 MQ-2型烟雾传感器的工作原理14 2.2.4 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标16 2.3烟雾检测报警器整体设计方案18 2.3.1烟雾检测报警器工作原理18 2.3.2烟雾检测报警器的结构19
2.3.3烟雾检测报警器的功能20 2.3.4烟雾检测报警器的主要技术指标21 2.4本章小结22 第三章烟雾检测报警器的硬件设计22 3.1单片机的选型23 3.1.1单片机的选择 23 3.1.2 STC12C5410AD单片机的特点24 3.2烟雾检测报警器硬件电路设计27 3.2.1信号采集及前置放大电路27 3.2.2声音报警电路 29 3.2.3数码管显示电路30 3.2.4状态指示灯及控制键电路31 3.2.5报警器故障自诊断电路33 3.3本章小结34 第四章烟雾检测报警器的软件设计34 4.1 STC12系列单片机调试及开发工具34 4.2烟雾检测报警器软件流程及设计36 4.2.1主程序设计及流程图36 4.2.2主程序初始化流程图37 4.2.3中位值平均滤波法数字滤波子程序设计及流程图38 4.2.4插值法线性化处理子程序设计及流程图40 4.2.6报警子程序设计及流程图42
热释电红外防盗报警器设计方案 1. 设计背景 随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到了很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。 就目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。而本设计中所使用的红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。 2.设计方案 2.1方案比较 方案一：由红外传感器、电源电路、放大电路、ADC数模转换电路、AT89S52单片机中央控制电路、复位电路、中断电路、报警电路等构成。输入的红外信号由数模转换电路转换为电信号，低电平输入单片机，由单片机输出放大信号到报警电路，使蜂鸣器发出报警信号，而中断电路和复位电路可以对报警电路进行控制。 方案二：由热释电红外传感器接收电路、放大电路、复位电路、中断电路、电源电路、报警电路构成。当热释电红外传感器检测的人体辐射的红外线后，由放大电路将信号放大后的低电平电信号输入单片机后，由单片机输出放大信号到报警电路，使蜂鸣器发出报警信号，而中断电路和复位电路可以对报警电路进行控制。 方案三：由红外传感器、电源电路、放大电路、BIS0001处理电路、AT89S52单片机中央控制电路、复位电路、中断电路、报警电路等构成。输入的红外信号由数模转换电路转换为电信号，低电平输入单片机，由单片机输出放大信号到报警电路，使蜂鸣器发出报警信号，而中断电路和复位电路可以对报警电路进行控制。 综合比较方案二比较可行。
热释电传感器检测电路 工位号：成绩： 工作任务： 一、《热释电传感器检测电路》元器件检测、焊接与装配 1.《热释电传感器检测电路》焊接 根据给出的《热释电传感器检测电路》电路原理图（附图1）和元器件（附表1），正确选取元器件准确地焊接在赛场提供的印制电路板上。 要求：在印制电路板上所焊接的元器件的焊点大小适中、光滑、圆润、干净，无毛刺；无漏、假、虚、连焊，引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥线长度符合工艺要求，芯线完好，捻线头镀锡。其中包括： (1)贴片焊接 (2)非贴片焊接 2.《热释电传感器检测电路》装配 根据给出的附图1《热释电传感器检测电路》电路原理图和元器件（附表1），正确选取电子元器件及功能部件准确地装配在赛场提供的印制电路板上。 要求：元器件焊接安装无错漏，元器件、导线安装及元器件上字符标示方向均应符合工艺要求；电路板上插件位置正确，接插件、紧固件安装可靠牢固地；线路板和元器件无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。
二、装配工艺卡片编制 根据下表《装配工艺过程卡片》指定的《热释电传感器检测电路》电路元器件，完成下面装配工艺卡片的编制。 1.请把下表《装配工艺过程卡片》中的“序号（位号）”列出的各元器件，在“以上各元器件插装顺序是：”一栏中编制插装顺序（可归类处理）。 2.根据《装配工艺过程卡片》中的“图样”，在“工艺要求”一列其中的空格中填写工艺要求。 装配工艺过程卡片
三、《热释电传感器检测电路》电路工作正常 在你已经装好的《热释电传感器检测电路》，应能实现电路工作正常。 1.接上12V电源后，按下电源开关S1，电容器C8两端电压为6V，LED2电源指示灯亮，电源电路工作正常。 2.手靠近远红外传感器PIR时，经一段时间后，报警发光二极管LED1由微亮转光亮，LS1慢慢变大声。延时及检测电路工作正常。 3.手离开远红外传感器PIR时，发光二极管LED1延时亮1分钟后熄灭，LS1也延时响1分钟后不响。延时电路工作正常。 4.手离开远红外传感器PIR时再开机或结束停电后来电时不应出现LED1亮和LS1响。 四、《热释电传感器检测电路》电路检修 1. 要求：在给出的《热释电传感器检测电路》线路板上，已经设置了两个故障。请你根据《热释电传感器检测电路》电路原理图和电路功能（电路功能看提供的《热释电传感器检测电路》）加以排除，故障排除后电路才能正常工作。并请完成以下的检修报告。 故障一检修报告
课程设计说明书（2010/2011学年第二学期） 课程名称：单片机原理 题目：红外热释电报警系统设计 专业班级： 学生： 学号： 指导教师： 设计周数： 2周 设计成绩： 2011年 6 月 15日
目录 一课题概述 (2) 二设计目的 (2) 三设计正文 3．1 系统分析 (3) 3．2 设计方案 (3) 3．3 硬件模块设计 3．3．1．热释电传感器 (8) 3．3．2．电平转换电路 (9) 3．3．3．数码管显示电路 (10) 3．3．4．功放电路 (10) 3．3．5．串口电路 (11) 3．4软件设计 3．4．1程序设计思想 (12) 3．4．2重要程序设计 (13) 四课程设计总结 (17)
一、课题概述 目前，随着科技的不断进步，电子技术的快速发展，人们的生活水平得到了很大的改善，、手机、空调等高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律。但是，除了环境因素外，科学技术的发展也给人们的生活、财产带来不安定因素，利用社会进步创造出来的技术产品达到个人犯罪目的的事情时有发生。这就为监控设备在居家安全、政府文件等领域的研究提供了必要的前提，当然，纯粹用于自然环境所带来的一些必要的监控处理方面的设计也是很广泛的。如何进行安全监控成了一个热点。 本学期我们学习了单片机原理及应用这门课程。在此基础之上我们又开展了关于单片机的课程设计，我们小组设计的是基于单片机控制的红外热释电报警系统。基于对课题的理解，本次设计要求我们完成一个基于单片机控制的红外热释电报警的完整系统，即当有人闯入时，热释电便会采集到红外信号，并对信号进行放大，然后通过调理电路，有LED亮对信号输入进行提示并将其转化为适合单片机处理的低电平；通过单片机的处理，判断当某一路有信号输入时，相应的LED数码管会显示房间号同时启动报警器，以实现报警的效果。二、设计目的 理论学习固然重要，但仅仅止于纸上谈兵是没有意义的，只有实践才是检验真理的唯一标准。因此为了进一步深入地学习单片机技术，将实践动手能力与课堂上学习的理论知识有机的结合起来，从而开展了此次单片机的课程设计。 我们小组设计的课题为基于单片机控制的红外热释电报警系统。这从硬件和软件两个方面锻炼了我们的实际动手能力和编程能力，目的是为了考查： 1．能够读懂并分析技术资料 2．巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决实际应用的能力 3．了解红外热释电传感器的组成及其工作原理 4．如何将采集到的信号送入单片机处理 5．定时程序、延时程序、显示程序、功放、循环、串口程序的编写 6．学会设计热释电红外报警系统的电路 7．学会课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、容及步骤。
基于单片机的烟雾报警器的设计随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对烟雾传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一烟雾监控系统。。 本论文以电阻式烟雾传感器和单片机技术为核心并与其他电子技术相结合，设计出一种技术水平较好的烟雾报警器。其中选用MQ-2型半导体可燃气体敏感元件烟雾传感器实现烟雾的检测，具有灵敏度高、响应快、抗干扰能力强等优点，而且价格低廉，使用寿命长。选用的STC12C5410AD单片机，其整合了A/D转换、硬件乘法器、硬件脉宽调制器等资源，具有高速、低功耗、超强抗干扰等优点，是目前同类技术中性价比较高的产品。 以STC12C5410AD单片机和MQ-2型半导体电阻式烟雾传感器为核心设计的烟雾报警器可实现声光报警、故障自诊断、浓度显示、报警限设置、延时报警及与上位机串口通信等功能。是一种结构简单、性能稳定、使用方便、价格低廉、智能化的烟雾报
警器。具有一定的实用价值。 目录 摘要错误!未定义书签。 Abstract 错误!未定义书签。 第一章绪论 4 1.1论文研究来源、目的和意义 4 1.1.1论文研究来源 5 1.1.2论文研究目的和意义 5 1.2烟雾报警器的国内外现状6 1.3本论文主要任务8 第二章烟雾检测报警器的方案设计9 2.1烟雾检测报警器设计思路9 2.2烟雾传感器的选型10 2.2.1烟雾传感器介绍10 2.2.2烟雾传感器的选定17 2.2.3 MQ-2型烟雾传感器的工作原理19 2.2.4 MQ-2型传感器的特性及主要技术指标22 2.3烟雾检测报警器整体设计方案24 2.3.1烟雾检测报警器工作原理24
目录 摘要 (1) Abstract (1) 第一章绪论 (2) 1.1 设计背景 (2) 1.2 设计概述 (3) 第二章方案设计与确定 (4) 2.1 方案设计 (4) 2.2 确定方案 (4) 第三章热释电传感器概述 (6) 3.1 热释电红外传感器 (6) 3.2 菲涅尔透镜 (6) 3.3 HN911 (8) 第四章核心元器件简介 (10) 4.1 三端稳压集成电路lm7805 (10) 4.2 CX20106简介 (10) 4.3 555时基电路 (11) 4.4 KD9561四声模拟声电路 (12) 第五章系统硬件电路模块设计 (13) 5.1 系统总电路图 (13) 5.2 电源电路 (13) 5.3 主动式红外监控电路 (13) 5.4 三极管反相电路 (15)
5.5 被动式红外监测模块 (15) 5.6 延时控制电路 (16) 5.7 报警发声电路 (17) 结论 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21)
摘要 在本文中，介绍一种利用热释电红外传感器进行监控，并进行报警的系统的设计。该报警器主要由热释电红外传感器及其检测电路，报警电路组成。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。检测电路主要是把传感器输出的微弱电信号进行放大、滤波、延迟、比较，从而实现报警功能。 关键词：热释电红外传感器；报警电路； Abstract In this article, this paper introduces a design that using the pyroelectric infrared sensor to monitor and alarm.The alarm system is mainly composed of pyroelectric infrared sensor, detection circuit and alarm circuit.Pyroelectric infrared sensor is the core device in the design of alarm, it can convert the human body infrared signals to electrical signals which used for signal processing part.The detection circuit is mainly for weak electrical signals that the sensor outputs to be compared, and amplification, filtering, delay, so as to realize the alarm function. Keywords: The Pyroelectric Infrared Sensor;Alarm Circuit.
模拟电子技术课程设计报告 题目名称：热释电传感器报警电路 姓名：胜利 学号：150712163 班级：15电本六班 指导教师：王爱乐 成绩：
工程技术学院 信息工程与自动化系 模拟电子技术基础课程设计任务书 一、设计题目 热释电传感器报警电路 二、设计任务： 1.有人接近时，热释电传感器报警电路发出报警，无人接近时不报警。 2.白天不起作用，晚上自动工作。 三、设计报告： 1、格式要求 ⑴页面：A4，上下左右页边距2.0厘米。 ⑵题目：小二黑体加粗；大标题：三号黑体加粗；小标题：小四黑体加粗；正文：五号宋体。 ⑶页码：底部居中。 2、报告容： 1.封面 2.容提要 3.正文 1)原理概述； 2)电路设计； 3）元器件及参数选择； 4）仿真结果分析; 5）电路仿真软件介绍。
6）参考文献四、进度安排
摘要 报警器作为防盗的一种手段一直广受人们的欢迎。本次设计的报警电路为红外传感报警电路，达到在夜晚自动工作且有人靠近时自动报警，无人靠近时不报警的功能。根据实际操作所遇到的问题，也做了相应的修改。 本次实验模拟设计了热释电传感器报警器。热敏电阻感受到的温度越高其电阻越小，光敏电阻感受到了光亮越少电阻越大。在设计的电路过分压使热敏电阻阻值小到一定程度，光敏电阻阻值大到一定程度时，都往CD4011与非门芯片输入高电平，此时CD4011芯片输出低电平触发555定时器，使输出一个高电平，点亮LED灯。 经过分析，准备，调试后，本次的电路设计达到了课程设计的要求。 关键词：报警器红外信号处理
目录 前言3 第一章设计要求与容 (4) 1.1 热释电传感器报警器设计要求： (4) 1.2 系统设计方案选择 (4) 1.2.1 方案一 (4) 1.2.2 方案二 (5) 1.2.3 方案三 (6) 第二章系统组成及工作原理 (7) 2.1 系统组成 (7) 2.1.1 光敏电阻与热敏电阻 (7) 2.1.2 与非门电路 (7) 2.1.3 LED报警电路 (8) 2.2 工作原理 (8) 第三章元件选择与参数计算 (9) 3.1 相关原理及计算 (9) 3.1.1 光敏电阻 (9) 3.1.2热敏电阻 (10) 3.1.3 CD4011与非门芯片12 第四章实验、调试与分析 (14) 4.1 焊万用板14 4.2 系统调试 (14) 4.2.1仿真调试 (14) 4.2.2焊接问题 (15) 4.2.3 电路调试 (15) 第五章结论 (17) 参考文献 (18) 附录一 (19) 附录二 (20) 附录三 (21)
课程设计 设计题目：基于单片机的火灾报警器设计
课程设计任务书 专业：电子信息工程学号:4091426 学生姓名（签名）： 设计题目：基于单片机的火灾报警器设计 一、设计实验条件 微机实验室 二、设计任务及要求 1.根据题目要求进行资料收集及监测方案设计； 2.主要功能要求：（1）实时检测至多8个监测点的环境温度、烟雾浓度等因素变化， 以判断是否出现火警；（2）判定某监控点出现火警时进行声光报警，并显示此监控点编号；（3）能手动报警和取消报警；（4）能手动进行系统检测；（5）监控点数目可以通过键盘设置。 3.撰写课程设计说明书； 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务（设计任务书） 2.前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语（设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间：2周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料： 2 天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试：9天 编写课程设计报告：2天 答辩：1天
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题研究的背景和意义 (1) 1.2 国内外的研究现状 (2) 1.3 本文内容的结构安排 (3) 2 火灾报警系统整体方案设计 (4) 2.1火灾产生原理及过程 (4) 2.2系统总体方案设计 (6) 2.2.1 系统硬件总体构架 (6) 2.2.2 系统软件总体构架 (6) 2.3系统主要器件的选择 (8) 2.3.1 火灾探测器的选择 (8) 2.3.2 单片机的选择 (15) 3 火灾自动报警系统硬件设计 (16) 3.1 复位电路与晶振电路 (16) 3.1.1晶振电路 (16) 3.1.2 复位电路 (16) 3.2 传感器信息采集电路 (17) 3.3 声光报警显示电路 (18) 3.4 系统控制电路 (19) 4 火灾报警系统程序设计 (20) 4.1软件开发环境 (20) 4.2火灾报警系统程序设计 (21) 4.2.1数据采集子程序 (22) 4.2.2火灾判断/报警子程序 (23) 4.2.3控制系统子程序 (25) 5 总结 (26) 5.1 总结 (26)
热释电红外报警实验 一、实验目的 了解热释电红外传感器的工作原理及热释电效应，了解热释电红外报警器的的电路设计方法和调试，掌握热释电红外传感器的使用。 二、实验原理 1、热释电效应原理 当已极化的热电晶体薄片受到辐射热时候，薄片温度升高，极化强度P s下降，表面电荷减少，相当于“释放”一部分电荷，所以起名叫热释电。释放的电荷通过一系列的放大，转化成输出电压。如果继续照射，晶体薄片的温度升高到Tc（居里温度）值时，自发极化突然消失。不再释放电荷，输出信号为零，热释电效应原理如图1-11所示。 因此，热释电探测器只能探测交流的斩波式的辐射（红外光辐射要有变化量）。当面积为A的热释电晶体受到调制加热，而使其温度T发生微小变化时，就有热释电电流。
i = AP学,A为面积，P为热电体材料热释电系数，巴是温度 dt dt 的变化率。 2、热释电红外报警实验原理 热释电红外报警电路，由传感器、检测放大电路、比较输出电路、驱动延时电路、继电器等组成，实验原理图如图1-12所示。 传感器及放大滤波部分：D为电压输入端，允许输入电 压1-15V。S为信号输出端，与后级电路连接。G为接地端。 因其输出形式为电压信号且非常微弱，故需要进行阻抗变换和信号放大。R2作为热释电传感器的负载，通过C2耦合到 前级放大器A1，A1的增益为27倍，且由C4, R6组成了滤波网络对采集信号进行放大滤波。同理A2组成一个低通反 馈放大器，增益150倍。经此两极放大滤波后信号被放大到4000倍以上。其中R1，C1为退耦电路，R3，R5为偏置电路。A 1输出后的信号经C 5耦合到后级放大器A2 , A2在静态输出时约为4.5V。 C3, C9为退耦电容。 比较输出部分：A3组成比较电路，当无报警信号输入时，其反向端电压大于同向端电压，比较器输出负电压，不能驱动后级电路产生报警信号，当有人入侵，有报警信号产生，比较器翻转输出正电压，驱动后级电路报警。调节RP 可使比较器同向端电压在 2.5-4V之间变化，从而起到调节灵 敏度的作用。
自动控制 文章编号:1009-9441(2007)10-0016-02 热释电红外传感器及其报警电路□□程素平 (山西建筑职业技术学院,山西太原 030006) 摘 要:概述了红外辐射的知识、热释电红外传感器的结构和工作原理。利用热释电红外传感器设计了一种被动式红外报警电路,分析了该电路的功能和工作原理。热释电红外传感器具有很多的优点,在防盗、警戒等装置中应用较广。关键词:热释电红外传感器;被动式红外报警电路;菲涅尔透镜中图分类号:TP732.2;X924 文献标识码:B 引言 随着社会的进步,人们对家居生活安全性的要求也越来越高,各种防盗探测器应运而生。由于红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,因而在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。此外,随着半导体技术和新型材料的发展,热释电红外探测器的防误报能力、控制范围与可靠性都有了很大程度的提高,可以满足多数环境下的使用要求,因此,在防盗、报警、安全、自动控制等方面,热释电红外传感器比其他类型的传感器应用更为广泛。 1 热释电红外探测器的分析 1.1 红外辐射概述 在自然界中,任何高于绝对温度(-273℃)的物体都能够产生红外光谱,红外光的波长范围在0.76～1000μm,红外光谱学中将1～15μm称为近红外波段;15～50μm为中红外波段;50～1000μm 为远红外波段。温度不同的物体,其释放的红外光的波长就不同,因此,红外光的波长与物体温度的高低是相关的。由于红外辐射与物质相互作用时产生了热效应,能将肉眼看不见的红外辐射转变为可测量的物理量,依据这一原理,可做成红外辐射探测器。 1.2 热释电红外探测器的结构 热释电红外传感器的结构如图1所示,通常由热释电晶体、氧化膜、滤光镜片、结型场效应管FET 和电阻等部分组成。热释电晶体一般采用PZT或其他压电晶体材料,将敏感材料PZT的上、下表面做成电极,并在其上表面上加1层黑色氧化膜,以提高转换效率。在管壳顶端装有滤光镜片,它可以阻止不需要的红外线或其他光线进入传感器。防盗报警系统中的热释电传感器采用的滤光片厚度为8～14μm,而人体辐射的红外线波长在10μm左右,因此,该传感器能敏锐地探测到是否有人进入了禁区。由于热释电传感器的输出阻抗极高,而输出电信号微弱,故在其内部装设场效应管(FET)及偏置电阻,以进行信号放大及阻抗匹配 。 图1 热释电传感器的结构 1.3 热释电红外探测器的工作原理 热释电红外传感器内部的热释电晶体具有极化现象,并且随温度的变化而变化。当恒定的红外辐射照射在探测器上时,热释电晶体温度不变,晶体对外呈电中性,探测器没有电信号输出,因而恒定的红外辐射不能被检测到。当交变的红外线照射到晶体表面时,晶体温度迅速变化,这时才发生电荷的变化,从而形成一个明显的外电场,这种现象称为热释电效应。由于热释电晶体输出的是电荷信号,不能直接使用,需要用电阻将其转换为电压形式,该电阻阻抗高达104MΩ,故引入N沟道结型场效应管接成共漏形式(即源极跟随器)来完成阻抗变换。 报警电路中通常采用双探测元热释电红外传感器,其结构示意图如图2所示。该传感器将两个特性相同的热释电晶体逆向串联,用来防止其他红外光引起传感器误动作。另外,当环境温度改变时,两个晶体的参数会同时发生变化,这样可以相互抵消,避免出现检测误差。该传感器使用时,D端接电源正极,G端接电源负极,S端为信号输出。
齐齐哈尔大学 综合实践（论文） 题目基于51单片机的家庭热释红外防盗报警系统 学院通信与电子工程学院 专业班级电子121班 学生姓名车贵平 学生学号2012131076 指导教师题原
随着社会经济的飞速发展和人民生活水平的提高，人们对住宅的要求也越来越高，表现在不仅希望拥有舒适、安逸的住所，而且对安全性、智能性等方面也提出了要求。相反地，经济的快速增长也带来了相当大的负面社会效应，城乡、区域收入差距进一步拉大，流动人口也开始迅速增加，盗窃、入室抢劫等刑事案件也呈现出了增长趋势，人们也越来越渴望有一个安全的空间。人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统，能可靠的进行日常安全防范工作，即时发现各种险情并通知户主，以便将险情消灭在萌芽状态，这样人们便可安心工作，同时也保证了居民的生命财产不受损失。于是有关家庭、办公室和仓库等处的安全防范和自动报警系统的开发研制日益被科研单位和生产厂家所重视，现在市场上也出现了各种名目繁多的报警装置，但多由于可靠性较差、功能单一或造价高而难于普及。本文着重阐述热释红外防盗报警器的设计过程，了解防盗报警器的实际情况，最后提出了一些现阶段防盗报警器应用发展可采用的策略和应用前景。 关键词：传感器单片机防盗报警器
摘要 0 第1章绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.2研究的目的与意义 (1) 1.3研究现状 (3) 第2章硬件介绍 (4) 2.1系统功能的要求 (4) 2.2总体的设计方案 (4) 2.3系统的传感器技术及单片机技术 (5) 第3章报警器硬件设计 (11) 3.1蜂鸣器电路 (11) 3.2电热释红外探测器电路设计 (11) 3.3清单及实物图 (12) 第4章报警器软件设计 (15) 4.1程序语言的分类 (15) 4.2单片机汇编语言程序设计的基本步骤 (15) 4.3汇编语言程序设计方法 (16) 总结 (17) 致谢 (17) 参考文献 (18) 附录1 电路原理图 (19) 附录2 源程序 (20)
毕业设计报告（论文） 系别：通信与信息工程系 专业：通信技术 班级：通信六班 学生姓名： xxx 学生学号： xxx 论文题目: 基于单片机的烟雾报警系统设计 指导教师： xxx 起讫日期： xxx
学生姓名 xxx 系部通信与信息工程系学号 xxxx 课题名称基于单片机的烟雾报警系统设计 指导教师评语： 建议成绩： 指导教师： 评阅教师评语： 答辩简洁，流利，清楚，重点突出，不经提示能准确陈述研究结果。答辩过程中能准确回答主要问题。论文所用材料翔实、恰当，掌握相关的背景和数据。 建议成绩： 指导教师： 答辩小组评语： 建议成绩： 答辩小组负责人：
专业通信技术 学号 姓名 xxx 课题名称：基于单片机的烟雾报警系统设计 主要技术指标： AT89C52单片机、DS18B20温度传感器、MQ-2烟雾传感器、Proteus软件 工作内容和要求： 1. 了解烟雾报警系统研究现状，完成总体方案设计，主要是功能和组成； 2. 了解其MQ-2烟雾传感器、ADC0832模数转换芯片、DS18B20温度传感器的基本结构和存储器配置等； 3. 完成烟雾报警系统的硬件电路设计； 4. 完成烟雾报警系统的软件设计并进行测试； 5. 对整个设计工作进行全面的总结，指出存在的问题和不足。 主要参考文献： [1] 孙加存,王鹏,赵志强,陶志福.电子设计自动化.西安电子科技大学出版社,2008. [2] 张迎新,等著 .单片机原理及应用（第2版）. [3] 张毅坤.单片微型计算机原理及应用.西安电子科技大学出版社 , 1998. [4] 余锡存,曹国华.单片机原理及接口技术[M].陕西:西安电子科技大学出版,2000.7. [5] 雷丽文,等.微机原理与接口技术[M].北京：电子工业出版社，1997.2 .
热释电红外传感器简介 被动式红外探测器不需要附加红外辐射光源，本身不向外界发射任何能量，而是由探测器直接探测来自移动目标的红外辐射，因此才有被动式之称。被动式红外探测器是利用热释电效应进行探测的。被动式红外探测器又称为热释电红外探测器，其主要工作原理便是热释电效应。热释电效应是指如果使某些强介电质材料(如钦酸钡、钦错酸铅P(zT)等)的表面温度发生变化，则随着温度的上升或下降，材料表面发生极化，即表面上就会产生电荷的变化，从而使物质表面电荷失去平衡，最终电荷变化将以电压或电流形式输出。 热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向有关的低频电信号。当热释电红外传感器受到红外辐射源的照射时，其内部敏感材料的温度将升高，极化强度减弱，表面电荷减少，通常将释放掉的这部分电荷称为热释电电荷。由于热释电电荷的多少可以反映出材料温度的变化，所以由热释电电荷经电路转变成的输出电压也同样可以反映出材料温度的变化，从而探测出红外辐射能量的变化。红外探测器的光学系统可以将来自多个方向的红外辐射能量聚焦在探测器上，这样红外探测器就可以探测到某一个立体探测空间内热辐射的变化。 当防范区域内没有移动的人体时，由于所有的背景物体(如墙壁、家具等)在室温下红外辐射的能量比较小，而且基本上是稳定的，所以不能触发报警器。当有人体突然进入探测区域时，会造成红外辐射
能量的突然变化，红外探测器将接收到的活动人体与背景物体之间的红外热辐射能量的变化转化为相应的电信号，电信号的大小，决定于敏感元件温度变化的快慢，经过后级比较器与状态控制器产生相应的输出信号U，送往报警器，发出报警信号。红外探测器的探测波长为8~14um，人体的红外辐射波长正好处于这个范围之内，因此能较好的探测到活动的人体。被动式红外探测器属于空间控制型探测器，其警戒范围在不同方向呈多个单波束状态，组成锥体感热区域，构成立体警戒。 由于被动式红外技术具有监测距离较远，灵敏度较高，节能价廉等优点，本课题采用红外探测器作为报警探测器，并在设计中增加了自动声光报警的功能，使报警系统更加趋于完善。 2 热释电红外传感器电路图 热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。 图2-3为热释电红外传感器的内部电路框图。
本科毕业设计（论文）开题报告 题目单片机红外热释电家庭防盗报警器的设计 学院 专业 学生姓名 学生学号 指导教师 二零一二年三月
毕业设计开题报告 论文题目热释电人体红外报警器的设计选题方向自动控制技术学生姓名专业年级、班级 一、选题的来源、目的、意义和基本内容 来源：学院毕业设计选题指南 目的：随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不见光很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用 意义：红外线防盗报警器是当前使用比较普遍的报警器之一，它以其灵敏度高、价格实惠，受到了广大用户的欢迎。但是使用每一种红外线传感器都有其不足之处，如抗干扰能力弱、误报漏报现象严重等，可靠性不够高。目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点[5,6]。 基本内容：本课题基于单片机设计一种简易的红外报警器。此热释红外报警器安装在禁区，根据检测人体自身的热量，检测到有人时，自动发出报警信息，并且能够自动或手动取消报警。 二、国内外研究综述 红外技术最初的发展应用是红外光谱仪，随着红外探测材料技术的发展应用，红外技术目前已广泛应用于环境监测、分子类型和结构判定、石油勘探与分析、地质矿物的籀定、质量检测、交通运输、安全报警、医疗保健等一系列领域。其方法和原理目益成熟，各类红外器件层出不穷，仪器的精度也不断地提高。虽然早在19世纪就有了红外探测器，而且在第一次世界大战期间红外探测器已用于军事目的，但只是到了第二次世界大战期间有了PbS探测器以后，红外探测器技术才受到了人们广泛的重视并得到了迅速的发展。新的探测器材料不断被研制出来，探测器的响应波段很快就覆盖了1-3 um，3-5 um和8-12 um三个大气窗口，与此同时，探测器材料质量的不断改善使探测器的性能也不断得到提高，促进了红外技术的全面发展。
成绩评定________ 检测与转换技术 课程设计 题目：烟雾报警器 院系：电子工程学院 专业：电子信息工程技术 姓名：疯狂的大驴子 年级： xxxxxxx 指导教师： xxxxx 2014年12月
目录 1. 设计任务与要求 (3) 2. 设计目的 (3) 3. 设计方案 (4) 4. 设计框图 (5) 5. 工作原理 (5) 6. 设计总结 (7) 参考文献 (9) 1. 设计任务与要求 （1）在此设计中采用了较为冷门的STC系列单片机，熟悉STC系列芯片如何控制外围电路。 （2）了解MQ-2烟雾传感器的工作原理，设计数据采集模块来完成数据的采集。 （3）将采集后的烟雾浓度模拟信号进行A/D转换后送至单片机存储、处理。 （4）设置键盘模块，以便可以在不同要求下更改浓度阀值。 （5）当所测的烟雾浓度超标时，红色LED灯闪烁报警，蜂鸣器报警。 (6 ) 完成电子元器件的焊接和相关调试工作。 (7 ) 功能完全调试成功后，撰写相关实训报告。 （8）在学完了《电子设计与制作》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。 （9）熟悉集成电路的引脚安排，掌握各芯片的逻辑功能及使用方法
了解面包板结构及其接线方法，了解其的组成及工作原理 （10）培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的数字系统的能力。 （11）培养书写综合设计实验报告的能力 2.设计目的 烟雾报警器就是通过检测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾感应器内部采用例子是烟雾传感，是一种技术陷阱，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。 本系统采用AT89C51单片机，选用温度传感器MQ-2，利用多传感信息融合技术科用于小型环境的简单烟雾报警。 为了能切实保障人们的生命安全及财产安全不受火灾的影响，我们设计出一种能够在火灾刚刚发生时或者有可燃气体堆积引起的火灾隐患或人员安全时就能报警，并且自动打开喷水阀灭火的装置，就能极大地减少不良后果的发生。做到防患于未然，使人们及早得知火情，将火灾扑灭在萌芽状态。 3. 设计方案 方案一： 以LM324集成电路核心构成的报警电路。整个电路分为电源、检测、定时报警输出三部分。电路结构较为简单。其核心元件是烟雾传感器和LM324集成电路。电源部分是由变压器、电桥、CW7805集成电路、CW7805集成电路几部分构成的。电路检测部分是由烟雾传感器和一个电位器组成，报警电路是由LM324集成块、三极管及扬声器组成。在此方案中烟感元件采用HQ-2气敏管，在电路加点的瞬间，气敏管可能会导通一下，但如果长时间搁置时再使用时，没有遇到烟雾时电阻也可能会变小，所以需要预热10分钟的初始稳定时间后才能正常工作。因此，此电路的稳定性不是很高，灵敏度不是很高，很容易出现错误报警动作。使用的范围有一定的局限性。 优点：电路原理结构简单。 缺点：稳定性太差灵敏度也不高难以确定实验的准确性。 方案二： MQ-2烟雾传感器，在可燃气体或烟雾中MQ-2烟雾传感器的电阻会有相应的变化。MQ-2?气敏元件由微型AL2O3?陶瓷管、SnO2?敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内，加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有