基于单片机的红外感应报警系统设计
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微机原理与单片机系统课程设计专班 姓 名:学 兰州交通大学自动化与电气工程学院2014 年 12 月 31 日基于51单片机的红外防盗报警器的设计1设计说明1.1设计目的该设计以单片机AT89C51芯片为核心,加上必要的外围电路,构成了一个基于单片机的红外线防盗报警器。
功能主要通过软件编程来实现,降低了硬件电路的复杂性和制作成本。
此外,设计中所采用的红外线是不可见光,有很强的隐蔽性和保密性,以满足现代人们住宅防盗的需要。
1.2设计要求该设计要求当热释电红外线传感器探测到人体辐射的红外线时,单片机控制电路启动声光报警并显示报警次数。
此外,用户还可以设定报警时间并手动解除报警。
1.3设计方法该设计以AT89C51单片机为核心,由时钟电路、复位电路、外部触发电路、报警时间选择电路、声光报警电路、报警次数显示电路和中断报警电路共同组成报警系统。
系统具有显示报警次数,设定报警时间,手动解除报警的功能。
2设计方案及原理2.1设计方案简述该设计使用AT89C51单片机芯片控制电路,通过热释电红外传感器采集外部触发信号,采用7段LED数码管显示报警次数,采用蜂鸣器和红色发光二极管实现声光报警,手动解除报警功能由单片机外部中断实现,报警时间由单片机内部定时器实现。
2.2热释电红外传感器简单介绍热释电红外线(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。
2.3 PIR的原理特性热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件,在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
毕业设计基于52单片机红外语音报警器的设计[摘要] 本系统是基于A T89S52单片机控制的红外线防盗报警器,主要由红外线发射部分、红外线接收部分、单片机以及声光报警部分组成。
可通过发射电路发射的红外线被遮挡时控制报警系统报警, 通过单片机控制报警电路的运行,并能同时进行声光报警,用红外线收发管进行检测,安装隐蔽,不易被发现;探测信号采用脉冲信号,节能且抗干扰。
系统可以探测到一定范围内的人的闯入, 可以应用在安防范围比较确定的情况下。
采用这种方法设计的防盗报警器具有成本廉价和探测效果好的优点,有着广阔的市场前景。
[关键词]单片机;红外线防盗报警器;语音报警The design of infrared voice alarm system based on single-chipmicrocomputerAbstract: The system is a infra-red anti-theft alarm controled by single-chip AT89S52, including infra-red part of the launch, part of the infrared receiver, microcontroller, as well as part of sound and light alarm.The system will alarm when infrared ray has been blocked , through the single-chip microcomputer to control the operation of alarm circuit, and at the same time sound and light alarm, with infrared transceiver test tube, install hidden, can not easily be found; detection signal using pulse signal, energy-saving and anti-jamming. This system can detect a certain person within the scope of the intrusion, security can be applied to determine the scope of the case. Designed using this method of anti-theft alarm and detection in a cost-effectiveness of low-cost best advantages, has broad market prospects.KEY WORDS: Single chip microcomputer;Infrared anti-theft alarm; Voice alarm目录目录 (2)第一章绪论 (1)1.1红外报警器的简介 (1)1.2课题研究的意义 (1)1.3本设计所要实现的目标 (2)第二章设计方案 (3)第三章主要元器件 (4)3.1主控芯片AT89C52 (4)3.1.1管脚说明 (5)3.1.2震荡特性 (7)3.2 LM339N芯片介绍 (8)3.3反射性光电探测器RPR220 (10)3.4 ISD1820语音芯片介绍 (11)第四章硬件电路的设计 (13)4.1 系统的主流程图介绍 (13)4.2部分电路设计 (17)4.2.1二路光电传感器 (17)4.2.2主电路电路图介绍 (19)第五章软件电路的设计 (23)5.1流程图板块 (23)5.2源程序 (24)5.3 keil软件介绍 (27)第六章实物演示 (29)6.1 Protel99介绍 (29)6.2实物运行过程 (31)致谢 (32)参考文献 (37)第一章绪论1.1红外报警器的简介在一些电影、电视剧中我们常可以看到,有些博物馆等安全性要求比较高的场所,在安防电脑系统的屏幕上面,显示着一根根红线,如果有人进入不小心“触”到了这根红线,那么报警器就会发响。
基于STC89C51单片机的防盗报警系统设计一、概述随着社会的不断发展和科技的不断进步,人们对于安全问题的关注度日益提高,尤其在家庭和企业环境中,防盗报警系统已成为保障财产安全的重要手段。
基于STC89C51单片机的防盗报警系统,以其成本低廉、功能强大、易于扩展等优点,在市场上得到了广泛的应用。
STC89C51单片机是一款性能稳定、功耗低的8位微控制器,拥有丰富的IO端口和强大的控制能力,非常适合用于构建防盗报警系统。
本设计将利用STC89C51单片机的这些特点,结合传感器、报警器等外设,实现一个具有实时监测、报警功能的防盗报警系统。
本系统将采用红外传感器作为探测器件,对目标区域进行实时监控。
当有人员或物体进入探测范围时,红外传感器将产生电信号,该信号将被传输至STC89C51单片机进行处理。
单片机根据预设的算法对信号进行分析,判断是否为入侵行为。
一旦确认入侵行为发生,单片机将驱动报警器发出声光报警信号,以提醒用户及时采取措施。
本系统还将具备一些附加功能,如防误报功能、远程控制功能等。
防误报功能可以通过设置合适的阈值和延时,减少因环境因素或误操作引起的误报警远程控制功能则可以通过手机APP或电脑软件实现对系统的远程监控和控制,提高系统的灵活性和便利性。
基于STC89C51单片机的防盗报警系统具有较高的实用价值和市场前景,其设计实现将有助于提高家庭和企业环境的安全性。
1. 防盗报警系统的重要性与应用背景随着社会的快速发展和科技进步,人们对安全问题的关注度日益提升。
在各类场所,如家庭、办公室、仓库等,防盗报警系统已成为保障财产安全不可或缺的重要工具。
防盗报警系统通过实时监测环境状态,一旦发现异常情况,如非法入侵、火灾等,能够迅速发出警报,提醒人们及时采取应对措施,从而有效减少财产损失和人员伤亡。
基于STC89C51单片机的防盗报警系统,以其低成本、高可靠性、易于扩展等优点,在市场中占据了重要地位。
STC89C51单片机作为一款性能稳定、功能强大的微控制器,广泛应用于各种嵌入式系统中。
#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit wei=P2^4;sbit wei1=P2^5;sbit beep = P2^0;sbit sensor = P0^7;sbit sensor1= P0^6;uchar flag1; //定义全局变量,作为信号检测标志位uchar flag;void chuankou(uchar temp) //与上位机通信,波特率为1200bit/s { uchar table1[]={1,2};uchar m;PCON=0x00;SCON=0x50;TMOD=0x20;TH1=0xE6;TL1=0xE6;TR1=1;for(m=0;m<2;m++){SBUF=table1[temp];while(TI==0);TI=0;}}void delay(uint t){while(t--);}void Test_Voltage(void){if(sensor ==0&sensor1== 1){delay(10000); //延时50毫秒信号确定if(sensor == 0){flag1 = 1; //检测到信号}else{flag1 = 0;}}else{flag1=0;}}void action(void){if(flag1 ==1){wei=0xfe;P0 = 0X25; //数码管显示【2】beep = 0; //检测到信号后,蜂鸣器发出"滴答"声chuankou(1);delay(10000);beep = 1;delay(10000);wei=0xfd;}else{wei=0;P0 = 0X03; //数码管显示【0】}}void Test_Voltage1(void){if(sensor1 ==0&sensor==1){ delay(10000); //延时50毫秒信号确定if(sensor1 == 0){flag = 1; //检测到信号}else{flag= 0;}}else{flag= 0;}}void action1(void){ if(flag ==1){wei1=0xfe;P0= 0X9f; //数码管显示【1】beep =0; //检测到信号后,蜂鸣器发出"滴答"声chuankou(0);delay(10000);beep =1;delay(10000);wei1=0xfd;}else{wei1=0;P0 = 0X03; //数码管显示【0】}}void main(void){while(1){Test_Voltage();action();Test_Voltage1();action1();}}。
传感器课程设计基于单片机的红外报警系统的设计考核成绩:2016年6月目录一.绪论 (1)1.1发展概况与设计背景 (1)二.设计要求 (2)三.基本原理 (3)3.1 AT89C51的结构 (3)3.2 AT89C51的引脚结构 (3)3.3热释电红外传感器的原理 (5)3.4人体热释电传感器的原理 (6)四.硬件电路设计 (7)4.1主电路的设计 (7)4.1 红外防盗报警电路总原理图 (7)4.2 时钟电路的设计 (7)4.3 复位电路的设计 (8)4.4 发光二极管报警电路的设计 (8)4.5声音报警电路的设计 (9)五.系统软件的设计 (10)5.1主程序工作流程图 (10)六.结论 (11)七.心得体会 (12)八.参考文献 (13)附录 (14)一.绪论1.1发展概况与设计背景随着社会经济的飞速发展,但是社会的治安问题也越来越凸显出来,各种入室抢窃、偷盗事件时有发生。
人们对其住宅的要求也越来越高,表现在不仅希望拥有舒适的住所,而且对安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。
这时,传统的家庭住宅显然己经远远不能满足人们的需求。
人们迫切需要一种智能型的家庭防盗报警系统,面对种种治安问题,我们需要利用现代科技技术来保护我们的自身财产。
在此设计防盗报警系统,它是利用探测器装置对建筑物内外重要地点和区域进行布防、探测。
当探测器探测到非法入侵,报警器工作状态变为报警状态,产生报警声。
日常生活中应用的报警装置有目标明显反映迟钝等现象。
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,但是这几种比较常见的报警器都存在或多或少的缺点。
为了解决这些问题和要求,本设计采用了一种简单的红外探测报警装置,而且性能更良好,设计中采用被动热释红外探测地方法设计热释红外的报警系统。
本设计的报警系统所使用的红外线是不可见光,并且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。
基于51单片机的红外防盗报警系统设计-图文XX学院本科毕业设计(论文)3硬件基本设计3.1系统方案设计我们综合考虑了各方面可能出现性能影响的因素,人体红外探测元件最后定为性价比很高的热释电红外探测器,最主要的因素还是考虑到该探测器对人体辐射的红外线具有更好的探测效果。
而且该传感器防盗保护性能相对普通的压力报警器(一般通过可触发的压力开关来报警的防盗系统)来说更加稳定,抗干扰能力很高,探测灵敏度和安全性更是无可挑剔。
正如上面所说的,本探测器安装相当隐蔽,几乎很难发现该装置的位置,极大的方便了用户管理和操作。
考虑到正常情况下检测的是处于移动中的人体,所以红外探测器我们选择双元件型。
因为这个传感器内部的两个灵敏元件是反相接的,如果闯入的人员一直停止不动(当然这是不可能的)或者无人闯入,则这两个灵敏元件极化的程度完全相同,两元件的极化相互之间就抵消了,这时候探测器输出电压为0,报警器不工作;可一旦闯入者移动起来,则两个元件极化程度立马就不同了,输出电压也随之变化不在是0,报警器工作,进而实现探测移动中的人体为目的的功能。
本红外防盗报警系统设计包括硬件组成和软件组成两部分。
如果以模块功能来区分的话主要有系统按键模块(按键控制)、信号处理模块(红外探测器)、报警模块(声光报警部)。
如果按照电路的结构来区分的话主要有单片机电路部分、红外传感器部分、蜂鸣器部分、LED报警指示电路部分。
3.2硬件基本设计-5-XX:红外防盗报警系统(1)热释电红外传感器Pyroelectric infrared sensor have polarization inside the pyroelectric crystals with temperature changes , When the constant infrared radiation on the detector, pyroelectric crystal temperature constant, external crystal is electrically neutral, no electrical output from detector, so constant that can not be detected by the infrared radiation?2?.正常人体发出的红外线波长范围一般在9~10μm之间,而本设计的红外探测元件能感应到的波长灵敏度在0.2~20μm范围内,范围太大不太适合,但是其特性基本稳定不变,为了达到更精准的探测效果,我们通过在传感器上面安装了一个限制入射红外光波长范围的的滤光片来把入射红外光波长约束至7~10μm?3?,这时候改装后的探测器对于检测人体红外线来说性能更加完美,显而易见我们安装的滤光片将其它波长的红外线吸收了,只有人体红外线才能进入其内,就这样一种专业探测人体红外线的探测器应运而生,以上充分说明了本系统设计的核心之一为该传感器,其重要性不言而喻。
目录1 前言 (1)1.1 无线红外防盗报警电路的发展状况 (1)1.2 无线红外防盗报警器的分类及其介绍 (1)1.3 无线红外报警器工作的原理 (1)1.4 设计无线红外防盗报警器的内容和意义 (1)2 总体方案设计 (3)2.1 方案比较 (3)2.2 方案论证 (4)2.3 方案选择 (4)3 单元模块设计 (5)3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (5)3.2 电路参数的计算及元器件的选择 (13)3.3 特殊器件的介绍 (15)3.4 各单元模块的联接 (21)4 软件设计 (23)4.1 软件设计原理及设计所用工具 (23)4.2 软件结构图 (23)5 系统调试 (27)5.1硬件调试 (27)5.2 系统综合调试 (28)5.3 软件调试 (28)6 系统功能和指标参数 (29)6.1 系统功能的实现 (29)6.2 指标参数 (29)7 结论 (30)8 总结与体会 (31)9 参考文献 (32)附录1:发射部分原理图 (33)附录2:接收部分原理图 (34)附录3:发射部分PCB图 (35)附录4:程序源代码 (36)附录5:实物图 (40)1 前言1.1 无线红外防盗报警电路的发展状况红外防盗报警器的发展主要是基于传感器之下,所以首先要谈谈红外传感器的发展状况。
而传感器技术是21世纪人们在高科技发展方面争夺的一个制高点,各发达国家都将有传感器技术视为现代高新技术发展的关键。
从20世纪80年代起,日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首,美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点,而在中国传感器的发展也取得了飞速的发展。
从而基于传感器技术的防盗报警系统也得到了高速发展。
热释电红外传感器是一种非常有应用潜力的传感器,他能检测人或某些动物发射的红外线并转化成电信号输出。
近几年来,伴随这集成电路技术的飞速发展,以及该传感器的特性的深入研究,相关的专用集成电路的处理技术也迅速发展。
基于单片机的红外报警器的设计红外报警器是一种智能安防产品,通过感应红外线变化来实现对周围环境的检测和报警。
本文基于单片机进行红外报警器的设计,主要包括硬件和软件两个方面。
一、硬件设计硬件设计部分主要包括红外传感器模块和单片机控制电路。
1.红外传感器模块:红外传感器模块是红外报警器的核心部分。
它能够感应周围环境中的红外线,并将感应到的信号转化为电信号输出给单片机进行处理。
常用的红外传感器有红外传感器二极管和红外线接收管。
我们可以选择常见的红外接收模块,该模块内部已经将红外传感器进行封装,我们只需要将模块与单片机连接即可。
2.单片机控制电路:单片机控制电路是红外报警器的控制中心,通过单片机实现红外传感器的控制和数据处理。
选用常见的单片机,如STC89C52,该单片机具有较强的通用性和稳定性。
单片机控制电路还需要包括一些必要的电源管理电路和显示电路,如稳压模块、显示屏等。
二、软件设计软件设计部分主要包括单片机控制程序和报警处理程序。
1.单片机控制程序:单片机控制程序是红外报警器的核心功能实现。
首先需要配置单片机的IO口,将红外传感器模块连接到单片机的IO口。
然后编写控制代码,通过定时器和中断的方式,不断检测红外传感器模块的输出状态,一旦检测到红外信号的变化,立即发送报警信号,并启动报警处理程序。
2.报警处理程序:报警处理程序是红外报警器的核心功能之一、一旦检测到红外信号的变化,报警处理程序将会执行相应的处理动作,如发出警报声音、发送报警信息等。
在设计报警处理程序时,还可以增加一些额外的功能设计,例如设置报警延迟时间,使报警器在一段时间内保持静默状态以免误触发。
三、性能测试和优化在实际使用前,需要对红外报警器进行性能测试和优化。
主要包括以下几个方面:1.检测灵敏度:调整红外传感器模块的灵敏度,确保能够准确感应红外信号的变化,并排除因环境干扰而频繁触发的情况。
2.报警响应时间:测试红外报警器的响应时间,即从检测到红外信号变化到发出报警信号的时间间隔,确保在有限的时间内能够及时响应并处理。
常州机电职业技术学院毕业设计(论文)系部:电气工程系专业:应用电子技术题目:基于单片机的家用防盗报警器的设计毕业设计(论文)中文摘要目录1. 引言 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.2 课题设计要求及任务 (1)2 整体设计方案 (2)方案一 (2)2.2 方案二 (2)3. 分电路设计 (3)电源电路设计 (3)利用LM7805设计供电电源电路 (3)利用外接电器做电源 (4)单片机模块的设计 (4)MCS-51系列单片机 (5)MSP430G2系列单片机 (6)传感器模块的选择与设计 (8)传感器信号处置器BISS0001 (8)传感器RE200B (10)3.4继电器模块的设计 (12)3. 4. 1继电器模块(5V,未采纳光耦} (12)光耦继电器模块(12V) (13)4 软件设计 (14)4.1 软件程序 (14)4.2 软件程序流程图 (16)5软硬件系统的调试 (17)6 附录 (25)附录一:电路图、PCB图 (25)6.2 附录二:元件清单 (26)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (30)1. 引言随着此刻社会的进展,时期进步,高新技术的快速融入,人们的生活发生了庞大的改变,人们置购了大量高新技术的产品,许多高科技产品的利用愈来愈成为家庭生活的主旋律,因这人们对自己所处环境的平安要求就愈来愈高,专门是家居平安,不能不时刻留意不速之客的光顾。
此刻许多小区都有着保安看管,但在一些农村就没有这些设施了,于是,许多家庭都安装了报警系统,这有效的爱惜了大伙儿的财产平安。
在本文中,介绍一种利用热释电红别传感器进行监控,并进行报警的系统的设计。
1.1 课题的背景及意义该报警器要紧由热释电红别传感器及继电器模块,报警电路组成[1]。
热释电红别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置部份利用。
检测电路主若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。
价值工程0引言随着新冠疫情的全球性发展,传统接触式测温的测量方法和测量速度都已无法满足需求[1,2]。
相比于接触式测温,非接触式红外测温耗时短、灵敏度高、测量范围宽,而且不会对被测物体造成影响,因此非接触式红外测温已成为测量体温的主流方式[3,4]。
但目前市面上主要应用的测温系统大多只显示温度,不能直观地显示具体的测量部位,因此本文设计一种能同时显示热像图和具体温度的测温系统。
本文设计的非接触式红外测温系统采用STM32F103MCU 作为主控芯片,采用AMG8833红外热成像模块作为传感器,实现非接触式快速测温,并能够实时显示热像图,当温度超过设定阈值时能够报警,该系统使用方便快捷,具有一定的实用性。
1总体方案设计本系统主要基于STM32F103ZET6单片机开发平台,获取AMG8833红外热成像传感器采集的信息,完成信息计算与处理并显示被测物体温度,系统的整体设计方案如图1所示。
本设计主要实现的功能如下:①在TFT-LCD 显示屏上显示动态热像图;②在热像图的右侧显示三个数据(图像中的最大温度、最小温度和中间位置温度);③当中间位置温度大于预设值(系统默认预设值为50℃,显示在热像图下方)时,LED 灯亮,蜂鸣器响,表示警报;④通过按下设置按钮,可增加或减少预设值,每次增加或减少1℃;⑤按下复位按钮,系统还原到初始状态。
2系统硬件设计非接触式红外测温系统的硬件设计分为6个子模块,分别是AMG8833红外热成像模块、TFT-LCD 液晶显示模块、复位模块、按键模块、LED 模块和蜂鸣器模块。
AMG8833红外热成像模块:该模块可测量产生8*8的热像矩阵,通过I2C 通讯将数据传至MCU 。
在设计时将IIC_SCL 引脚与STM32的GPIOB6引脚连接,SDA 引脚与GPIOB7引脚连接,达到I2C 通讯的目的。
TFT-LCD 液晶显示模块:该模块采用RGB565编码,接收MCU 通过热像矩阵计算出的RGB 颜色矩阵,并实时显示热像图,同时可显示图像中的最大温度、最小温度和中间位置温度。
1系统设计的目的意义1.1 目的报警器在现实生活中应用非常的广泛,家庭防盗,汽车安全防盗,企业内部安全保障,特别是金融行业等。
一般传统式的报警器采用机械式的,如压电式报警器,当有入侵者将压力施加与压电传感器时,机械能在压电传感器中转化为电能,通过放大电路,将信号方法,从而带动发声报警装置,这类报警装置通过物体的接触实现信息的采集,容易被发现,隐蔽性能差,容易遭到破坏,而且传统式的报警器使用寿命短,造成不必要的经济浪费。
本次设计目的在于设计以红外传感器为基础的红外线传感器,红外线是一种不可见的光,任何物体都会发出红外线,所以其隐蔽性能非常的好。
如果采用被动式的红外探测,只需要将红外传感器远探测人体发射的红外线,探测装置无需与被测物体直接接触,就可以感受到入侵者的进入。
本设计就才用被动式红外探测的方式,当有入侵者入侵时候,红外探测头会感受到人体发出的红外信号的变化,通过放大电路,将红外传感器中微小的电信号进行放大,并将信号输入到单片机中,单片机中的程序将传感器发送来的信号做处理并发送到光报警系统和声音报警系统中,光报警系统在接受到信号后,红灯亮10S,声音报警系统在接收到信号后,扬声器响10S,当10后,单片机重新检测是否还有红外传感器发送来的信号,如果还有,声光报警系统将继续工作。
通过中断系统,可以实现声光报警系统在10S内暂停。
这样就可以方便的控制报警系统的中断了。
1.2 国内外进展情况红外线报警器是紧跟着光敏传感器和物体的红外效应而出现的。
美国军方是最早使用红外探测技术的国家,上世纪美国军方研制出以主动红外方式导引的精确制导炸弹,这可能是红外探测物体最早应用的实例。
我国发展红外报警系统的时间起步比较晚,直到上世纪末才出现对红外报警系统的研究。
但是这并没有阻碍我国红外技术的进步,从2000年开始,全国各地出现了大小不等的红外传感器研发销售公司,这为红外传感器的迅速发展起着关键性作用。
现在我国红外传感器广发应用在银行,重要工厂,甚至走进了普通的家庭,但是研究更加简易,低价格,高性能的被动式红外传感器仍然需要科技的进步。
1.3 设计思路由于现代仿真技术已经非常的成熟,不像过去那样设计过程就需要耗费大量的财力和物力。
本系统可以使用ISIS画出系统的原理图,首先打开ISIS软件,单击命令窗口file——new design,创建一个default模板,保存名称为“基于AT89C51单片机红外线报警器的设计.DSN”。
执行菜单命令library——pick device/symbol,添加所需元件。
本程序中红外传感器可以使用TORCH_LDR原件来代替,上面有“+”“-”可以模拟外界红外强度的变化,并将这个变化转化为电信号输入到单片机中。
扬声器功率放大电路中的芯片选取555。
在原理图编辑窗口中放置元件,再单击工具箱中的“原件终端”图标,在对象选择中单击POWER和GROUND放置电源和地。
放置好元件后,布好线。
左键双击各元件,设置好相应参数,完成电路设计。
设计的软件部分在Keil中完成,由于汇编语言的优越性,本次设计选择汇编语言进行程序设计。
2系统分析2.1 系统总体设计从设计的要求来分析该设计须包含如下结构:热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位电路及相关的控制管理软件组成;它们之间的构成框图如图3总体设计框图所示:图3 总体设计框图处理器采用51系列单片机AT89C51。
整个系统是在系统软件控制下工作的。
当红外检测装置检测到有人时,信号经放大电路和非门将相应的电平送至单片机的p1.0端口,在单片机内,经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。
驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。
当报警延迟10s一段时间后自动解除,也可人工手动解除报警信号,当警情消除后复位电路使系统复位,或者是在声光报警10s钟后有定时器实现自动消除报警。
2.2红外传感器(系统中用TORCH_LDR)基础知识热释电式传感器主要是由一种高热电系数的材料,如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。
在每个探测器内装入一个或两个探测元件,并将两个探测元件以反极性串联,以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。
由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号,经装在探头内的场效应管放大后向外输出。
为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离,一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜,该透镜用透明塑料制成,将透镜的上、下两部分各分成若干等份,制成一种具有特殊光学系统的透镜。
它和放大电路相配合,可将信号放大70分贝以上,这样就可以测出10~20米范围内人的行动。
菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理,在探测器前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”,以提高它的探测接收灵敏度。
当有人从透镜前走过时,人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”,这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入,从而强其能量幅度。
人体辐射的红外线中心波长为9~10--um,而探测元件的波长灵敏度在0.2~20--um范围内几乎稳定不变。
在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口,这个滤光片可通过光的波长范围为7~10--um,正好适合于人体红外辐射的探测,而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收,这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。
热释电式传感器的优点是:本身不发任何类型的辐射,器件功耗很小,隐蔽性好。
价格低廉。
热释电式传感器的缺点是:容易受各种热源、光源干扰,被动红外穿透力差,人体的红外辐射容易被遮挡,不易被探头接收。
环境温度和人体温度接近时,探测和灵敏度明显下降,有时造成短时失灵。
2.3 三极管放大作用在红外传感器信号采集电路中需要用到三极管,三极管的作用是对小信号进行功率放大,从而驱动负载工作。
三极管工作状态有三种,放大、饱和、截止,其中又以放大状态最为复杂,主要用于小信号的放大领域,常用的三极管放大电路形式有:共发射极放大电路,共集电极放大电路,共基极放大电路三种,其中共集电路用于电流放大(功率放大),共基电路用于高频放大,共射电路用于低频放大。
三极管放大电路包含静态参数和动态参数两大类,静态参数又称静态工作点,是保证三极管正常工作的基础,意义是在输入条件为零时,晶体管的基极电流Ib,集电极电流Ic,be极之间的电压Ubc,管压降Uceq。
当有输入信号时,晶体管呈现的输入电阻Ri,输出电阻Ro,电压增益Au等参数被称为动态参数。
另外还有一类参数被称为放大电路频率特性参数,主要包括放大电路的低频端截止频率,高频端截止频率,通频带,增益平坦度,幅(度)频(率)特性曲线等。
三极管的作用晶体三极管,是最常用的基本元器件之一,晶体三极管的作用主要是电流放大,他是电子电路的核心元件,现在的大规模集成电路的基本组成部分也就是晶体三极管。
三极管基本机构是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种,从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外。
发射极箭头向外。
发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。
硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
三极管是一种控制元件,三极管的作用非常的大,可以说没有三极管的发明就没有现代信息社会的如此多样化,电子管是他的前身,但是电子管体积大耗电量巨大,现在已经被淘汰。
三极管主要用来控制电流的大小,以共发射极接法为例(信号从基极输入,从集电极输出,发射极接地),当基极电压UB 有一个微小的变化时,基极电流IB也会随之有一小的变化,受基极电流IB的控制,集电极电流IC 会有一个很大的变化,基极电流IB越大,集电极电流IC也越大,反之,基极电流越小,集电极电流也越小,即基极电流控制集电极电流的变化。
但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多,这就是三极管的电流放大作用。
刚才说了电流放大是晶体三极管的作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。
这是三极管最基本的和最重要的特性。
我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“β”表示。
电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。
根据三极管的作用我们分析它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。
三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。
当三极管的基极上加一个微小的电流时,在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流,即集电极电流。
集电极电流随基极电流的变化而变化,并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化,这就是三极管的放大作用。
三极管的作用还有电子开关,配合其它元件还可以构成振荡器,此外三极管还有稳压的作用。
2.4红外信号采集电路:红外信号采集电路是单片机的信号输入端,红外传感器在接收到红外信号变化后将信号通过三极管放大电路将微弱的电信号进行放大并输入到单片机中,器电路图如下图1所示:图 1 信号采集电路2.5声光报警电路声光报警电路接收单片机发送过来的信号,红灯亮起,扬声器会持续响10S,知道红外传感器不再发送信号为止,若果想认为暂停报警系统,只需要按下中断按钮即可。
声光报警电路如下图2所示:图 2 扬声器报警电路2.6 总体电路图本设计以AT89C51单片机为核心,红外传感器给出相应的外界红外信号的变化,通过单片机对信号进行处理并发送到声光报警电路中。
当所需原件如表5.1所示。
表2.2 红外报警器所用的元件原理图如图3所示图 3 总体电路图3 软件设计3.1 流程图设计通过上面对系统结构和功能的分析,可以清晰的了解红外感应报警系统的设计过程。
首先对系统进行初始化设计,单片机检测外部的红外感应传感器是否有信号输入,如果检测到有信号输入,那么就启动声光报警电路开始报警,同时定时计数器开始工作,当定时计数器计时10S后,声光报警电路停止工作,同时单片机检测是否还有信号输入,若有信号输入,声光报警电路会继续工作10S,直到没有信号让输入为止,如果在10S 想暂停声光报警系统,进入到下次信号检测过程,则,直接按中断按钮就可以了。
程序流程图如下图所示:中断服务程序工作流程图本主程序实现的功能是:当单片机检测到外部热释电传感器送来的脉冲信号后,表示有人闯入监控区,从而经过单片机内部程序处理后,驱动声光报警电路开始报警,报警持续10秒钟后自动停止报警,然后程序开始循环工作,检测是否还有下次触发信号,等待报警从而使报警器进入连续工作状态。