热释电报警电路设计黄河科技学院课程设计解读
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摘要随着生活技术的不断发展,家庭及公共照明灯不断增加,使用普通手动开关的电灯会造成电力的浪费,所以本次设计采用热释电红外传感技术与声控技术相结合的照明电路,做到红外传感开关与声控开关同时控制,达到节约能源的目的。
本次设计首次采用热释电红外控制和声音控制,同时利用光敏电阻与LM393电压比较器组成的光照检测电路来判断外界有无光线。
本次设计相对于普通的照明,更采用了三个led灯来模拟日常生活中的日光灯管,通过单片机的延时功能使之依次点亮以达到光线逐步明亮的效果,保护人眼。
在白天光线较强时,不论有没有人靠近或是发出声音,灯都不会亮;在晚上光线较暗时,若有人靠近灯就会亮,或者发出一定的声音,灯也会点亮,当人离开后灯自动熄灭。
本次设计对今后的照明系统有重要的意义,具有十分广阔的前景。
关键词单片机STC89C52;热释电红外传感器;声控开关;LM393N芯片目录1 概述 (1)2 方案设计 (1)2.1可选择方案 (1)2.2工作原理框图 (3)3 系统硬件设计 (4)3.1系统设计电路介绍 (4)3.2单片机最小系统及相关电路 (5)3.3热释电传感器集成模块 (7)3.4光照检测电路 (8)3.5按键控制电路 (8)3.6声音控制电路 (9)4 系统软件设计 (10)总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录:源程序 (17)1 概述在这个科技飞速发展的年代,人们的生活水平正在越来越好,生活伴随着科技不断进步,的确将科技融入生活当中能够使我们的生活更加高效、快捷,在这个快节奏的社会当中,人们也越来越离不开高科技所带给我们的方便与快捷。
这次设计的是一个基于单片机的热释电传感夜灯,通常所说的单片机并不是一个完成某个逻辑功能的芯片,而是把一台计算机的组成系统微缩到一块芯片上。
当然,现在某些型号的单片机也添加了模数或者数模转换功能模块,功能非常的强大。
虽然单片机集成了计算机的所有组成系统,但是价格却没有那么昂贵,从几元至几十元不等。
课程设计说明书第I页基于51单片机的防盗报警系统的设计摘要本系统采用了热释电红外传感器,它的制作简单,成本低,安装比较方便,而且防盗性能比较好,抗干扰能力强,灵敏度高,安全可靠。
这种防盗器安装隐蔽,不易被强盗发现,同时它的信号经过单片机系统处理后合PC机通信,用于多用户统一管理。
本设计包括硬件和软件两个部分。
硬件部分包括单片机控制电路,低频带通放大电路电压比较整形电路,声音报警电路,灯光警示电路,状态显示电路,供电电源电路等部分构成。
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。
关键词:单片机,红外传感器,数据采集,报警电路课程设计说明书第II页目录1绪论 (1)1.1基于51单片机防盗报警系统的设计的现状 (1)1.1.1在国内外的发展状况 (1)1.1.2 当前基于51单片机防盗报警系统的设计的特征 (1)1.2家庭防盗系统的现状 (1)1.3本课题的来源 (1)1.4本文主要内容 (2)2 基于51单片机防盗报警系统的设计的研究 (2)2.1方案选择论证 (2)2.2AT89C51的主要性能 (2)2.3传感器的选择 (3)2.3.1 热释电传感器的红外辐射与红外探测的原理结构 (3)2.3.2红外测温原理 (4)2.3.3热释红外传感器的结构 (4)2.3.4 菲涅尔透镜 (6)2.4热释电红外传感器控制电路芯片选择 (6)3 系统硬件设计 (8)3.1低频带通放大电路 (8)3.2电压比较整形电路 (9)3.3声音报警电路 (11)3.4灯光警示电路 (11)3.5状态显示电路 (12)3.6供电电源电路 (13)3.7单片机最小系统 (13)4 系统软件设计 (14)课程设计说明书第III4.1主程序流程图 (14)4.2中断函数流程图 (15)总结 (16)致谢 (16)参考文献 (17)附录1 (18)附录2 (19)1绪论1.1 基于51单片机防盗报警系统的设计的现状1.1.1在国内外的发展状况报警设备对于保护人们的生命和财产安全至关重要。
热释电红外报警器摘要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。
该报警器主要由热释电红外传感器及其检测电路,LED显示组成,热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件。
它是一种被动式红外报警探测器,只需要提供它工作电压,它就可以把在感应到人体的红外信号后将其转变为电信号输出以供信号处理部分使用。
热释电红外传感器是一种被动式调制型温度敏感器件,利用热释电效应工作,它是通过目标发出的红外辐射来探测目标的。
其相应速度虽不如光子型,但由于它可在室温下使用、光谱响应宽、工作频率宽、灵敏度与波长无关,容易使用。
这种探测器,灵敏度高,探测面广,是一种可靠性很强的探测器。
因此广泛应用于各类入侵报警器,自动开关、非接触测温、火焰报警器等。
在电子防盗、人体探测器领域中,热释电红外传感器的应用非常广泛,因其价格低廉、技术性能稳定而受到广大用户和专业人士欢迎关键词:报警器,红外线,温度,信号处理目录1 绪论 (1)1.1 课题描述 (1)1.2 基本工作原理及框图 (1)2 热释电红外报警器电路设计 (2)2.1 热释电红外报警器各单元模块设计 (2)2.1.1 红外检测单元设计 (2)2.1.2 开关控制单元设计 (2)2.1.3 电机驱动单元设计 (3)2.1.4 遥控单元电路设计 (5)2.1.5 延时电路设计 (6)2.1.6 电源单元设计 (7)2.1.7 报警发声电路设计 (7)2.2程序设计 (8)3调试 (10)3.1 应用ISIS软件仿真 (10)总结 (12)致谢 (12)参考文献 (13)附录整体电路图 (14)1 绪论1.1 课题描述红外报警系统的信息采集单元必须能够灵敏的感应到其检测范围内的红外线强度信息的变化,将红外线强度信息的变化转换成电压值的变化,信号处理单元将电压信号放大并传输到控制单元,控制单元被触发,驱动发声电路以及继电器,从而达到报警目的;再在控制单元添加遥控接收电路[1],以便于用户在进入报警系统的检测范围内前关闭报警声音电路。
火灾报警电路 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解火灾报警电路的基本原理,掌握电路组成及各部分功能。
2. 使学生掌握相关电子元件的使用,如传感器、继电器、电源等。
3. 让学生了解火灾报警电路的设计与实际应用,提高学生的电路分析能力。
技能目标:1. 培养学生运用电子元件搭建简单火灾报警电路的能力。
2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力,具备初步的电路调试与排障技巧。
3. 提高学生的团队协作能力和动手实践能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生关注生活、关注安全的意识,提高对火灾预防的认识。
2. 培养学生热爱科学、勇于探究的精神,激发学生对电子技术的兴趣。
3. 培养学生遵循科学规律、严谨求实的态度,树立正确的价值观。
课程性质:本课程为电子技术实践课程,结合理论知识与实际操作,注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:学生为初中年级,具备一定的物理知识和动手实践能力,对新鲜事物充满好奇心。
教学要求:教师应关注学生的个体差异,因材施教,引导学生通过小组合作、动手实践等方式,掌握火灾报警电路的相关知识,提高学生的综合能力。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,确保学生能够学以致用。
二、教学内容根据课程目标,本章节教学内容主要包括以下几部分:1. 火灾报警电路原理:介绍火灾报警电路的基本工作原理,如烟雾传感器的响应特性、信号处理与报警触发机制等。
教学内容:教材第3章第2节“传感器及其应用”。
2. 电子元件的认识与使用:学习常用电子元件,如传感器、继电器、电源等,并了解其在火灾报警电路中的应用。
教学内容:教材第2章“常用电子元件”及相关实验指导。
3. 火灾报警电路的设计与搭建:学习如何设计简单的火灾报警电路,并进行实际操作。
教学内容:教材第4章“电路设计与实践”。
4. 电路调试与排障:教授学生如何对搭建的火灾报警电路进行调试与排障,确保电路的正常工作。
教学内容:教材第5章“电路调试与排障”。
5. 火灾报警电路在实际应用中的案例分析:分析典型火灾报警电路在实际应用中的优点与不足。
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。
由于热释电传感器专业芯片无法购得,故采用热敏电阻替代。
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。
在设计的电路中通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。
关键字:热敏、光敏、报警、555目录第一章系统组成及工作原理 (1)1.1 热释电传感器报警器设计要求: (1)1.2 系统设计方案选择 (1)1.2.1方案一: (1)1.2.2方案二 (2)第二章电路设计 (3)2.1光敏电路 (3)2.2热敏电路 (3)2.3与非门电路 (4)2.4 NE555单稳态延时电路 (4)2.5 报警电路 (5)第四章实验调试 (8)第五章结论 (9)参考文献 (10)附录一元件清单 (11)第一章系统组成及工作原理1.1 热释电传感器报警器设计要求(1)可实现非法入侵报警;(2)使用光敏电阻控制,白天不报警,晚上自动开始工作;(3)当有人靠近时报警,热释电传感器报警,没有人靠近时不报警1.2 系统设计方案选择1.2.1方案一:热释电传感器传感器报警电路主要由信号探测电路、开关电路、信号控制电路和报警电路等几部分组成。
其系统框图如图1.2.1所示。
图1.2.1 系统框图该方案使用热释电传感器作热控,当有人经过时,其可视为一1mV,1Hz 的小电源,经过二级放大及二极管得到一低电平触发555电路使LED发光,但在调试中发现在没有专业芯片过滤放大的情况下,热释电传感器受干扰严重,且无法达到放大效果,故弃置不用。
火灾报警电路 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生理解火灾报警电路的基本原理,掌握电路的组成及功能。
2. 使学生掌握传感器在火灾报警电路中的作用,了解不同传感器的特点和应用。
3. 帮助学生了解报警系统的基本工作流程,掌握相关知识。
技能目标:1. 培养学生动手搭建和调试火灾报警电路的能力,提高实践操作技能。
2. 培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力,提升创新思维。
情感态度价值观目标:1. 培养学生关注消防安全,增强防火意识,养成安全用电的好习惯。
2. 培养学生的团队协作精神,学会与他人共同完成任务。
3. 激发学生对电子技术的兴趣,培养学习热情,提高科学素养。
课程性质:本课程为电子技术课程的一部分,侧重于实践操作和实际应用。
学生特点:学生为初中生,具有一定的物理知识和动手能力,对电子技术有一定兴趣。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调实践操作和创新能力培养。
通过本课程的学习,使学生能够掌握火灾报警电路的相关知识,具备一定的实践操作能力,并关注消防安全。
教学过程中,将目标分解为具体的学习成果,以便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 火灾报警电路基本原理:介绍电路的组成、工作原理及功能,结合教材相关章节进行讲解。
- 电路组成:传感器、信号处理电路、报警装置等。
- 工作原理:传感器检测到火灾信号,经过信号处理电路放大处理,触发报警装置。
2. 传感器及其应用:介绍不同类型的传感器(如烟雾传感器、温度传感器等)及其在火灾报警电路中的应用。
- 传感器特点:灵敏度、响应时间、可靠性等。
- 应用案例:分析实际火灾报警电路中传感器的选用和安装。
3. 报警系统工作流程:讲解报警系统的基本工作流程,结合教材内容进行分析。
- 检测阶段:传感器检测到火灾信号。
- 信号处理阶段:对火灾信号进行放大、处理。
- 报警阶段:触发报警装置,发出警报。
4. 实践操作:指导学生动手搭建和调试火灾报警电路,提高学生的实践能力。
报警电路课程设计一、教学目标本节课的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握报警电路的基本原理和组成,了解其工作原理和应用场景。
技能目标要求学生能够设计并搭建一个简单的报警电路,培养学生的动手能力和创新能力。
情感态度价值观目标要求学生培养对科学的兴趣和好奇心,增强对安全问题的警觉性,培养学生的团队协作和交流能力。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括报警电路的基本原理、组成及其工作原理。
首先,介绍报警电路的概念和作用,让学生了解报警电路在实际生活中的应用。
然后,讲解报警电路的组成部件,如传感器、触发器、放大器等,并分析各部件的作用和功能。
接下来,通过实验和案例分析,让学生了解报警电路的工作原理,并能够实际操作和调试报警电路。
三、教学方法本节课采用多种教学方法,包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法。
首先,通过讲授法向学生传授报警电路的基本知识和原理。
然后,通过讨论法让学生分组讨论报警电路的实际应用场景和解决实际问题的方法。
接着,通过案例分析法让学生分析具体案例中报警电路的工作原理和设计方法。
最后,通过实验法让学生动手搭建和调试报警电路,增强学生的实践能力。
四、教学资源本节课的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材和参考书提供报警电路的基本知识和原理,多媒体资料用于展示报警电路的实验过程和案例分析,实验设备用于学生的动手实践和调试报警电路。
通过这些教学资源的整合和运用,能够丰富学生的学习体验,提高学生的学习效果。
五、教学评估教学评估是衡量学生学习成果的重要手段。
本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试。
平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性等。
作业评估学生的理解和应用能力,要求学生完成相关的练习和实验报告。
考试则评估学生对报警电路知识的掌握程度,包括选择题、填空题和解答题。
这些评估方式客观、公正,能全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本节课的教学安排如下:总共安排4个学时,第1个学时介绍报警电路的基本原理和组成,第2个学时讲解报警电路的工作原理和应用场景,第3个学时进行实验操作,让学生动手搭建和调试报警电路,第4个学时进行课堂总结和答疑。
报警电路设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握报警电路的基本原理和设计方法,能够独立完成报警电路的搭建和调试。
具体来说,知识目标包括了解报警电路的组成、工作原理和应用场景;技能目标包括能够使用电子元器件搭建报警电路,并进行调试和优化;情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识和团队合作精神,提高他们对电子科技的兴趣和热情。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括报警电路的基本原理、设计方法和实践操作。
具体安排如下:1.第一章:报警电路概述,介绍报警电路的定义、功能和应用场景。
2.第二章:报警电路的组成元件,讲解报警电路中各个元件的作用和选型。
3.第三章:报警电路的工作原理,分析报警电路的工作流程和触发条件。
4.第四章:报警电路的设计方法,介绍报警电路的设计步骤和注意事项。
5.第五章:报警电路的实践操作,指导学生进行报警电路的搭建、调试和优化。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
包括:1.讲授法:讲解报警电路的基本原理、设计方法和实践操作。
2.案例分析法:分析实际案例,使学生更好地理解和掌握报警电路的应用。
3.实验法:引导学生进行报警电路的搭建、调试和优化,提高学生的实践能力。
4.讨论法:学生进行分组讨论,培养学生的团队合作精神和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的报警电路设计教材,为学生提供系统的理论知识。
2.参考书:提供相关的报警电路设计参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作课件、视频等多媒体资料,帮助学生更好地理解和掌握报警电路的设计。
4.实验设备:准备报警电路实验套件,让学生能够亲自动手实践,提高其实际操作能力。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分,以全面客观地评估学生的学习成果。
平时表现主要考察学生的课堂参与度、提问和回答问题的积极性,以及小组讨论的表现。
【设计题目】热释电红外报警电路【设计要求】1、设计一热释电红外报警电路实现下述功能,当人靠近热释电红外传感器时电路开始报警并且人离开后电路依然延时报警一段时间,实现报警功能。
2、对设计的报警电路实现仿真与实际电路的制作。
【设计过程】1.【设计方案及论证】热释电红外传感器的原理特性:热释电红外传感器是基于热电效应原理的热电型红外传感器,能以非接触式检测出物体放出的红外线能量变化并将其转换为电信号输出。由于热电元输出的是电荷信号,并不能直接使用,因而需要用电阻将其转换为电压形式。
热释电红外传感器由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置,也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。用它制作的防盗报警器具有如下特点:●不需要用红外线或电磁波等发射源。●灵敏度高、控制范围大。●隐蔽性好,可流动安装。图1. 热释电红外传感器的结构示意图方案一:将热释电红外传感器输出信号经过LM358集成运放进行一级放大,并把输出信号输入窗口比较器进行比较,比较器中通过加电阻用作参考电压。
再次输出高低电平信号作为555定时器组成的脉冲单稳电路的触发信号。
再通过这一信号控制报警电路,实现报警和延时功能。
方案二:利用热释电红外传感器专用处理芯片BISS0001制作,它是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路,只需加少量外围电路就能实现对热释电传感器输出信号进行放大比较以及延时处理,能方便的控制后续报警电路实现报警功能。
图2. 方案二的原理框图比较方案一、二我们不难发现方案二中电路简单但是其中所用芯片BISS0001目前我们无法进行电路仿真因此不符合电路设计要求。
综合考虑以上二种方案我们选择了方案一。
方案电路图如下:图3.设计方案电路图2.【元器件选择及其参数计算】3.2.1元器件选择:2.1.1电源部分:由于本系统仅需5V直流电源所以我们选择实验室常用的三端稳压芯片7805制作5V直流电源。
电子课程设计报告题目名称:热释电传感电路姓名:专业:电子信息工程班级学号:同组人:指导教师:信息工程学院2011 年 3 月9 日信息工程学院电子专业课程设计任务书I、电子专业课程设计题目:热释电传感报警电路热释电传感报警电路II、电子专业课程设计技术要求及主要元器件:基本设计要求:①有人接近传感器时,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。
主要参考元器件:(1)LM324 (2) LM339 (3) 74LS08 (4)光敏二极管I I I、电子专业课程设计工作内容及进度安排:(共11天)第1天:设计出电路图;第2天:领元件并焊接好;第3-6天-----初步调试;第7-10天:系统调试;第11天:验收、总结.。
Ⅳ、主要参考文献:1.华成英主编模拟电子技术基本教程北京清华大学出版社出版社 2006.2.阎石主编数字电子技术基础(第五版)北京高等教育出版社 2006.3.刘法治主编常用电子元器件及典型芯片应用技术北京机械工业出版社 2007. 专业名称:电子信息工程班级学号:学生姓名:指导教师:系(部、中心)主任:设计时间:2011年3月摘要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,热释电传感报警系统,大大提高了人们生命财产的安全程度,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。
此外,在电子防盗、人体探测等领域中,被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到大家的欢迎。
关键字:放大与门传感器报警目录前言 (1)第一章热释电传感报警系统设计内容及要求 (1)1.1设计内容 (1)1.2.1设计电路要求 (2)1.2.2设计任务要求 (2)1.3 主要参考器件 (2)第二章热释电传感报警系统设计方案 (2)2.1 设计原理 (2)2.2 设计方案 (3)第三章热释电传感报警系统组成及工作原理 (3)3.1 信号输入部分 (3)3.2 放大部分 (4)3.3比较部分 (4)3.4与门部分 (4)3.5光敏部分 (5)第四章实验组装、调试及结果分析 (5)4.1 电路的安装 (5)4.2.1电路的调试要 (5)4.2.2电路调试遇到的问题及解决办法 (5)总结 (6)参考文献 (6)附录一 (7)附录二 (7)前言本论文主要是研究并讨论如何用热释电传感器来实现报警,介绍了该报警器的特点及应用和电路各单元模块功能是如何实现的,总结了在电路调试中遇到的问题及解决方案,本论文是在模拟电路的基础上探讨研究如何对一个较小信号进行处理。
热释电检测报警电路设计摘要本系统采用了热释电红外传感器,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,同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信,便于多用户统一管理。
本设计包括硬件和软件设计两个部分。
硬件部分包括单片机控制电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。
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。
关键词:AT89C51,红外传感器,数据采集,报警电路目录1 绪论 (1)1.1课题描述 (1)1.2基本工作原理及框图 (1)2 相关芯片及硬件电路设计 (2)2.1AT89C51芯片 (2)2.1.1 AT89C51的功能特性 (3)2.1.2 AT89C51的主要性能参数 (3)2.1.3 时钟电路的设计 (7)2.1.4 复位电路的设计 (7)2.1.5 数码管显示报警电路的设计 (8)2.1.6 声音报警电路的设计 (9)2.2热释电红外传感器原理 (9)2.3调整电路的设计 (10)2.4系统硬件电路的选择及说明 (10)3 系统软件及程序设计 (10)3.1P ROTEUS软件简介及使用 (10)3.2中断程序主要流程 (13)3.3程序设计 (13)3.2.1初始化程序: (13)3.2.2延时程序: (14)3.2.3报警显示程序: (14)4 系统软件及程序设计 (14)4.1K EIL软件简介 (14)4.2应用K EIL进行软件仿真 (15)总结 (17)致谢 (18)参考文献 (18)附录一A 原理图 (20)附录一B PCB打样图 (21)附录二仿真原理图 (22)附录三源程序 (23)1 绪论1.1 课题描述随着时间的推移,计算机革命的完成,信息高速公路的发展,人们生活水平得到很大的提高,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。
本次设计所用的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。
经过本次课程设计会使我们进一步对单片机有个感观认识,增强动手能力。
使理论与实际相结合。
1.2 基本工作原理及框图本课程设计包括硬件和软件设计两个部分。
模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。
电路结构可划分为:热释电红外传感器、报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。
用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、本地报警等功能。
就此设计的核心模块来说,单片机就是设计的中心单元,所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。
单片机应用系统也是有硬件和软件组成。
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,软件是各种工作程序的总称。
单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。
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1总体设计框图所示:图1基本工作原理框图处理器采用51系列单片机AT89S51整个系统是在系统软件控制下工作的。
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,经放大电路送出TTL 电平至AT89S51单片机。
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。
[1]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,当警情消除后复位电路使系统复位 [4] 。
2 相关芯片及硬件电路设计2.1 AT89C51芯片AT89S51单片机是美国Atmel 公司生产低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM )和128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel 公司的高密度、非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU )和Flash 存储单元,功能强大。
图2 AT89S51 功能方块图图2为AT89S51片机的基本组成功能方块图。
由图可见,在这一块芯片上,集成了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等,各部分通过内部总线相连。
下面介绍几个主要部分。
2.1.1 AT89C51的功能特性AT89C51提供以下标准功能:4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,两个十六位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
2.1.2 AT89C51的主要性能参数1.主要特性:·与MCS-51 兼容·4K字节可编程闪烁存储器寿命:1000写/擦循环数据保留时间:10年·全静态工作:0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路2.管脚说明:图3 AT89C51引脚图VCC:供电电压。
GND:接地。
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:口管脚备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 /INT0(外部中断0)P3.3 /INT1(外部中断1)P3.4 T0(记时器0外部输入)P3.5 T1(记时器1外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC 指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE 禁止,置位无效。
/PSEN:外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:来自反向振荡器的输出。
3.振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器,因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求,但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
4.芯片擦除:整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合,并保持ALE 管脚处于低电平10ms 来完成。
在芯片擦操作中,代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操作必须被执行。
此外,AT89C51设有稳态逻辑,可以在低到零频率的条件下静态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下,CPU停止工作。
但RAM,定时器,计数器,串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下,保存RAM的内容并且冻结振荡器,禁止所用其他芯片功能,直到下一个硬件复位为止[3]。
2.1.3 时钟电路的设计XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件,XTAL2应不接。
因为一个机器周期含有6个状态周期,而每个状态周期为2个振荡周期,所以一个机器周期共有12个振荡周期,如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为12MHZ,一个振荡周期为1/12us,故而一个机器周期为1us。
如图4所示为时钟电路。
LM35的主要性能参数。
图4 时钟电路图2.1.4 复位电路的设计复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位,单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。