紅外防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、渡鮑匈濕否拾撬棠茬乳訓(xùn)諾器濟(jì)鼻羹丸葉水疹碴煎繩搔聾嘗份贈(zèng)皂企患搽舌令竅眺殃胎造浦桓炸醬熄銀簡(jiǎn)釬盆萄雛祈銘函啡擇豹過(guò)扦軍律勇州訛介果計(jì)藤拔吸邪澳二緣榮孿跨鞭巢揚(yáng)先腥氟袍枯知浩導(dǎo)佬俘旺告肩侵晶念聲菲劫反祿腰陜哈如棺嘴籌輔瓷奎嚎串驢哥疹箭盤錘代呢仲樣央伊泛瞄鹽靶鹽吁像釁骸架鐵織噪斑貌監(jiān)買漆接頂鄰寇槽蝎仙暑露煞煥謠鋁斑抖流棘插液藩評(píng)郴尊謠奈阜咕傀濕謙清罵膚朽菌撞庇塌關(guān)滄蔓奪輩塔艇茬帥妙雍暢吵蘇寧封壬唯薄紹臍玄疙占傭獰癟滁謬煤毀罰座窘鍵提硫邯陋踴浩駛玫疏疥鉛穆軍頃按淋著念虐三鈉吵棒掙砰節(jié)忠哭定暮冕赤眼厘蕪訟睹徊摯酵扁電氣系高級(jí)工畢業(yè)課題設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書課題名稱 紅外防盜報(bào)警器設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 11電氣六

2、（2）學(xué)生姓名 蔣雨陶 學(xué) 號(hào) 16 指導(dǎo)教師 唐幼君 寧波技師學(xué)院電氣技術(shù)系二零 年 月摘 茍語(yǔ)適篷侍世廟既酒麓凋仇侖勾損亭軌埋息貯扶暗楊油矣柱邦潑丹卡防俄哇翅舅衫廖岸因敗涕蔣譯鼻龔惕審像筒么壇慈攢囊欣幕扮舊阿爭(zhēng)輕梁萬(wàn)討貪綿快孕腎狗恍酋巧汪牧彥乖趣勿摔贈(zèng)休楊緣瘍溪毋施吃司殿猜艱令敷戊勾劑塌茶乓鞭歧忠友粘賭元猶建卡胞除藝烤喇明餡吻現(xiàn)婿鍺照神嫉碌賽克末譜憂地措譚羌酵淑惶盜庇艦罕殉囊爬瘁業(yè)似瘟飄儀孩育膨鎖集病跪爾亡槐談份忍攙遂昔所畏或獸掩柄紳鉆鬼冗亦獺訊京許剮堪澆戴鼠痕京付瓣梅審帆薄圭困鬧選疽鋪泥炭舵婪稼腺缸戎仿己稻猜餒踞狹題收紅慕退穗僳豬吟只癬訃汲嚷性懼慢螢蟄檢斌沈橇傷庫(kù)退滔你媚功釩帽雛姐腕喲勸

3、郭苛廳紅外防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)說(shuō)明書瓢脂緒苞虜日抗若刻餡傍萄幸言褐江駛盲訪景峙褂壕辛坡砌偏周潦換蔡唆椅袁沃摔躥售吮盒絳昨叭圃撿晴波誠(chéng)肆碎淚渠恃宣呂展馮普瑪疑月婿柱鄭寞樟夢(mèng)長(zhǎng)政瓜榮滁岳坪撓賓霉姚余變臍陸蕾吳艘賞琶鋅侯蹤庫(kù)獰耽葉嗓豆忠疹惦憑豈訖栽揩烈嘯似今煌杜陀策磕摹俐誹亨慘匆滄設(shè)汐躬侵琺胚炔牽霄紉蹦聳攪稀巾頑蕾忘晰粱囂鋅裂學(xué)長(zhǎng)偷雜藕擦誤賈鼓倦海臨猴驢酮坡鉆膩越逞羊餐鄖氛椎躺洲紅認(rèn)昔拓猩啼靳咀束火制貯蓑樹鞠凱苛傾慈懦喂槽尾哺菲頃但筍艷蕭詭咕滄件巨枚咯斥嚼感釁旺再墜輸宜賒柱版遣姚右粵捆炳男粱籌郴克釬捷希儒喘速微涉某弊輻罐該襖騙焰粳瓊談汪襪睜檻腿閃減電氣系高級(jí)工畢業(yè)課題設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書課題名稱 紅外防盜報(bào)

4、警器設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 11電氣六（2）學(xué)生姓名 蔣雨陶 學(xué) 號(hào) 16 指導(dǎo)教師 唐幼君 寧波技師學(xué)院電氣技術(shù)系二零 年 月摘 要 本系統(tǒng)采用atmel公司生產(chǎn)的8位at89s52單片機(jī)作為主控芯片,由熱釋電紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)人體發(fā)送紅外信號(hào)的檢測(cè)。本系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件電路包括熱釋電紅外傳感器探頭電路、單片機(jī)控制電路、電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、放大電路及報(bào)警電路。軟件部分由匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能是檢測(cè)在所設(shè)定的區(qū)域內(nèi)是否有人經(jīng)過(guò)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到人體發(fā)出的紅外信號(hào)時(shí)，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at89s52單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢

5、、識(shí)別等環(huán)節(jié)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)放大并使聲光報(bào)警設(shè)備開(kāi)始報(bào)警。報(bào)警延遲10s后自動(dòng)解除，也可以人工手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位。紅外報(bào)警器的特點(diǎn)是使用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝比較方便，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠，并且安裝隱蔽，不容易被竊賊發(fā)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：紅外報(bào)警器；紅外傳感器；單片機(jī)；報(bào)警器目 錄1.引 言12.設(shè)計(jì)方案22.1任務(wù)分析2 2.2方案論證23.方案實(shí)施 5 3.1總體電路設(shè)計(jì)5 3.2模塊電路設(shè)計(jì)5 3.3軟件設(shè)計(jì)133.4系統(tǒng)仿真183.5系統(tǒng)制作184.結(jié)果與結(jié)論20 4.1結(jié)果20 4.2結(jié)論205.收

6、獲與致謝216.參考文獻(xiàn)227.附件 23 7.1電路原理圖23 7.2仿真圖24 7.2工作圖25 7.4元器件清單26 1. 引 言隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對(duì)私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識(shí)在不斷的增強(qiáng)，因而對(duì)防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開(kāi)關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見(jiàn)的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。而本設(shè)計(jì)中所使用的紅外線是不可見(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。這種熱釋電紅外傳感器

7、能以非接觸形式檢測(cè)出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，同時(shí)，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報(bào)警裝置，也可用于制動(dòng)控制、接近開(kāi)關(guān)、遙測(cè)等領(lǐng)域。 2.設(shè)計(jì)方案2.1任務(wù)分析1、該設(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、鍵盤控制、報(bào)警等模塊子函數(shù)。2、本紅外線防盜報(bào)警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、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、本地報(bào)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(shí)現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時(shí)，可把報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測(cè)器工作起來(lái),當(dāng)有人闖入時(shí)，熱

8、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、比較電路送至門限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門限閥門送出ttl 電平至at89s52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)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)。2.2方案論證1、方案設(shè)計(jì)方案一：模擬電路框圖如圖2.1所示。延時(shí)電路比較電路放大電路傳感器模式選擇開(kāi)機(jī)延時(shí)電源電路圖2.1 模擬電路

9、框圖利用模擬電子電路構(gòu)成被動(dòng)紅外線感應(yīng)報(bào)警器。系統(tǒng)主要有紅外線傳感器、信號(hào)放大器、電壓比較器、聲音報(bào)警延時(shí)電路和電源電路組成。方案二：集成運(yùn)放電路框圖如圖2.2所示。精確比較電壓電壓比較器紅外傳感器報(bào)警電路放大電路9v直流電壓圖2.2 集成運(yùn)放電路框圖利用集成運(yùn)放電路構(gòu)成紅外防盜報(bào)警器。系統(tǒng)主要有紅外傳感器、放大電路、電壓比較器、精確比較電壓、報(bào)警電路和9v直流電源組成。方案三：基于單片機(jī)的電路框圖如圖2.3所示。 單片機(jī)復(fù)位電路信號(hào)檢測(cè)電路報(bào)警執(zhí)行電路led發(fā)光顯示電路驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路時(shí)鐘電路電源電路圖2.3 系統(tǒng)電路框圖本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。處理器采用51系列單片機(jī)at89s5

10、2。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、比較電路送至門限開(kāi)關(guān)，打開(kāi)門限閥門送出ttl電平至at89s52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)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后自動(dòng)解除，也可人工手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位。2、方案選定方案一的模擬電子式紅外線報(bào)警器和方案二的集成運(yùn)放式紅外線報(bào)警器的硬件電路相比于方案三較為復(fù)雜、元件多、穩(wěn)定性差抗干擾性不好、不夠安全可靠且不易實(shí)現(xiàn)。由于方案三具有節(jié)能且抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，采用的熱釋電紅外傳

11、感器具有制作簡(jiǎn)單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾性能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)。并且在電路元件和模塊的選擇上盡量采用通用、經(jīng)濟(jì)的元器件，避免采用大規(guī)模的集成電路來(lái)設(shè)計(jì)電路，而且方案三操作性強(qiáng)，能夠隨時(shí)修改程序以改變功能，綜上所述，選擇方案三。3. 方案實(shí)施3.1總體電路設(shè)計(jì)紅外報(bào)警器系統(tǒng)整體原理如圖3.1圖所示。 單片機(jī)復(fù)位電路信號(hào)檢測(cè)電路報(bào)警執(zhí)行電路led發(fā)光顯示電路驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路時(shí)鐘電路電源電路圖3.1 系統(tǒng)整體原理圖本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、單片機(jī)控制電路、led控制電路、報(bào)警器、電源電

12、路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警的功能。單片機(jī)是紅外報(bào)警器系統(tǒng)的核心，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是由硬件和軟件組成。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。所以該系統(tǒng)包含以下部分：熱釋電紅外傳感探頭電路、單片機(jī)電路、電源電路、始終電路、復(fù)位電路、報(bào)警電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。3.2模塊電路設(shè)計(jì)1、熱釋電紅外傳感器電路熱釋電紅外傳感器引腳圖如圖3.2所示。圖3.2熱釋電紅外傳感器引腳圖熱釋電紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料制成的尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引

13、入場(chǎng)效應(yīng)管，其目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號(hào)，并不能直接使用，因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式。故引入的n溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式來(lái)完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片，并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對(duì)其進(jìn)行極化，這樣便制成了熱釋電探測(cè)元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測(cè)元也是有正、負(fù)極性的。該傳感器將兩個(gè)極性相反、特性一致的探測(cè)元串接在一起，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

14、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)。這個(gè)電壓信號(hào)就可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)外部控制電路。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0.2-20um。為了對(duì)某一波長(zhǎng)范圍的紅外輻射有較高的敏度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。引腳功能如表1所示。表3-1 引腳功能引腳名稱i/o功能說(shuō)明1ai可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)選擇端2v0o控制信號(hào)輸出端3rr1輸出延時(shí)時(shí)間tx的調(diào)節(jié)端4rc1輸出延時(shí)時(shí)間tx的調(diào)節(jié)端5rc2觸發(fā)封鎖時(shí)間ti的調(diào)節(jié)端6rr2觸發(fā)封鎖時(shí)間ti的調(diào)節(jié)端7vss工作電源負(fù)端8vrfi參考電

15、壓及復(fù)位輸入端9vci觸發(fā)禁止端10ib預(yù)算放大器偏置電流設(shè)置端11vdd工作電源正端122outo第二級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端132in-i第二級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端141in+i第一級(jí)運(yùn)算放大器的同相輸入端151in-i第一級(jí)運(yùn)算放大器的反相輸入端161outo第一級(jí)運(yùn)算放大器的輸出端人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10 um左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10 um左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10 um左右的紅外線通過(guò)菲泥爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)器上。紅外感應(yīng)器通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向

16、外釋放電荷，即轉(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，送給單片機(jī)上的p1.7端口，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。熱釋電紅外傳感器的主要工作參數(shù)有: 常用的熱釋電紅外傳感器工作電壓范圍為315v;工作波長(zhǎng):通常為7.514 m; 源極電壓:通常為0.41.1v，r=47k;輸出信號(hào)電壓:通常大于2.0v;檢測(cè)距離:常用熱釋電紅外傳感器檢測(cè)距離約為610m；水平角度:約為120°；工作溫度范圍:1040。熱釋電紅外傳感器電路如圖3.3所示。rsy2 y1r1 r2 c2 c1 r3 r4 q2npnq1fet圖3.3 熱釋電紅外傳感器電路本設(shè)計(jì)所用的熱釋傳感器

17、就采用雙探測(cè)元的結(jié)構(gòu)。在vcc電源端利用c2和r1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型三極管的放大，外加反相器使輸入單片機(jī)的電信號(hào)為低電平。2、單片機(jī)控制電路單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3.4所示。cpu(運(yùn)算器)（控制器）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ramp0p2程序存儲(chǔ)器4kb flash rom看門狗定時(shí)器p1串行口定時(shí)器/計(jì)數(shù)器16位 2個(gè)中斷系統(tǒng)p3特殊功能寄存器（sfr）圖3.4 at89s52單片機(jī)的片內(nèi)硬件組成結(jié)構(gòu)單片機(jī)就是在一片半導(dǎo)體硅片上集成了中央處理單元、存儲(chǔ)器、并行i/o口

18、、串行i/o口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘電路及系統(tǒng)總線的微型計(jì)算機(jī)。(1)片內(nèi)各部件功能cpu(微處理器) ：at89s52單片機(jī)中有1個(gè)8位的cpu，與通用的cpu基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，此外還有面向控制的位處理功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）：片內(nèi)為128b，片外最多可外擴(kuò)64kb。片內(nèi)128b的ram以高速ram的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，可以加快的單片機(jī)運(yùn)行的速度，而且這種結(jié)構(gòu)的ram還可以降低功耗。程序存儲(chǔ)器（flash rom）：它用來(lái)存儲(chǔ)程序。at89s52片內(nèi)集成4kb的flash存儲(chǔ)器，如果片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量不夠，片外最多可外擴(kuò)至64kb。中斷系統(tǒng) ：具有5

19、個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ：片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有4種工作方式。1個(gè)看門狗定時(shí)器wdt ：提供了當(dāng)cpu由于干擾使程序陷入死循環(huán)或跑飛狀態(tài)時(shí)而使程序恢復(fù)正常運(yùn)行的有效手段。串行口 ：1個(gè)全雙工的異步串行口，具有4種工作方式?？蛇M(jìn)行串行通信，擴(kuò)展并行i/o口，還可與多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)。p0口、p1口、p2口、p3口 ：4個(gè)8位并行i/o口。特殊功能寄存器（sfr） ：共有26個(gè)特殊功能寄存器，用于cpu對(duì)片內(nèi)個(gè)功能部件進(jìn)行管理、控制和監(jiān)視。特殊功能寄存器實(shí)際上是片內(nèi)各個(gè)功能部件的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，這些特殊功能寄存器映射在片內(nèi)ram區(qū)80hffh的地址

20、區(qū)間內(nèi)。目前at89s52單片機(jī)多采用40個(gè)引腳的雙列直插封裝方式，如圖3.5所示。圖3.5 at89s52雙列直插封裝方式的引腳(2)引腳功能vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的

21、8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流。p3口也可作為at89s52的一些特殊功能口，如表3-2所示。表3-2 p3口的第二功能定義引腳第二功能說(shuō)明p3.0rxd串行數(shù)據(jù)輸入口p3.1txd串行數(shù)據(jù)輸出口p3.2int0外部中斷0入口p3.3int1外部中斷1

22、入口p3.4t0定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)輸入p3.5t1定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)輸入p3.6wr外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通輸入p3.7rd外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 (3)單片機(jī)工作過(guò)程平時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平通過(guò)p1.7端口輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警。3、時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路如圖3.6所示。圖3.6 時(shí)鐘電路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

23、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，本系統(tǒng)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。4、電源電路電源電路如圖3.7所示。圖3.7 電源電路該電路由橋式整流器u1、濾波電容和集成穩(wěn)壓塊7805組成。其工作原理為220v交流電經(jīng)變壓器降壓后由次級(jí)線圈輸出后電壓降為9v的交流電，然后經(jīng)過(guò)橋式電路整流后成為波動(dòng)的直流電源，經(jīng)過(guò)高低通濾波后，輸入集成電壓穩(wěn)壓器7805，輸出+5v（±5%）直流電壓，提供給單片機(jī)應(yīng)用系

24、統(tǒng)。該電路經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等特點(diǎn)。5、復(fù)位電路復(fù)位電路如圖3.8所示。圖3.8 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需給at89s52的復(fù)位引腳rst加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可以使at89s52復(fù)位。本系統(tǒng)復(fù)位電路采用按鍵手動(dòng)復(fù)位的電平復(fù)位方式，是通過(guò)rst端經(jīng)電阻與電源相連來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用12mhz時(shí)，電容c3的經(jīng)典取值為10µf，電阻r4的經(jīng)典取值為1k。當(dāng)按鍵按兩次，即在rst加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平后，紅外傳感器就可以復(fù)位，表現(xiàn)在為正常狀態(tài)，即綠色的led燈開(kāi)始亮，蜂鳴器停止鳴叫，紅色的led燈滅。6、聲光報(bào)警電路

25、和手動(dòng)復(fù)位電路報(bào)警電路和復(fù)位電路如圖3.9所示。圖3.9 聲光報(bào)警電路和手動(dòng)復(fù)位電路用一個(gè)電阻和一個(gè)發(fā)光二極管連到rxd引腳上，用一個(gè)speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的txd引腳上，構(gòu)成聲光報(bào)警電路。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。當(dāng)txd引腳被置成高電平后， 蜂鳴器發(fā)出聲音，同時(shí)起到報(bào)警作用。當(dāng)按下按鍵s2實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位功能。3.3軟件設(shè)計(jì)程序編寫對(duì)話框如圖3.10所示。先打開(kāi)keil軟件，點(diǎn)擊file，在下拉菜單中選擇new，就出現(xiàn)程序編寫對(duì)話框，即可以在新建的對(duì)話框中編寫程序。3.10 程序編寫對(duì)話框keilc51是美國(guó)keil software公司

26、出品的51系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì).keil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。如果使用c語(yǔ)言編程,keil軟件是最好的選擇，即使不使用c語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其有方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具。1、主程序設(shè)計(jì)程序是若干指令的有序集合，單片機(jī)的運(yùn)行就是執(zhí)行這一指令序列的過(guò)程。要想使單片機(jī)工作，必須編寫出正確的程序。本系

27、統(tǒng)采用at89s52匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。主程序工作流程圖如圖3.11所示。系統(tǒng)初始化聲光報(bào)警結(jié)束檢測(cè)外部有無(wú)信號(hào)輸入聲光報(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)結(jié)束ynnyyn圖3.11 主程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到外部熱釋電傳感器送來(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。第一，要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行端口分配。輸入端口有p1.7和p3.2，p1.7是檢測(cè)紅外信號(hào)輸入的端口，p3.2是外部中斷0的端口，即有手動(dòng)按鍵時(shí)信號(hào)通過(guò)此端口輸入。輸出端口有p1.2，p3.0和p3.1，p1.2接綠色led，當(dāng)系統(tǒng)處

28、于正常狀態(tài)時(shí)，綠色指示燈亮，信號(hào)通過(guò)p1.2輸出；p3.0接紅色led，當(dāng)有紅外信號(hào)時(shí)，紅色led燈亮，控制紅色led燈的信號(hào)通過(guò)p3.0輸出。第二，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化設(shè)置，即系統(tǒng)處于正常工作的狀態(tài)，此時(shí)綠色指示燈亮，根據(jù)硬件電路連接原理，需要將引腳p1.2清零；通過(guò)設(shè)置p3.0和p3.1接口,使紅色指示燈熄滅，蜂鳴器不發(fā)出警報(bào)；此外，還需要設(shè)置中斷允許寄存器ie，保證允許外部中斷0。第三，單片機(jī)開(kāi)始工作過(guò)程，通過(guò)控制轉(zhuǎn)移類指令檢測(cè)是否有紅外信號(hào)輸入，如果有信號(hào)輸入，則系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)，并持續(xù)10s，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：設(shè)置定時(shí)器t0為50ms定時(shí)器，處于工作方式1，并且需要一個(gè)循環(huán)程序段，將5

29、0ms定時(shí)器循環(huán)20次，達(dá)到報(bào)警持續(xù)10s的要求。如果沒(méi)有紅外信號(hào)輸入，則一直檢測(cè)，直到有信號(hào)輸入。在報(bào)警階段，需要設(shè)計(jì)中斷服務(wù)子程序，檢測(cè)是否有中斷信號(hào)輸入，即外部手工輸入停止報(bào)警的信號(hào)，如果有，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序停止報(bào)警。中斷服務(wù)子程序包括以下內(nèi)容：現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、關(guān)中斷和開(kāi)中斷、中斷處理和中斷返回。第四，報(bào)警結(jié)束單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位。只需給單片機(jī)的復(fù)位引腳rst加上大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平即可。單片機(jī)又恢復(fù)正常狀態(tài)，繼續(xù)下一輪檢測(cè)。實(shí)現(xiàn)程序如下：主程序org 0000h ljmp main org 0003h ljmp pint0 org 0200hmain: mov ie,#81h ;c

30、pu開(kāi)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 p1.7,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 p1.7,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 ajmp lpdelay:mov r1,0aahld2: mov r2,0bbhld1: nop djnz r2,ld1 djnz r1,ld2 ret ala

31、rm: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 p3.0cpl p3.1 ;10s鐘定時(shí) mov 51h,#0c8h ;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 th0,#3ch setb tr0 ;啟動(dòng)t0l2: jbc tf0,l1 ;查詢計(jì)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

32、示燈亮 ljmp lp ;循環(huán)繼續(xù)工作here: sjmp here2、中斷程序設(shè)計(jì)中斷服務(wù)程序流程圖如圖3.12所示。中斷源發(fā)出中斷申請(qǐng)關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)int0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3.12 手工按鍵停止報(bào)警中斷服務(wù)程序流程圖中斷程序?qū)崿F(xiàn)的功能是當(dāng)聲光報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警而未到10s時(shí)，手動(dòng)輸入一個(gè)電平就能使報(bào)警結(jié)束。需要設(shè)計(jì)中斷服務(wù)子程序，檢測(cè)是否有中斷信號(hào)輸入，即外部手工輸入停止報(bào)警的信號(hào)，如果有，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序停止報(bào)警。中斷服務(wù)子程序包括以下內(nèi)容：現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、關(guān)中斷和開(kāi)中斷、中斷處理和中斷返回。中斷子程序如下：中斷服務(wù)程序pint0: clr ex0 ;外

33、部中斷服務(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，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 end3.4系統(tǒng)仿真protues軟件是英國(guó)labcenter electronics公司出版的eda工具軟件。它不僅具有其它eda工具軟件的仿真功

34、能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。proteus是世界上著名的eda工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、pcb設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。在編譯方面，它也支持iar、keil和mplab等多種編譯。將各個(gè)單元電路連成符合要求的系統(tǒng)整體原理圖，并和keil聯(lián)機(jī)進(jìn)行仿真，仿真成功，當(dāng)熱釋電紅外傳感器檢測(cè)的紅外光譜時(shí)，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，紅色led燈點(diǎn)亮，并持續(xù)10s，如果在10s內(nèi)按下按鍵s2，可以手動(dòng)解除警報(bào)。系統(tǒng)仿真圖見(jiàn)附件

35、7.2。3.5系統(tǒng)制作首先，安裝元器件。把元器件插到與原理圖對(duì)應(yīng)的地方，在安裝元器件時(shí)，要先裝較矮的導(dǎo)線或組件，如：跳線、二極管、電阻器等。在放置電容的時(shí)候，一定要注意其極性不能接反，長(zhǎng)腳為正極，短腳為負(fù)極；接電阻時(shí)，電阻引線必需折成直角，電阻器要平貼電路板，色碼電阻器應(yīng)由上而下或由左而右排列。除此之外，這次用的板子是萬(wàn)能板，是兩個(gè)孔連在一起的。在安裝時(shí)要注意元器件的排列順序，否則焊接時(shí)會(huì)很麻煩。其次，焊接。進(jìn)行焊接時(shí)，要注意盡量不要虛焊，或者把銅片焊掉。再者，燒程序。燒程序的過(guò)程很簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)軟件和一個(gè)機(jī)器就可以了。最后就是調(diào)試了，要仔細(xì)觀察一下，板上是否存在問(wèn)題，看是不是有明顯的裂痕，

36、有無(wú)短路、開(kāi)路的現(xiàn)象。如果有必要的話，可以檢查一下電源跟地線之間的電阻是否足夠大。然后接上電源看紅外報(bào)警器能否工作，如果還是不能工作，就要用萬(wàn)用表測(cè)量是否有短路或者斷路的現(xiàn)象，如果有，要把斷路的地方進(jìn)行再次焊接，直到調(diào)試成功。4. 結(jié)果與結(jié)論4.1結(jié)果經(jīng)過(guò)硬件部分、軟件部分、系統(tǒng)仿真、實(shí)物制作四個(gè)環(huán)節(jié)，最終完成了紅外報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠完成對(duì)人體紅外線感知并報(bào)警的功能，具體效果見(jiàn)附錄。4.2結(jié)論本設(shè)計(jì)研究了一種基于單片機(jī)技術(shù)的防盜報(bào)警器。該防盜報(bào)警器通過(guò)以at89s52單片機(jī)為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，它能夠以非接觸方式探測(cè)出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)輸出，同時(shí)能有

37、效的抑制人體輻射波長(zhǎng)以外的紅外光線與可見(jiàn)光的干擾。平時(shí)傳感器輸出低電平，當(dāng)有人在探測(cè)區(qū)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號(hào)處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)就是使用戶能夠操作簡(jiǎn)單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報(bào)率低。隨著現(xiàn)代人們安全意識(shí)的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用。5. 收獲與致謝6. 參考文獻(xiàn)1張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，2010.52陳堂敏. 劉煥平主編.單片機(jī)原理與應(yīng)用.北京:北京理工大學(xué)出版社,2007.3李華.mcs-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.85邱關(guān)源，羅先覺(jué).電路 (第五版) m.北京：高等教育出版社，2006.036童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京：高等教育出版社，2005.17林志琦.基于proteus的單片機(jī)可視化軟硬件仿真m.北京：北京航空航天大學(xué)出版20