基于單片機(jī)室內(nèi)防盜智能控制系統(tǒng)

1、牢此陰燃和能拎制系統(tǒng)第1章緒論隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的II益發(fā)展，防盜成了人們?cè)絹碓疥P(guān)心的問題：鐵門鐵窗等亡 經(jīng)不能給人們帶來人多的安全感，補(bǔ)會(huì)對(duì)報(bào)警器材的需求H益迫如 解能防盜系 統(tǒng)，是以保障安全為口的建立起來的技術(shù)防范系統(tǒng)。他包括以現(xiàn)代物理和電了技 術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)侵進(jìn)入破壞行為、產(chǎn)生聲光報(bào)警陽(yáng)嚇罪犯以及提醒值班人員采取恰J 的防范描施。窣內(nèi)防盜智能控制系統(tǒng)作為一種新型的電子防盜設(shè)備廣泛應(yīng)用丁家庭住宅 區(qū)?？谇笆卸纤鶕碛械募彝ル娮臃辣I報(bào)警器,只能用于單一的住宅,不利丁統(tǒng) 管理，而且也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很有必要對(duì)家庭電防盜 器進(jìn)一步完善和提高。這是種以于虹片機(jī)信號(hào)處理技術(shù)的防盜檢測(cè)器的軟砌

2、件設(shè)計(jì)方法。應(yīng)用該 方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在反應(yīng)速度、謀報(bào)率、漏報(bào)率以及抗干擾能力方面都具自較好性 能。本系統(tǒng)利用熱釋電紅外傳感器的紅外輻射與紅外探測(cè)的原理，設(shè)計(jì)的新型探 測(cè)器,測(cè)量范圍廣，響應(yīng)速度快，靈繳度高,抗干擾能力強(qiáng),安全?？?。并采用 單片機(jī)89C51作為人體探測(cè)系統(tǒng)的核心，以熱釋電紅外線為數(shù)據(jù)釆集部件，經(jīng)過 比較放大Z后，輸入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷及處理。Y檢測(cè)到有被測(cè)物體進(jìn)入測(cè)址 范圍時(shí)，系統(tǒng)白動(dòng)發(fā)出蘆光報(bào)警信出 等待 段延遲時(shí)間厲口動(dòng)消除報(bào)警信 并可手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)。當(dāng)有主人在家系統(tǒng)無需報(bào)警時(shí),可開啟樓道燈控制系統(tǒng), 即傳感器探測(cè)到育人經(jīng)過時(shí)照明燈亮，等待段延遲時(shí)間后口動(dòng)熄滅，并可千動(dòng)來 控

3、制延遲時(shí)間的長(zhǎng)短。系統(tǒng)的另外-個(gè)功能是檢測(cè)人數(shù)及最人容雖人數(shù)控制，半 探測(cè)頭探測(cè)到冇人經(jīng)過時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)數(shù)加并川以通過鍵盤控制最人容屯人 數(shù)，如果探測(cè)到的人數(shù)超過最人容雖人數(shù)時(shí)則發(fā)出自動(dòng)報(bào)警信號(hào)，并通過LED顯 示檢測(cè)到的人數(shù)打股大容戢報(bào)警人數(shù)，系統(tǒng)使用單片機(jī)© PC機(jī)通倍原理，把采集 到的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)統(tǒng)處理。1前言隨看社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很人的 提為，人們私有財(cái)產(chǎn)也不斷地增多，因而也對(duì)防盜描施提岀了新的要求。從現(xiàn)代人們住宅發(fā)展的趨勢(shì)來看，現(xiàn)代人們住宅丄要是向群體花園式住宅區(qū)發(fā) 展，向高空中發(fā)展，一般祁是一個(gè)住宅區(qū)有兒棟至兒十棟以上，但H前市

4、而上所 擁仃的家庭電子防盜報(bào)警器，只能用于單一的住宅單元，不利于統(tǒng)一管理，而口 也不能滿足現(xiàn)代住宅區(qū)的發(fā)展要求，所以很冇必要對(duì)家庭電J"防盜報(bào)警益進(jìn)步 完善和提高。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)的家庭式電了防盜系統(tǒng)。它在 以前的防盜器慕礎(chǔ)上進(jìn)行了很人的改進(jìn)，不但對(duì)以用于單一的住宅區(qū)，也對(duì)以規(guī) 模川丁比較大規(guī)模住宅區(qū)的防盜系統(tǒng)，它的丁作性能好，不易出現(xiàn)不報(bào)和誤報(bào)現(xiàn) 彖，安全可靠。不僅如此，它使用了單片機(jī)做信號(hào)處理器，這樣有利于與計(jì)算機(jī) 和連接，利用計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理,使整個(gè)小區(qū)的住戶基本情況、資料等在計(jì)算機(jī)內(nèi) 存儲(chǔ)起來，方便來訪人的查詢和保安人員的統(tǒng)一管理。H前市面上裝備主要有

5、壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮 光觸發(fā)認(rèn)防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這兒種比較常見的報(bào)警器都存在.些缺點(diǎn):（一）壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器由于壓力板式安裝在墊子內(nèi),卅主機(jī)停止匸作，主 人心家走動(dòng)時(shí)，都很容易失報(bào)和誤報(bào)，H可養(yǎng)性低。（一）開關(guān)式電子防盜報(bào)警器 一般只有一個(gè)定點(diǎn),有效范圍小,而且各種開關(guān)也易壞,失報(bào)和誤報(bào)率就高,不 可靠。（三）遮光式觸發(fā)防盜報(bào)警器在曼到太陽(yáng)光照射就會(huì)引起謀報(bào)，同時(shí)如果由 丁風(fēng)吹窗帝的擺動(dòng)等遮住了光也會(huì)引起浜報(bào)，所以這種報(bào)警器的可靠性也不高。 再者，就閉路監(jiān)控電路防盜系統(tǒng)而言：它的安裝線路復(fù)雜，而且技術(shù)要求比較高, 價(jià)格也比較昂貴，不利于廣泛利用。綜合以上

6、報(bào)警器的不足，木系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡(jiǎn)單、成木 低，安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定,抗干擾能力強(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)。同時(shí)它的信號(hào)經(jīng)過甲片機(jī)系統(tǒng)處理 后利于跟pc機(jī)通信,便于多用戶統(tǒng)管理。第2章應(yīng)用元件的介紹2熱釋電人體紅外傳感器2. 1熱釋電傳感器的紅外輻射與紅外探測(cè)的原理結(jié)構(gòu)熱釋電傳感器是利用紅外輻射與紅外測(cè)溫的原理來探測(cè)的，紅外測(cè)溫屈非接觸 式測(cè)溫,是測(cè)溫技術(shù)中的主要手段，其特點(diǎn)是測(cè)溫范圍廣，響應(yīng)速度快和不明顯 破壞被測(cè)対彖溫度場(chǎng)，因而廣泛應(yīng)用于王業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等領(lǐng)域。非接觸紅外測(cè)溫有以下兒點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)量不干擾被測(cè)溫場(chǎng)，不影響

7、溫場(chǎng)分如，從而具仃較高的測(cè)溫準(zhǔn)確度。（2）測(cè)溫范圍寬。（3）探測(cè)器的響應(yīng)時(shí)間短,反應(yīng)速度快,易于快速與動(dòng)態(tài)測(cè)量。（4）不必接觸被測(cè)物體，操作方便。（5）可以確定微小目標(biāo)的溫度。非接觸測(cè)溫技術(shù)的意義是顯而易見的。隨著工農(nóng)業(yè)、國(guó)防織業(yè)、醫(yī)學(xué)的發(fā)展, 對(duì)溫度測(cè)竝越來越迫切。在某些場(chǎng)合,溫度測(cè)量逐步上升為主要才盾，引起了乞 方面的普遍重視。通常將電磁波譜間隔在0. 761000u m的區(qū)域稱為紅外光譜區(qū),紅外傳感器是 一種新型的傳感器，能夠探測(cè)物體軸射的紅外線。熱秤電元件的丁作廉理是城丁熱秤電效應(yīng)，即在強(qiáng)電介質(zhì)溫度變化AP的口 然極化的存存，此時(shí)傳感器仃電信號(hào)輸出，品體的這種性質(zhì)被稱為熱釋電極或熱 釋

8、電效應(yīng)。有些熱釋電晶體，他們的I發(fā)極化力向能川外電場(chǎng)來改變，這些晶體稱作熱 粋電鐵電體。例如：LiTaO2（tn酸的、BaTi O2（tt酸狽）和TGS （硫酸？ 等。為了使傳感器能夠氏期穩(wěn)朮地工作,提高棗敏度，增強(qiáng)抗T擾能力，這里選 用了 TGS晶體制作的雙型探測(cè)器2. 2紅外測(cè)溫原理紅外測(cè)溫是通過探測(cè)物體農(nóng)ilu發(fā)射的能雖來測(cè)量其溫度,由物理7對(duì)知，處 J：絕対溫度（-273.15D以上的任何物體，都要釋放熱能，而紅外輻射溫度計(jì)測(cè) 量其中與溫度有關(guān)波長(zhǎng)范用內(nèi)的熱能,并將其轉(zhuǎn)換打溫度成比例的電信號(hào),山此 測(cè)出其溫度。據(jù)斯蒂芬一波茲處常數(shù)，絕對(duì)黑體H溫度t丁打輻射能Z間的關(guān)系為：其中:。為蒂芬

9、一波茲曼常數(shù),其值為5.6697X1（）12w/cm2 , k4為黑體的溫 度；氏為黑體輻射能。實(shí)際中人多數(shù)物體為非黑體，其熱輻射公式為：E=e Eo其屮：E為物體在一定溫度下的輻射能力；Eo為與E在同一溫度下的黑體輻 射能力；£為黑疫系數(shù)，表示物體的發(fā)射能力接近黑休的情況，其值在01之間。由（2可知,任何物體只要溫度不是絕對(duì)零度都不斷地發(fā)射紅外輻射, 物體的溫度越島，輻射的功率就越人，只要知道物體的溫度和它的比轎射率，就 可算出它所發(fā)射的輻射功率。所以如果能暈岀物休的輻射功率，則可確丘它的溫 度。2. 3熱釋紅外傳感器的結(jié)構(gòu)紅外探測(cè)器是紅外熱釋傳感器的取耍紹成部分。它可以分成熱釋電

10、探測(cè)器 和光子探測(cè)器兩大類:其中,熱釋電探測(cè)器是電效應(yīng)匸作的探測(cè)器,其響應(yīng)速度 雖不如光子型，但由于它可在室溫下使用、光譜響應(yīng)寬、工作頻率寬，靈敏度與 波氏無關(guān)，I大I此其應(yīng)用領(lǐng)域廣，容易使用。常用的熱釋電探測(cè)器如：LiToO?（鉗酸 鋰）探測(cè)器、BaTi 02（鈦酸狽）探測(cè)器和TGS （硫酸三甘聯(lián)）探測(cè)器等。圖1熱釋電傳感器的結(jié)構(gòu)圖如圖1為熱釋電紅外傳感 器的結(jié)構(gòu)圖、電路圖。傳感器的 敏感元為PZT,在上下兩面做1二 電極，并衣表面加層黑色氧化 膜以捉拓工轉(zhuǎn)化效率。它的等效 電路是-個(gè)在負(fù)載電阻上井聯(lián)一 個(gè)電容的電流發(fā)牛器，肚輸出陰 抗極高，而輸出電壓信兮乂極其 微弱，故在管內(nèi)附有JFET及

11、厚膜 電阻,以達(dá)到阻抗變口的。在管 殼的頂部設(shè)有慮光鏡（T0 5 J'-J 裝）。牢此防誡秤能拎制系統(tǒng)熱奢電體的自發(fā)極化強(qiáng)度打溫度仃關(guān)。隨看溫度升乩n發(fā)極化強(qiáng)度下降。 溫度升高到Tc時(shí)，白極化消失，此溫度稱為居里溫度。溫度超過居里溫度，鐵電 體發(fā)牛變化，從極化品體變?yōu)榫畼O化晶體，極化強(qiáng)度變?yōu)榱?。山j(luò)：ii發(fā)極化，在對(duì)極化軸相垂血的品體兩外表而上岀現(xiàn)正負(fù)極化強(qiáng)度。但 是這些佃束縛電荷常常被品體內(nèi)部或外部的電荷所中和，因而顯不不出來。因此 不能在靜態(tài)條件下測(cè)罠自發(fā)極化,但是自由電荷和面束縛電荷所需的時(shí)間很長(zhǎng), I大I晶體白發(fā)極化的弛豫時(shí)間很短，約1O-2S, M此半晶體經(jīng)受定頻率的溫度變化

12、 時(shí)其體內(nèi)的自由電荷和外部雜散電荷便來不及中和變化著的面束縛電荷，因此可 在動(dòng)態(tài)條件下測(cè)量自發(fā)極化。如果在熱釋電晶體沿極化軸的端 而裝上電極，那么|'|發(fā)極化在電極上 感應(yīng)的電荷-1:為： Q二A匕當(dāng)紅外輻射照射時(shí),熱釋電晶體 溫度升禹，自發(fā)極化電品體溫度升 高,自發(fā)極化強(qiáng)度降低，因此電極表 而上感應(yīng)電荷減少，這相當(dāng)尸'釋放” 了一部分電荷，因此稱之為熱釋電現(xiàn) 圖2熱釋電億感器的電路連接彖。如圖2所示的電路連接負(fù)載，則在紅外輻射時(shí)，就有電流流過負(fù)載經(jīng) 放大后成為輸岀信號(hào)。若沒仃經(jīng)過調(diào)制的紅外輻射熱釋電品體，使溫度升高到一個(gè)新的平衡值，那 么電極表面的感應(yīng)電荷也變化到新的平衡值,

13、不再“釋放”電荷，也就不再輸出 信號(hào)。因此,熱釋電探測(cè)器與其他熱釋探測(cè)器不同,它只存在溫度升降的過程中 才有信號(hào)輸出。所以利用熱釋電探測(cè)器探測(cè)的紅外輻射必須經(jīng)過調(diào)制。如果用調(diào)制頻率為f的紅外線照射熱釋電晶體，則晶體的溫度h發(fā)極化強(qiáng)度 (Ps)及其引起的面束縛作電荷密度均以頻率f作周期變化。如果1/f小于自由電 荷中和血束縛電荷所需耍的吋間，那么在垂遼J- P.的晶體的兩個(gè)端UuZl'Hj就會(huì)產(chǎn) 牛開路電壓。如果用負(fù)載電陽(yáng)Rg把兩個(gè)電極連接起來，就會(huì)仃熱釋電電流h通過 負(fù)載。熱釋電晶體白發(fā)極化強(qiáng)度隨溫度變化，使電極表面感應(yīng)電荷發(fā)生變化，其等效電路如圖3所示。=APd(W)電流源的電流強(qiáng)度

14、為I初:式中:卩自發(fā)極化強(qiáng)度對(duì)溫度變化率，稱為熱釋電系數(shù)，圖3傳感器等效電路圖2. 4菲涅爾透鏡口前人體驗(yàn)知系統(tǒng)中的光調(diào)制器般都采用多元陣列式菲涅爾透鏡，它起到 紅外輻對(duì)收集器和調(diào)制器的雙幣作川。熱釋電傳感器只有與菲涅爾透鏡配合使川 才能發(fā)揮最人作用。加裝菲沖爾透鏡町使傳感器的探測(cè)半徑從不足2m提山到金少 8（n范圍。菲涅爾透鏡實(shí)際是-個(gè)透鏡組,每個(gè)單元般都只有個(gè)不大的視場(chǎng), 且相鄰的視場(chǎng)既不連續(xù)，也不交叉,都相隔一個(gè)盲區(qū)（如圖4所示）。這樣，當(dāng)人 體在裝有菲涅爾透鏡的傳感器監(jiān)控范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),人體輻射的紅外線通過菲涅爾 透鏡傳到傳感器上,形成個(gè)不斷交替變化的育區(qū)和亮區(qū),使得敏感單元的溫度 不斷

15、變化，傳感器從而輸出信號(hào)，或者說，人體亦監(jiān)控范用內(nèi)活動(dòng)時(shí)，進(jìn)人一個(gè) 視場(chǎng)后，又走出這個(gè)視場(chǎng)，再進(jìn)人另一視場(chǎng)對(duì)傳感器而育，相當(dāng)于一會(huì)兒看到人, 一會(huì)兒乂看不到人，人體的紅外線輻射不斷改變傳感器的溫度，使之冇-個(gè)乂 - 個(gè)相應(yīng)的電倍號(hào)。圖4菲涅爾透鏡外形圖菲涅爾透鏡不僅可以形成殼區(qū)和廳區(qū)， 而口還仃聚保作用，其焦距一般右】5cm人右 菲涅爾透鏡 般由聚乙烯塑料片制成，呈乳 白色半透明狀。需要說明的是:在每次接通電源時(shí)，傳感 器要有兒秒到I兒秒的“預(yù)熱”吋間，在這 段時(shí)期內(nèi)該傳感器不起作用。牢此陰燃和能拎制系統(tǒng)第3章總體電路設(shè)計(jì)31系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成如圖5所示。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制卞丁作的。設(shè)置在

16、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)測(cè)雖放人電路、比較電路 送至門限開關(guān),打開門限閥門送岀下TTL電平至89C51單片機(jī)在單片機(jī)內(nèi),經(jīng)軟 件査詢，統(tǒng)計(jì)平均及識(shí)別判決等壞肖實(shí)時(shí)發(fā)岀人侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。駁動(dòng)電路 將控制信號(hào)放人并推動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)備完成。相應(yīng)動(dòng)作，半報(bào)警延遲段時(shí)間后自 動(dòng)解除，也可人匚手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)。然后通過LED顯示報(bào)警次數(shù)。同時(shí)，還可把 整個(gè)系統(tǒng)變?yōu)殚T動(dòng)開關(guān)燈系統(tǒng)右主人時(shí)，可用丁動(dòng)解除報(bào)警功能，并口可以 開啟開關(guān)燈執(zhí)彳丁電路，在探測(cè)頭感應(yīng)到有人時(shí)執(zhí)彳亍電路執(zhí)行開燈。同時(shí)系統(tǒng)還可以 使用在一些大型的公共場(chǎng)合,作為檢測(cè)人數(shù)個(gè)數(shù)和人數(shù)的最大容量控制。紅外探頭比較放

17、大電路聲光. 報(bào)警執(zhí)行. 電路門限 電路驅(qū)動(dòng) 電路LED 顯示89C51圖5總體設(shè)計(jì)框圖如卜圖6為系統(tǒng)總體電路圖丄(1(WD$2JKTOW呻 2 b < d c I YMJ MM2 舫W4Rmw 円6 ffl"rajmiril R2IXflR3wR24nR5P"PW即PllPUPUPMPW換PUTOPUKDrstwrIHRCMHweTOG®D<IT；trL4: 一Jfr-代xgjr" 一 ay-mll 2 、 d c 1 Ih Ab.s=JIrLAt-iw<yu%3. 2單片機(jī)系統(tǒng)本系統(tǒng)采用了 89C51,由P3. 4進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并通

18、過P0傳輸數(shù)據(jù)到LED顯示,同時(shí)用P2. 2P2. 7進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描控制。鍵盤通過P1. 3和P1.4控制最大報(bào) 警人數(shù)。如圖7所示。艮pPPPU陽(yáng)c朋膠HPKXTKI)F22MlFUegn空HJRJFU嗆5?FI3>«PMWM5.U4FMiD3>W3哇峠Cffi釣：0Q:昨$fi/1f/i/K'【&: WY穴:MVL.or T- 廠in-n口石L:打L1EO» IHol:G叫a 叫:0-:口如m ?<?圖7單片機(jī)系統(tǒng)的電路圖3. 3熱釋電傳感器的基本電路分析及設(shè)計(jì)3. 3.1高低通放大器IC1使川廉價(jià)的通川四運(yùn)放LH324,川其屮兩個(gè)運(yùn)放組

19、成高、低通放人器。按 圖«所示參數(shù)計(jì)算得到，第一級(jí)放人增益為:Av,=R6/R4=220,笫二級(jí)放人增益為:A， ?=R10/R9=270,總放人増益為:Av=220X 270=59400=95. 5dB°我們知道，在運(yùn)算放人 電路中，放人倍數(shù)般不宜取的太人，否則容易引起輸出端波形失真H導(dǎo)致電路白 激振蕩。故將R6改為200 k Q,將R10改為1HQ,此時(shí)的總增益為/v=20X 100二2000二66dB,比較符合實(shí)際應(yīng)用，能保證電路工作可靠。宰內(nèi)陰燃秒能拎制系統(tǒng)3. 3.2電壓比較器LM324另外兩個(gè)運(yùn)放組成電壓比較檢測(cè)窗口,由R3、R5和R7、R8將高、低 通放大器的

20、腳和腳均設(shè)置為l/2Vcc,即2.5V。當(dāng)紅外傳感器檢測(cè)到人體的活 動(dòng)，其產(chǎn)生的微弱迫壓信號(hào)經(jīng)過放大，傳送到LM324的(1叭(13)腳時(shí)，用示波器可以檢 測(cè)到峰值約為5丫的止咬波，那么無論是佇號(hào)的止半周還是負(fù)半周，悶個(gè)比較器中必 有一個(gè)輸出為低電平，使1C2的腳由高電平跳成低電平,以便控制延時(shí)電路工作。 而X紅外傳感器沒有檢測(cè)到人活動(dòng)時(shí)，由靜態(tài)電路可知，該3V直流信號(hào)同時(shí)加到 LM324的(1。)、(13)腳,乂知道R11、R12、R13將窗口電圧上、F限設(shè)置為2. 8V和2. 2V, 即腳偏置為2. 8V,Q0腳偏置為2. 2V。此時(shí),電壓比較器輸出端、(14)均為低電平; 而IC2的腳原

21、來經(jīng)R14上拉電阻設(shè)置為高電平，則VDK VD2都導(dǎo)通，將IC2的 腳鉗位成低電平。在圖8電路中，E555為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，腳一 H仃下附沿脈沖觸發(fā)，則定時(shí)器 就工作，腳就輸岀窩電平。若沒仔檢測(cè)到人體活動(dòng)，而末端能輸出高電平,駁動(dòng)后 級(jí)的繼電器等電路單兀T作，電路工作屈不1L常，為了避免電路謀動(dòng)作對(duì)原電路 進(jìn)行了修改。電壓比較器部分修改后的電路如圖9所示。將兩個(gè)極管倒個(gè)方向,在其后 加一個(gè)刃咲1極管,以它的輸出來控制延時(shí)電路。靜態(tài)時(shí),LM324的、(14)均為低 電平,開關(guān)管截止,IC2的腳仍為高電平,延時(shí)電路不工作。當(dāng)紅外傳感器檢測(cè) 到人的活動(dòng),在輸入信號(hào)的正半周時(shí),腳的電平高于腳所加的2.

22、2V比較電壓, 下比較黠市(腳輸出低電平，訕2截止；此時(shí)rh于W)腳電平高于腳，比較器輸出 高電平,VD1導(dǎo)通，其高電平使得開關(guān)管飽和導(dǎo)通,將IC2的腳拉成低電平,致 使延時(shí)電路T作。在信號(hào)負(fù)半周時(shí)，：、下比較器輸出電平剛好相反，即腳輸 出低電平,(M)腳輸出高電平,VD2導(dǎo)通?？梢?只要傳感器檢測(cè)到人體活動(dòng)，無論 是信號(hào)的止半周述是負(fù)半周，兩個(gè)比較器屮必有一個(gè)輸出為高電平,通過開關(guān) 極管從而控制延時(shí)電路工作。牢此防誡秤能拎制系統(tǒng)3. 3. 3開關(guān)電路如圖9所示，在比較器后加上開關(guān)管2N3904,整個(gè)電路不但工作可靠，且輸出 電流人，能驅(qū)動(dòng)丿ri級(jí)的執(zhí)行電器I】作，3.3.4延時(shí)電路延時(shí)電路I

23、C2使用單時(shí)基電路NE555,延時(shí)時(shí)間t =1.1R16XC86O s °其作用 W：:。一是為自己離開檢測(cè)區(qū)時(shí)提供一段非報(bào)警延遲時(shí)間;二是在自己進(jìn)入檢測(cè) 區(qū)后提供關(guān)斷檢測(cè)器所需的時(shí)間。延時(shí)電路工作時(shí)，輸出的高電平或接通報(bào)警器電 源進(jìn)行報(bào)警。同時(shí)使繼電器吸合。繼電器1作丿J控制較人的繼電器以接通電燈。 3. 4執(zhí)行電路如圖10所示,當(dāng)傳感器在無觸發(fā)信號(hào)輸入的靜態(tài)時(shí)保持低電平，半有檢測(cè)信號(hào) 時(shí)，比較器偷出一個(gè)島電平，經(jīng)過施密特觸發(fā)器變?yōu)榈碗娖絹碛|發(fā)后級(jí)的555延遲 電路，延遲電路后的三極管飽和導(dǎo)通，發(fā)射極變?yōu)楦唠娖?，繼電器動(dòng)作，常開丿I咲吸 合，照明燈接通電源后亮。3. 5鍵盤控制電路

24、設(shè)計(jì)木系統(tǒng)中鍵盤控制卞要是對(duì)最大容罠報(bào)警人數(shù)進(jìn)行設(shè)置，系統(tǒng)的初始化對(duì)最 大容呆報(bào)警人數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，所以外部鍵盤按鈕只需川兩個(gè)按鍵分別進(jìn)行加減設(shè) 置。鍵盤按鈕與單片機(jī)的接口電路如圖11：31lvWI>19XI18X2RF5FT9II11W j>m TV) TlP1.0 PI Pl.2 Pl.3PL4Pl.5 Pl.6 Pl.7383736S534333221222324252627281716n ®301110390 17-34567 lAlAlAlAllli HHHHHHnHo I 2 3 4 s- 6 7 P2P2P2.P2P2P2.P2P289C51圖11鍵盤按鈕打單

25、片機(jī)的接I I電路鍵盤電路中每個(gè)按鈕都是一個(gè)常開開關(guān)電路,當(dāng)按鈕未被按卜時(shí)，P13P14 II輸入為尚電平，“I按鈕按下時(shí).P1.O-P1.3II輸入為低電平。通殆的按鈕所用 開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，半機(jī)械觸林?jǐn)嚅_、閉合時(shí)，電壓信號(hào)波形如圖12所示。由 于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用,個(gè)按鈕開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通,在斷開時(shí) 夜不會(huì)一下子斷開。因而在斷開與閉合的瞬間均伴隨有一連吊的抖動(dòng)如圖12所 示。抖動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)短由按鈕的機(jī)械特性決定，一般為510msa按鈕的穩(wěn)定閉合時(shí) 間的K短則是山操作人M的按鍵動(dòng)作所決尢的，般為零點(diǎn)兒秒至數(shù)秒。鍵按下圖12按鍵時(shí)的抖動(dòng)鍵抖動(dòng)會(huì)引起次按鍵渓讀多次，為了確保CPL対鍵

26、的次閉合僅作次處理，必須去除鍵抖動(dòng)，在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)取鍵狀態(tài)，并口.必須判別到鍵釋放穩(wěn)定施抖動(dòng)的方法。3. 6 LED路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器斗要冇發(fā)光：極管顯不器，簡(jiǎn)稱LED (Light Emitting Diode),近年也有配置CRT顯示器的。LED顯示器價(jià)廉、配置靈活，與 單片機(jī)接口方便；后者對(duì)進(jìn)行圖形顯示，但接口較復(fù)雜，止本也較尚。木系統(tǒng)只需顯示數(shù)字，不需要顯示圖形，I大I此選JULED顯示器。在單片機(jī)中通常使用七段LED,構(gòu)成字型“8”，另外還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二 極管以顯示數(shù)字、符號(hào)及小數(shù)點(diǎn),這種顯示器有共陰和共陽(yáng)兩種,如圖13所示。圖13 LED數(shù)碼管本系統(tǒng)采用了共陰極

27、的LED,陰極連在起的稱為共陰極顯小器。位顯不器 由八個(gè)發(fā)光二極管組成，其中七個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆畫色一g,另 一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光:極管上施加-定的正向電壓時(shí)，該 段筆畫即亮；不加電爪則喑。為了保護(hù)備段LED不被損壞，需外加限流電阻。共陰極七段LED顯示數(shù)字0-F、文字、符號(hào)及小數(shù)點(diǎn)的編碼(d段為故低位， dp點(diǎn)為最高位)如表1所示。表1共陰七段LED顯示字型編碼表顯示字符共陰極段選碼顯示字符共陰極段選碼03FHC3911106HD5EH25B1IE791134FHF71H466HP73H561)11U3EI167DHr31H707Hy6EI1牢此防誡秤能拎

28、制系統(tǒng)8 7FH8.FFH9 6FH“滅”（黑）0011A7711.B7CHLED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。木系統(tǒng)采用了 LED動(dòng)態(tài)顯示方式，在多位LED顯示時(shí),為了簡(jiǎn)化電路，降低成本, 將所有位的段選線并聯(lián)在-起,有一個(gè)8位I/O 口控制。而共陰公共端分別由相 應(yīng)的I/O線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。圖14所示為6位氏陰極LED動(dòng)態(tài)顯不接 口電路。圖M LED動(dòng)態(tài)顯示接口電路由于所有6位段選線皆由一個(gè)I/O口控制，因此,在每一瞬間,6位LED會(huì)顯示 相同的字符。要想毎位顯示不同的字符，就必須采川掃描力法輪流點(diǎn)亮齊位LED, 即在每-瞬間只使某位顯示字符。在此瞬間,段選控制I/O口輸出

29、相應(yīng)字符段選 碼（7熨碼），而位選則控制I/O口在該顯小位送入選通電平（因?yàn)楸鞠到y(tǒng)選川典 陰LED,故伏I送低電平）,以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位分時(shí)顯示 該位應(yīng)昭示字符。段選碼、位選碼毎送入 次后應(yīng)延時(shí)Ims來等待數(shù)碼管響hv., W 人眼的視覺暫留時(shí)間為0. ls（lOOms）,所以每位顯示的間隔不能超過20ms,并保持 延時(shí)一段時(shí)間，以造成視覺暫留效果，給人看上去毎個(gè)數(shù)碼管總在亮。第4章軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)控制電路采用89C5I。主要實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的檢測(cè)并計(jì)數(shù)，報(bào)警，鍵盤設(shè)遲 最人容量報(bào)警人數(shù)速度，泉獷人數(shù)及址人容量報(bào)警人數(shù)。顯著特點(diǎn)是用軟件簡(jiǎn)便 實(shí)現(xiàn)某些鎖件功能。本系統(tǒng)使川單片機(jī)匯編

30、語(yǔ)言編程。通過分析木系統(tǒng)的功能耍求，系統(tǒng)程序?qū)?以劃分為以下兒個(gè)模塊來丐：數(shù)拯采蕖、鍵盤控制、報(bào)警和顯示等子函數(shù)。本系統(tǒng)的程序巧妙地利用單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器TO來計(jì)時(shí),每50ms中斷 -次，并川該值為基準(zhǔn)來計(jì)算時(shí)間；系統(tǒng)檢測(cè)到人體的信兮經(jīng)過比較放人Z后得 到標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)，然后輸入單片機(jī)的INTO端口，使用外部中斷的方式進(jìn)行計(jì)算。 4. 1主控程序主控程序主要是利用單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器TO對(duì)所采集到的脈沖數(shù)進(jìn)行累加, 并存放于RAM的40H中，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后昭示所采集到的人數(shù)。如圖15為指控程 序的流程圖。圖15生控程序流程圖牢此陰燃和能拎制系統(tǒng)4. 2鍵盤掃描程序在按卜某個(gè)按鍵皿 被按按鍵的

31、橫片總公有輕微的扌斗動(dòng)，這種抖動(dòng)經(jīng)常會(huì) 持續(xù)10ms左右時(shí)間。因此,CPU在按鍵抖動(dòng)期間掃描鍵盤必然會(huì)得到錯(cuò)誤的行值 和列值,最好的辦法是使CPU在檢測(cè)到有按下時(shí)延遲20ms再進(jìn)行掃描。如圖16 為鍵盤掃描流程圖。圖16鍵盤控制稈序流稈圖4. 3動(dòng)態(tài)顯示程序設(shè)計(jì)顯不器的掃描，每隔L25 ms輪流點(diǎn)亮-位顯示器，對(duì)每 位顯示器來說 每隔6. 25 ms點(diǎn)亮次，點(diǎn)亮的時(shí)間為1. 25 ms。本系統(tǒng)中有六位顯示器,在89C51 屮設(shè)程有六個(gè)顯示緩沖單元，分別放耗六位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。并通過P2.2P2.7 對(duì)LED進(jìn)疔控制。如圖17為顯示程序流程圖圖15主掖皿序流M圖圖17動(dòng)態(tài)顯小程存流程圖牢此防誡

32、秤能拎制系統(tǒng)4.4系統(tǒng)的總程序具體程序如卜一：0RG00001ISJMP MAINORG 003011MAIN： BA0J1XGLED EQU PL 5MOVRO, #32HMOV40H, HOOHMOVTMOD, #04HMOVT110, #00HMOVT10, #00HMOVTCON, #10HKEY：MOV4011, T10OKLPl, #1811MOVA, PlPUSH ADELAY： MOV R6, #2611DI： MOV R2, #OAH ACALL DISD2： DJNZ R2, D2 DJNZ R6, DI POP A.JB ACC. 4, JB1 LCALL DELJB A

33、CC. 4, JB1 LCALL POEJBl： JB ACC. 3, JB2 LCALL DELJB ACC. 3, JB2 LCALL P1FJB2： LCALL BlJIAO SJMP KEYDEL: MOV R4,#49HDIO: MOV R3,#50HD20: DJNZ R3,D20DJNZ R4, DIO RET；上限;實(shí)人數(shù)點(diǎn)數(shù)器初期化;調(diào)入計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù);上限加減調(diào)用顯示;上限比較報(bào)警POF: INC R0RETP1F: DEC RORETBTJIAO: PUSH AMOV A, ROCJE A, 4011, Bl JIAO 1BIJIA01:JC BAOJINGJXC BUBAO

34、JIXGRETBAOJING:CLR BAOJINGLED RETBLBAOJING:SETB BAOJINGLEDRETDIS : fOVA, 4OHMOVB, #64HDIVABMOVP2, #ODF11MOVDPTR ,#TABMOVC A理ATPTRMOVPO, AACALL T1MOVA, #OAHXCHA,BDIVABMOVP2, #OBF1IMOVDPTR , #TABMOVC A, ©A+DPTRMOVP0,AACAI± T1MOVP2, #7FHXCHA,BMOVDPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOVPO, AACALL T1MOVA, ROM

35、OVB, #64HDIVABMOVP2, #OFBHMOVDPTR, #TABMOVC A, ATPTRMOVEO>AACALL T1MOVA, #OA11XCHA,BDIVABMOVP2, #0F7HMOVDPTR,#TABMOVCA, 0A+DPTRMOV PO,AMOV P2, UOEFHXCH A, BMOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTRMOV PO,AACALL T1RETT1:MOV R5, 0111DEI:MOV Rl,30FFHDE2:DJXZ RI, DE2DJNZ R5, DEIRETPUSH 0111PUSH 05HPUSH 0011TAB: DB

36、3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 7DH, ODH, 07H, 7FH, 6FHPOP OOHPOP 0511POP 01HEND第5章系統(tǒng)的測(cè)試分析5. 1測(cè)試設(shè)備秒表：梢度0.0Is卷尺：粘度0.01m量角器5. 2測(cè)試方法1首先讓電路正常匸作，把熱釋紅外傳感器放在一疋的位寛，使人休從遠(yuǎn)處 逐漸靠近探測(cè)頭，可測(cè)到的故大范圍。2在距離探測(cè)頭設(shè)定的距離，間隔-定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)被測(cè)物,可測(cè)出傳感器的 最小反應(yīng)時(shí)間。3把探測(cè)頭蠱于-定的筒度時(shí)，被測(cè)物出垂山最小的跖離往兩邊逐漸擴(kuò)人跆 離，測(cè)出傳感器最大測(cè)量角度。4. 把不同的物體放入熱釋紅外傳感器的探測(cè)范圍,可知什么物體可干擾傳感器的測(cè)

37、量。牢此防誡秤能拎制系統(tǒng)5. 3功能測(cè)試1. 本系統(tǒng)可測(cè)量最大范圍為5.7米,最大角度為58°。2. 出檢測(cè)到被測(cè)物體時(shí)，系統(tǒng)可以產(chǎn)牛聲光報(bào)能，并可使用于動(dòng)鍵盤解除報(bào) 警信號(hào)。3. 可用鍵盤設(shè)置JJ大容昴的報(bào)警人數(shù)，U檢測(cè)到的人數(shù)超過垠大的容罠人數(shù) 吋產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。4. 刊用LED實(shí)時(shí)昭示所測(cè)人數(shù)的數(shù)昴和最大容員報(bào)警人數(shù)。5. 當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)執(zhí)行電路,有人經(jīng)過時(shí),常開開關(guān)電路會(huì)閉合，室燈變亮。5. 4指標(biāo)測(cè)試及結(jié)果分析1. 探測(cè)頭在離被測(cè)物一是的距離時(shí)，測(cè)量岀經(jīng)過探測(cè)頭測(cè)量范用的人數(shù)。如 表2所示。表2 定覽離的人數(shù)探測(cè)距離IlTl2m3m4m5m5. 5m6m經(jīng)過的人數(shù)303()303

38、0303030實(shí)測(cè)的人數(shù)35333()30302812由測(cè)量結(jié)果可知,系統(tǒng)的探測(cè)頭在距離被測(cè)物3m到5m的測(cè)量距離時(shí)，所測(cè) 人數(shù)旌確率最iSJo M為在熱釋傳感器反應(yīng)速度定的悄況下，被測(cè)物距離傳感器 距離越近時(shí),被測(cè)物停留在傳感器的探測(cè)時(shí)間就越長(zhǎng)，因此會(huì)產(chǎn)生誤判的情況。 反乙被測(cè)物跖離探測(cè)頭比較遠(yuǎn)時(shí)，由于外界環(huán)境的干擾町能會(huì)產(chǎn)半測(cè)屋不到的 情況。2. 在一定的探測(cè)距離處,毎間隔1秒經(jīng)過一人時(shí)，測(cè)量出經(jīng)過探測(cè)頭測(cè)量范 I科的人數(shù)。如表3所示。表3間隔一秒人數(shù)測(cè)量距離Im2m3m4m5m55 m6in經(jīng)過的人數(shù)20202020202020實(shí)測(cè)的人數(shù)818171514127由測(cè)量結(jié)果可知,系統(tǒng)在離被

39、測(cè)物距離為H1時(shí)，每間隔一 秒經(jīng)過一人時(shí)所I 6/1 Zr I 111HI、1V1 I/； 14-1 H . I rn n I . I 1.1/ l:hHU. ir：牢此陰燃和能拎制系統(tǒng)應(yīng)時(shí)間短，半傳感器還未能恢復(fù)測(cè)量狀態(tài)時(shí)被測(cè)物已經(jīng)通過。3.在-定的探測(cè)距離處,每間隔兩秒經(jīng)過-人時(shí),測(cè)量出經(jīng)過探測(cè)頭測(cè)量范 用的人數(shù)。如表4所示。表4間隔兩秒的人數(shù)測(cè)量距離Im2m3m4m5m5. 5ni6m經(jīng)過的人數(shù)20202020202020實(shí)測(cè)的人數(shù)2121202020188由以上測(cè)量結(jié)果可知,當(dāng)被測(cè)物出現(xiàn)的間隔時(shí)間比傳感器的反應(yīng)時(shí)問長(zhǎng)時(shí),測(cè) 量結(jié)果比較準(zhǔn)確°角度(A° )0。30&#

40、176;40°50°55。60°是占報(bào)警是是是是是沒表5傳感器探測(cè)角度范圍4.把傳感器置于離被測(cè)物高出15米的地方,然后 往兩邊逐漸擴(kuò)大距離，如圖18,測(cè)試系統(tǒng)是否報(bào)警。 如表5為所示。由以上所測(cè)結(jié)果所知I,被測(cè)物的最大測(cè)量角度在55度到60度之fnjo5當(dāng)不同的物體放入系統(tǒng)的被測(cè)范國(guó)時(shí)，可知什么物體可干擾傳感器的測(cè)量,并H測(cè)試系統(tǒng)繪否報(bào)警。如衣6所示。表6報(bào)警功能的測(cè)試進(jìn)入測(cè)量范附物體小狗發(fā)光電燈開啟的計(jì)算機(jī)小雞是否測(cè)到和報(bào)警是否否否由以11結(jié)論町知：由于小狗熱輻射的紅外線波長(zhǎng)與人體熱輻射的紅外波長(zhǎng)范 圍差不多,故可以探測(cè)到小狗。一些其他一些物體，即使是發(fā)光或發(fā)

41、熱,但由于他 們所發(fā)射的波長(zhǎng)與系統(tǒng)紅外探測(cè)器的接收波長(zhǎng)范圍不同，所以探測(cè)不到英他物體。6川黑紙把傳感器的探測(cè)頭包成只留鬥徑人約為0.5匣米的関孔，并調(diào)節(jié)使延遲時(shí)間為0.5s,把傳感器放宣冷一次只能通過一人的樓梯處，測(cè)暈經(jīng)過的人數(shù)。如表7所示。表7經(jīng)過人數(shù)測(cè)顯次數(shù)123實(shí)際經(jīng)過人數(shù)3()303()所測(cè)人數(shù)292829由結(jié)果分析可知:由于所放位置人流量較犬,并且在通過的人流中有些間隔時(shí) 間少于0.5s,所以會(huì)出現(xiàn)所測(cè)人數(shù)稍少于實(shí)際經(jīng)過人數(shù)。吏克服這一點(diǎn)應(yīng)把電路 延遲時(shí)間調(diào)到最小。第6章本設(shè)計(jì)的功能及使用環(huán)境6.1本設(shè)計(jì)的功能本設(shè)計(jì)的功能是由三部分組成：1. 室內(nèi)防盜報(bào)警功能。當(dāng)探測(cè)頭探測(cè)到人體時(shí),

42、發(fā)出聲光報(bào)警的信號(hào),等待 一段延遲時(shí)間后自動(dòng)消除報(bào)警信號(hào)，并可手動(dòng)解除報(bào)警信號(hào)。2. 樓宇燈開關(guān)功能。傳感器探測(cè)到有人經(jīng)過時(shí)，口動(dòng)接通電源，照明燈變亮, 等待一段延遲時(shí)間后口動(dòng)熄火，并可調(diào)節(jié)亮燈時(shí)的延遲時(shí)間。3. 檢測(cè)人數(shù)及址人容量人數(shù)控制。半探測(cè)頭探測(cè)到冇人經(jīng)過時(shí)，系統(tǒng)鬥2力計(jì) 數(shù)加-，并可以通過鍵盤控制最人容駅人數(shù)，如果探測(cè)到的人數(shù)超過故人容屋人 數(shù)時(shí)則發(fā)出自動(dòng)報(bào)警信號(hào)。6.2本設(shè)計(jì)使用環(huán)境由于本設(shè)計(jì)冇兒種不同的功能，不同的功能時(shí)應(yīng)在不同的壞境卜使用.以卜為 各功能特定的使用環(huán)境：I.室內(nèi)防盜報(bào)警器應(yīng)咬裝在室內(nèi)房間的進(jìn)出口處，而且應(yīng)在沒丄人在的時(shí)候開 川此功能，同時(shí)，為了避免產(chǎn)牛錯(cuò)報(bào)或謀報(bào)

43、的悄況，傳感器的探測(cè)頭還應(yīng)安裝在 離室外大約5米的地方。2使用樓宇燈開關(guān)功能時(shí)，傳感器的探測(cè)頭應(yīng)安裝在較少行人經(jīng)過的過道處, 并可按照過道的長(zhǎng)短手動(dòng)調(diào)節(jié)亮燈時(shí)的延遲時(shí)間。3. 在使用檢測(cè)人數(shù)及最人容雖人數(shù)控制的功能時(shí)，肯先要川黑紙把傳感器的探 測(cè)頭包成只留巴徑大約為（）.5厘米的岡孔。同時(shí)探測(cè)頭還應(yīng)安裝存一次只能通過一 人的過道處，I匕如一些大型場(chǎng)所的檢票處或是通關(guān)口。結(jié)論本論 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)：容易受各種熱源、光源干擾被動(dòng)紅外穿透力差，人體的紅外輻射容易被遮描，不易彼探頭接收。壞境溫度和人體溫度接近時(shí),探測(cè)和靈敏度明顯下降,有時(shí)造成短時(shí) 失靈?？垢蓴_性能： 防小動(dòng)物干擾：探測(cè)器安裝在推苻地使用高度,對(duì)探測(cè)范囤內(nèi)地面I 迪小動(dòng)物，一般不產(chǎn)生報(bào)警。 抗電磁干擾：探測(cè)器的抗電磁波干擾性能符合GB10408中4.6.1要求， 一般手機(jī)電磁干擾不會(huì)引起謀報(bào)。 抗燈光干擾：探測(cè)器在正常趙敏度的范闈內(nèi),受3米外H4鹵素?zé)敉高^ 玻璃照射，不產(chǎn)生報(bào)警。紅外線熱釋電傳感器對(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，而對(duì)