單片機電子二班1315212017江璐課設報告

1、 單片機實驗課程設計 題 目： 人體紅外感應自動門 姓 名： 江 璐 班 級： 電子信息工程2班 學 號： 1315212017 指導老師： 戴在平老師 時 間： 20151206 目 錄一：摘要3二: 正文3（一）系統(tǒng)設計3（二）單元電路設計4（三）軟件設計7（四）硬件調(diào)試9（五）結論9三心得體會9四參考文獻 10五附錄 10（一）總體原理圖設計 10（二）PCB 圖 10（三）程序源代碼 11一：摘要隨著現(xiàn)在社會的發(fā)展，時代進步，高新技術的快速融入，人們的生活發(fā)生了巨大的改變，隨著國民科技水平的提高，自動門的應用也越來越廣泛，已成為銀行、賓館、超市、大型建筑等現(xiàn)代建筑所必備的，隨著國家對節(jié)

2、能減排的深化，自動控制開關越來越得到青睞。自動門控制系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器做敏感元件，檢測人體的運動，達到有人進出門時自動開啟和關閉門的目的。熱釋電紅外傳感器的控制電路制作簡單、成本低、實用、可靠性好、性能比較穩(wěn)定，靈敏度高。設計包括硬件和軟件設計兩個部分。硬件部分包括單片機控制模塊、紅外探頭模塊、驅(qū)動執(zhí)行報警模塊、LED控制模塊等部分組成。處理器采用51系列單片機STC89C52，程序使用C語言編寫。二: 正文（一）系統(tǒng)設計本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外線傳感器，它的制作簡單、成本低，安裝比較方便，而且性能比較穩(wěn)定、靈敏度高、安全可靠。為了探測移動人體，通常使用雙元件型熱釋電紅外線傳感器，在這種傳

3、感器內(nèi)部，兩個靈敏元件反相連接，當人體靜止時兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動時，兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為0，從而達到了探測移動人體的目的。該設計包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊化分為數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、報警等模塊。電路結構可劃分為：熱釋電紅外傳感器、蜂鳴器、單片機控制電路、LED指示燈組成。處理器采用51系列單片機STC89C52。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，送出TTL電平至STC89C52單片機。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號，單片機報警器有兩種模式，一種緊急報警模式，另一種

4、布防報警模式。三個LED指示燈，當有人靠近時報警紅色發(fā)光二極管閃爍，否則熄滅;綠色用做布防指示燈;黃色傳感器信號指示燈（有信號就亮，否則滅）。按下布防鍵，系統(tǒng)計時30秒進入布防狀態(tài)（此時綠色的燈閃爍），30秒后系統(tǒng)進入布防狀態(tài)（此時綠色的亮長亮），此時當有人靠近時，紅外熱釋電傳感器信號輸送給單片機，單片機接收到信號馬上報警，對應的自動門打開。.當遇到特殊情況時，按下緊急報警鍵，自動門打開。電路總原理圖如圖1所示：圖1 總體設計框圖（二）單元電路設計1.紅外感應部分本次設計是采用一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器（HC-SR501），是直接在淘寶買的模塊。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的

5、窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為710-um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器，本傳感器是整個系統(tǒng)的關鍵，只有本傳感器才能感應到人體紅外線。菲涅耳透鏡片相當于熱釋感應傳感器的“眼鏡”，它和人的眼睛一樣的作用，配用得當與否直接影響到使用的功效，它的作用是有效的將探測到空間的紅外線集中到傳感器上，菲涅耳透鏡根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場，視場越多，控制越嚴密。 使用的信號采集處理模塊是BISS0001芯片，BISS0001 由運算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定

6、時器、封鎖時間定時器即參考電壓等構成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐罚且豢顐鞲行盘柼幚砑呻娐?，只要熱釋感應器把紅外線接收到信號傳輸?shù)紹ISS0001里進行信號處理，它本身靜態(tài)電流極小，工作電壓在3V5V之間，當工作電壓為5V時輸出的驅(qū)動電流為10mA。配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構成被動式熱釋電紅外傳感器，廣泛用于安防，自控等一些領域，它是有16個管腳組成的一種集成塊。如圖2所示為BISS000集成芯片的內(nèi)部框圖。圖3所示為由BISS000集成芯片的外圍電路圖組成的信號處理模塊。 圖2 BISS0001內(nèi)部框圖 圖3 BISS000的外圍電路圖 本電路是將人體輻射的紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。?/p>

7、釋紅外感應2腳輸入到前置放大器OP1進行放大，然后由C4耦合給運算放大器OP2進行第二級放大。再經(jīng)過電壓比較器COP1和COP2構成雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號去啟動延時時間定時器輸出信號在經(jīng)過R3進入單片機部分進行處理。延時周期可通過R12來調(diào)節(jié)輸出，在延時時間內(nèi)只要Vs發(fā)生上跳變，Vo就會從Vs上跳變時刻起繼續(xù)延長一個周期，而電路中的電容為了能夠更好的控制了芯片內(nèi)的定時器，若Vs一直保持為高電平，這樣就可以通過P10傳輸?shù)絾纹瑱C內(nèi)進行下一步處理。而根據(jù)不同的距離要求來調(diào)節(jié)R13，最大可以調(diào)節(jié)到7米左右。圖中BISS0001中1腳用跳線連連接住一個接高電平后，在延時時間段內(nèi)如果有人體在

8、其感應范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才將高電平變?yōu)榈碗娖?，本電路設計就是可觸發(fā)方式。2. 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)包括單片機、復位電路、時鐘電路構成。 STC89C52 單片機的工作電壓范圍：4V-5.5V,所以通常給單片機外界5V直流電源。連接方式為單片機中的40腳VCC接正極5V，而20腳VSS接電源地端。復位電路就是確定單片機的工作起始狀態(tài)，完成單片機的啟動過程。單片機接通電源時產(chǎn)生復位信號，完成單片機啟動確定單片機起始工作狀態(tài)。當單片機系統(tǒng)在運行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行。 時鐘電路就是振蕩電路，向單片機提供一個

9、正弦波信號作為基準。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。圖4 單片機最小系統(tǒng)3.按鍵控制電路 本電路的設計就是為了控制電路中布防和緊急狀態(tài)下不同的工作形式，當按下布防按鍵后， 30秒后進入監(jiān)控狀態(tài)，當有人靠近時，熱釋紅外感應到信號，傳回給單片機，單片機馬上進行報警，自動門打開，感應不到時自動門關閉。當遇到特殊緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。如圖5所示。 圖5按鍵部分 圖6 指示燈和報警電路4.指示燈和報警電路在單片機的I/O 里會輸出高低電平,在P20、P21和P22分別接上LED指示燈而P23接上蜂鳴器而蜂鳴器外接個8550的三

10、極管起到開關作用，當三極管達到飽和狀態(tài)下就驅(qū)動了蜂鳴器工作了。當有人靠近時黃燈亮，蜂鳴器響并且紅燈亮對應的自動門打開。 （三）軟件設計1.主程序工作流程圖開始布防按鍵按下倒計時結束30秒倒計時開始檢測到有無信號蜂鳴器報警，發(fā)光二級管閃爍緊急按鍵按下YYN 蜂鳴器報警，自動門打開結束 圖7 主程序工作流程圖2. 報警判斷程序 檢測到脈沖信號后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，持續(xù)報警,然后程序開始循環(huán)工作。/*紅外報警處理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) /報警red = red; /紅燈報警beep =

11、beep; /蜂鳴器報警if(flag_bufang_en = 1) /準備開始布防green = green; /綠燈閃 if(flag_bufang = 1) /確認布防green = 0; /如果延時布防成功 綠燈長亮if(hw = 1) /紅外有輸出flag_alarm = 1;（四）硬件調(diào)試1.目測單片機應用系統(tǒng)電路全部手工焊接在洞洞板上，因此對每一個焊點都要進行仔細的檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等。2.萬用表測試 先用萬用表復核目測中認為可疑的連線或接點，查看它們的通斷狀態(tài)是否與設計規(guī)定相符，再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。3.加電檢查 當系統(tǒng)加電時，首先檢查所有插

12、座或器件引腳的電源端是否有符合要求的電壓值，接地端電壓值是否接近零，接固定電平的引腳端是否電平正確。4.聯(lián)機檢查 在對硬件電路調(diào)試過程中，還遇到了不少問題，第一次把所有的元件都焊上去后，都準備調(diào)試了，才發(fā)現(xiàn)正負電源的插針離得太近了，不容易接電源，本不該犯的錯誤，這些都是由于自己的粗心大意造成的，所以說，做任何事情都必需經(jīng)過“三思而后行”，來不得半點的馬虎，否則浪費了時間和精力。（五）結論人體紅外線感應自動門有兩種報警模式，一種緊急報警模式，另一種布防報警模式。三個LED指示燈，當有報警時紅色發(fā)光二極管閃爍報警，自動門打開，否則熄滅;綠色用做布防指示燈;黃色傳感器信號指示燈（有信號就亮，否則滅）

13、。按下布防鍵，系統(tǒng)計時30秒進入布防狀態(tài)（此時綠色的燈閃爍），30秒后系統(tǒng)進入布防狀態(tài)（此時綠色的亮長亮），此時當有人靠近時，紅外熱釋電傳感器信號輸送給單片機，單片機接收到信號馬上報警。當遇到特殊情況時，按下緊急報警鍵，系統(tǒng)馬上報警，自動門打開。3 心得體會在這次的課程設計中，自己學習到了很多以前沒有沒有經(jīng)歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨立思考能力，進一步提高了自己在實際設計過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問題的存在，并有待進一步學習和發(fā)展，讓自己在未來的工作和學習之中更快的適應和提高自己。四參考

14、文獻 1.胡萍.串口通信的紅外報警器的研制J.計算機與現(xiàn)代化，2010（10）：15-16.2.時德鋼等.基于串口通信的紅外報警器的研究J.計算機測量與控制，2009,10（7）：480-482.五附錄（一）總體原理圖設計（二）PCB圖（三）程序源代碼#include /調(diào)用單片機頭文件#define uchar unsigned char /無符號字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int /無符號整型 宏定義變量范圍065535#define key_io P1uchar key_can;/ 紅外熱釋電平時為0 有輸出為1sbit beep = P23

15、; /蜂鳴器定義sbit red = P22; /紅色發(fā)光二極管定義sbit green = P21; /綠色發(fā)光二極管定義sbit yellow = P20; /黃色發(fā)光二極管定義sbit hw = P13; /紅外熱釋傳感器定義bit flag_300ms = 0;/*獨立按鍵處理函數(shù)*/ void key()static uchar key_new = 0,key_old = 0,key_value = 0;if(key_new = 0) /按鍵松開if(key_io & 0x07) = 0x07)key_value +;else key_value = 0;if(key_value =

16、 5) /按鍵松開松手檢測key_value = 0;key_new = 1;/按鍵松開后進入等待按鍵狀態(tài)else if(key_io & 0x07) != 0x07) /按鍵按下key_value +;else key_value =0;if(key_value = 5)/按鍵按下消抖key_value = 0;key_new = 0; /按鍵松開后進入等待松開按鍵狀態(tài)key_can = 20;if(key_new = 0) & (key_old = 1)switch(key_io & 0x07)case 0x06: key_can = 1; break; /得到按鍵值 case 0x05:

17、 key_can = 2; break; /得到按鍵值 case 0x03: key_can = 3; break; /得到按鍵值 key_old = key_new; /*定時器0初始化程序*/void time_init() EA = 1; /開總中斷TMOD = 0X01; /定時器0工作方式1ET0 = 1; /開定時器0中斷 TR0 = 1; /允許定時器0定時uchar flag_alarm ; /報警標志位uchar flag_bufang ; /布防標志位uchar flag_bufang_en ; /布防標志位使能uint flag_value; /用做定時器的變量/*紅外報

18、警處理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) /報警red = red; /紅燈報警beep = beep; /蜂鳴器報警if(flag_bufang_en = 1) /準備開始布防green = green; /綠燈閃 if(flag_bufang = 1) /確認布防green = 0; /如果延時布防成功 綠燈長亮if(hw = 1) /紅外有輸出flag_alarm = 1;/*對應不同按鍵處理*/ void key_with()if(key_can = 1) /按鍵緊急報警flag_alarm = 1; /報警標志位 ; if(key_can