基于單片機的紅外報警器的設計

1、-微機原理與單片機系統課程設計評語：考勤10分守紀10分過程30分設計報告30分辯論20分總成績100分專 業(yè)：班 級：姓 名:學 號：指導教師：交通大學自動化與電氣工程學院2014 年 12 月31 日. z-基于51單片機的紅外防盜報警器的設計1設計說明1.1設計目的該設計以單片機AT89C51芯片為核心，加上必要的外圍電路，構成了一個基于單片機的紅外線防盜報警器。功能主要通過軟件編程來實現，降低了硬件電路的復雜性和制作本錢。此外，設計中所采用的紅外線是不可見光，有很強的隱蔽性和性，以滿足現代人們住宅防盜的需要。1.2設計要求該設計要求當熱釋電紅外線傳感器探測到人體輻射的紅外線時，單片機控

2、制電路啟動聲光報警并顯示報警次數。此外，用戶還可以設定報警時間并手動解除報警。1.3設計方法該設計以AT89C51單片機為核心，由時鐘電路、復位電路、外部觸發(fā)電路、報警時間選擇電路、聲光報警電路、報警次數顯示電路和中斷報警電路共同組成報警系統。系統具有顯示報警次數，設定報警時間，手動解除報警的功能。2設計方案及原理2.1設計方案簡述該設計使用AT89C51單片機芯片控制電路，通過熱釋電紅外傳感器采集外部觸發(fā)信號，采用7段LED數碼管顯示報警次數，采用蜂鳴器和紅色發(fā)光二極管實現聲光報警，手動解除報警功能由單片機外部中斷實現，報警時間由單片機部定時器實現。2.2 熱釋電紅外傳感器簡單介紹熱釋電紅外

3、線(PIR)傳感器是80年代開展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅動各種控制電路。2.3 PIR的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數制成的探測元件，在每個探測器裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭的場效應管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長為9-10um，而探測元

4、件的波長靈敏度的圍在0.2-20um圍幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長圍為7-10um，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。一旦人侵入探測區(qū)域，人體紅外輻射通過局部鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經信號處理而輸出電壓信號。2.4系統組成框圖從設計的要求來分析該設計須包含如下構造：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復位電路及相關的控制管理軟件組成；它們之間的構成框圖如圖1總體設計框圖所示：圖1 總體設計框圖

5、處理器采用51系列單片機AT89C51。整個系統是在系統軟件控制下工作的。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，送至門限開關，翻開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機。在單片機，經軟件查詢、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。驅動電路將控制信號放大并推動聲光報警設備完成相應動作。聲光報警10s鐘后由定時器實現自動消除報警,也可手動解除報警。3硬件設計3.1總體設計思路本設計包括硬件和軟件設計兩個局部。模塊劃分為數據采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路構造可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關的控制管理軟件組成。用戶終端完成信

6、息采集、處理、數據傳送、功能設定、本地報警等功能。就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元，所以此系統也是單片機應用系統的一種應用。單片機應用系統也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設備、以及外圍應用電路等組成的系統，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應用系統的研制過程包括總體設計、硬件設計、軟件設計等幾個階段。3.2系統硬件電路的選擇及說明在本設計中用到如下器件： AT89C51芯片、熱釋電紅外線傳感器、LED數碼管、發(fā)光二極管、按鍵、開關、蜂鳴器等。其中D6是正常工作指示燈，D1D5起報警指示作用，當R*D引腳置低電平時，D1D5亮紅燈開場報警，同樣，T*D引腳置高電平時

7、蜂鳴器開場工作。電路設有2個按鍵，S1鍵作為手動解除報警鍵, S2鍵作為電路復位鍵。K1作為報警時間選擇開關。4軟件設計4.1軟件分析報警計時是報警器系統設計的核心，用來完成報警時間的設定功能。在設計中，采用AT89C51的部定時器與軟件計數器相結合的方法。用外部中斷0實現手動解除報警功能。部定時器T0定時時間設為50ms，循環(huán)20次獲得1s的基準時間，然后通過改變循環(huán)次數設定不同的報警時間。4.2程序流程圖紅外線防盜報警器的中斷效勞程序流程圖如圖2所示。圖2中斷效勞程序流程圖主程序流程圖如圖3所示。圖3 主程序流程圖4.3源程序基于單片機的紅外線防盜報警器設計的源程序如附錄所示。5系統仿真及

8、實際調試在proteus中，找到各個元件，畫出仿真電路，并用Keil uVision3軟件生成.he*文件，把該文件導入51單片機中，然后進展仿真。其仿真圖如圖4、圖5所示。圖4 仿真運行截圖圖5報警時的仿真截圖6總結這次課設最大的收獲是學會使用Keil uVision3和Proteus軟件。使用Proteus感到很新奇，但在真正繪制電路圖時才發(fā)現自己平時積累太少，根本無法找到所需要電子元器件。本次單片機課程，將所學的單片機知識運用到實踐當中，進一步加深了知識的理解。此外，借本次課程設計的時機，我還了解了熱釋電傳感器，豐富了自己的知識。在設計的過程中，也遇到了許多問題，但是通過查資料，向別人請

9、教，最后得以解。歸結到一點就是我們要有足夠的耐心，足夠的細心，足夠的分析問題、解決問題的能力，才能不斷地進取，不斷地創(chuàng)新，不斷地充實。用匯編語言編寫的程序另存為時應保存成.asm文件，用C語言編寫的程序另存為時應保存成.c文件。初次使用Proteus感到有點無從下手，所以在繪制電路圖時才發(fā)現無法找到所需要電子元器件，最后在網上搜到電子元器件的中英文對照表后才得以順利進展。參考文獻1 王思明,金敏,鑫等單片機原理及應用系統設計M.:科學，2021.52 廣弟.單片機根底M.航空航天大學,2001.08.3 王毓銀,數字電路邏輯設計M,高等教育,2004.附錄源程序ORG 0000HLJMP MA

10、INORG 0003HLJMP DINT0ORG 0200H1.主程序MAIN：MOV R0,*00HMOV IE,*81H ;CPU開放中斷，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 ; 紅燈不亮CLR P3.1 ; 喇叭不響MOV P1,*0FFH ;使P1口全部置1 MOV P2,*00H ;P2口清零MOV A,*3FHMOV P2,A;數碼管初始化顯示0CLR P1.2 ;綠燈亮JCE: JNB P1.0,FD ;檢測外部觸發(fā)信號FD: ACALL DELAY ;延時消抖JNB P1.0,BAOJING ;再次

11、檢測外部觸發(fā)信號，假設有就轉入報警子程序 AJMP JCE2.消抖延時子程序DELAY: MOV R1,*0AAHLOD2: MOV R2,*0BBHLOD1: NOPDJNZ R2,LOD1DJNZ R1,LOD2RET3.聲光報警子程序BAOJING:SETB P1.2 ;開場聲光報警使正常工作指示燈熄滅MOV A,*00HINC R0CJNE R0,*10,LOPMOV R0,*00HLOP:MOV A,R0MOV DPTR,*TABMOVC A,A+DPTR;查段碼表MOV P2,A;送P2口顯示TAB:DB 3FH,06H; 數碼管段碼表DB 5BH,4FHDB 66H,6DHDB

12、7DH,07HDB 7FH,6FHMOV 50H,*14H ;1S循環(huán)次數JNB P1.3,L7JNB P1.4,L8L7: MOV 51H,*05HAJMP L9L8:MOV 51H,*0AH;10秒循環(huán)次數L9:MOV TMOD,*01H ;定時器T0，工作方式1MOV TL0,*0B0H ;置50ms定時初值MOV TH0,*3CHSETB TR0 ;啟動定時器T0L2: C TF0,L1 ;查詢記數溢出SJMP L2L1: CPL P3.0 ; 紅燈亮CPL P3.1 ;喇叭響MOV TL0 ,*0B0HMOV TH0, *3CHJNB P3.2,L10DJNZ 50H,L2CPL P3.0 CPL P3.1 MOV 50H,*14HDJNZ 51H,L2 ;未到10S繼續(xù)循環(huán)CLR P1.2 ;報警完畢，正常工作綠指示燈亮L10: SETB P