基于單片機(jī)的紅外報警器的設(shè)計

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

2、制電路啟動聲光報警并顯示報警次數(shù)。此外，用戶還可以設(shè)定報警時間并手動解除報警。1.3設(shè)計方法該設(shè)計以AT89C51單片機(jī)為核心，由時鐘電路、復(fù)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(shù)顯示電路和中斷報警電路共同組成報警系統(tǒng)。系統(tǒng)具有顯示報警次數(shù)，設(shè)定報警時間，手動解除報警的功能。2設(shè)計方案及原理2.1設(shè)計方案簡述該設(shè)計使用AT89C51單片機(jī)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(shù)碼管顯示報警次數(shù)，采用蜂鳴器和紅色發(fā)光二極管實現(xiàn)聲光報警，手動解除報警功能由單片機(jī)外部中斷實現(xiàn)，報警時間由單片機(jī)部定時器實現(xiàn)。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(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)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(shù)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(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭的場效應(yīng)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(shè)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(jīng)信號處理而輸出電壓信號。2.4系統(tǒng)組成框圖從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下構(gòu)造：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖1總體設(shè)計框圖所示：圖1 總體設(shè)計框圖

5、處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)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(guān)，翻開門限閥門送出TTL 電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)，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。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動聲光報警設(shè)備完成相應(yīng)動作。聲光報警10s鐘后由定時器實現(xiàn)自動消除報警,也可手動解除報警。3硬件設(shè)計3.1總體設(shè)計思路本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個局部。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路構(gòu)造可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警器、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

6、息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。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。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段。3.2系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明在本設(shè)計中用到如下器件： AT89C51芯片、熱釋電紅外線傳感器、LED數(shù)碼管、發(fā)光二極管、按鍵、開關(guān)、蜂鳴器等。其中D6是正常工作指示燈，D1D5起報警指示作用，當(dāng)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(shè)有2個按鍵，S1鍵作為手動解除報警鍵, S2鍵作為電路復(fù)位鍵。K1作為報警時間選擇開關(guān)。4軟件設(shè)計4.1軟件分析報警計時是報警器系統(tǒng)設(shè)計的核心，用來完成報警時間的設(shè)定功能。在設(shè)計中，采用AT89C51的部定時器與軟件計數(shù)器相結(jié)合的方法。用外部中斷0實現(xiàn)手動解除報警功能。部定時器T0定時時間設(shè)為50ms，循環(huán)20次獲得1s的基準(zhǔn)時間，然后通過改變循環(huán)次數(shù)設(shè)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(jī)的紅外線防盜報警器設(shè)計的源程序如附錄所示。5系統(tǒng)仿真及

8、實際調(diào)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(dǎo)入51單片機(jī)中，然后進(jìn)展仿真。其仿真圖如圖4、圖5所示。圖4 仿真運(yùn)行截圖圖5報警時的仿真截圖6總結(jié)這次課設(shè)最大的收獲是學(xué)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(xiàn)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(jī)課程，將所學(xué)的單片機(jī)知識運(yùn)用到實踐當(dāng)中，進(jìn)一步加深了知識的理解。此外，借本次課程設(shè)計的時機(jī)，我還了解了熱釋電傳感器，豐富了自己的知識。在設(shè)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(jié)到一點(diǎn)就是我們要有足夠的耐心，足夠的細(xì)心，足夠的分析問題、解決問題的能力，才能不斷地進(jìn)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(yīng)保存成.asm文件，用C語言編寫的程序另存為時應(yīng)保存成.c文件。初次使用Proteus感到有點(diǎn)無從下手，所以在繪制電路圖時才發(fā)現(xiàn)無法找到所需要電子元器件，最后在網(wǎng)上搜到電子元器件的中英文對照表后才得以順利進(jìn)展。參考文獻(xiàn)1 王思明,金敏,鑫等單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計M.:科學(xué)，2021.52 廣弟.單片機(jī)根底M.航空航天大學(xué),2001.08.3 王毓銀,數(shù)字電路邏輯設(shè)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(shù)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(shè)有就轉(zhuǎn)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(shù)碼管段碼表DB 5BH,4FHDB 66H,6DHDB

12、7DH,07HDB 7FH,6FHMOV 50H,*14H ;1S循環(huán)次數(shù)JNB P1.3,L7JNB P1.4,L8L7: MOV 51H,*05HAJMP L9L8:MOV 51H,*0AH;10秒循環(huán)次數(shù)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(shù)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