熱釋電紅外感應(yīng)報(bào)警器

1、熱釋電紅外感應(yīng)報(bào)警器光電信息132 姜星晨 1302062064摘要：現(xiàn)代科技快速進(jìn)步，社會(huì)飛速開展，高科技技術(shù)已經(jīng)在人民生活中普及，使人們生活有了很大進(jìn)步。人們也越來越重視自己財(cái)產(chǎn)的平安性，同時(shí)人身平安也是很重要的一方面。所以現(xiàn)在為了我們的人身平安和財(cái)產(chǎn)平安，防盜報(bào)警器廣泛的用于家庭之中。本文設(shè)計(jì)了利用熱釋電紅外傳感器進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)檢測到活動(dòng)的人體時(shí)可以報(bào)警的報(bào)警器。熱釋電紅外傳感器，它的制作簡易、原理易懂、本錢廉價(jià)、便于安裝，而且抵抗干擾的性能優(yōu)良，反響快速。硬件局部使用單片機(jī)控制模塊、紅外探頭模塊、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警模塊、LED控制模塊等器件。軟件局部采用51系列單片機(jī)STC89C52。關(guān)鍵詞：

2、熱釋電紅外傳感器;單片機(jī)STC89C52;紅外線目 錄1 設(shè)計(jì)背景12 設(shè)計(jì)任務(wù)分析13.系統(tǒng)概述14 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案1 4.1 硬件電路設(shè)計(jì)1 4.1.1 電源模塊2 4.1.2 紅外熱釋電模塊2 4.1.2.1 熱釋電傳感器2 4.1.2.2 菲涅耳透鏡2 4.1.2.3 BISS0001 芯片 3 4.1.2.4 信號采集處理模塊4 4.1.3 51 單片機(jī)模塊 4 4.1.3.1 單片機(jī) STC89C52 4 4.1.3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)4 4.1.4 按鍵控制電路5 4.1.5 報(bào)警模塊5 4.1.6 發(fā)光二極管狀態(tài)指示模塊6 4.2 總體原理圖設(shè)計(jì)6 4.3 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)7

3、4.3.1 主程序工作流程圖7 4.3.2 報(bào)警判斷程序7 4.3.3 程序的編寫 8 4.4 硬件調(diào)試及調(diào)試中遇到的問題 85 總結(jié)評價(jià) 8參考文獻(xiàn) 9附件一：實(shí)物圖 11附件二：程序源代碼 121 設(shè)計(jì)背景改革開放以來，中國的國民收入飛速提高，生活質(zhì)量節(jié)節(jié)攀升。人們的家中購置了許多價(jià)值不菲的東西，防盜就成為了一個(gè)不可無視的問題。許多家庭的防盜措施只停留在鎖上，防盜意識并不十分強(qiáng)。等到喪失了東西，才懊悔莫及。一次如何保護(hù)家庭的財(cái)產(chǎn)平安成為問題。報(bào)警系統(tǒng)可以在一定程度是遏制不法分子的盜竊行為。但是市場上的報(bào)警器多是為了重要的大型公司制作，真正的普通家庭不可能去購置這樣的報(bào)警系統(tǒng)。如果有價(jià)格更加

4、群眾，適合普通家庭使用的報(bào)警器，一定會(huì)受到廣闊群眾的歡送。由于人體可以發(fā)出紅外線，并且紅外線的探測技術(shù)已經(jīng)成熟，可以將其用于防盜等用途中。本設(shè)計(jì)就是運(yùn)用這個(gè)原理做的一個(gè)紅外防盜報(bào)警器。2 設(shè)計(jì)任務(wù)分析一 該設(shè)計(jì)由51單片機(jī)模塊、紅外熱釋電模塊、發(fā)光二極管狀態(tài)指示模塊、按鍵模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊和電源模塊組成。 二 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。當(dāng)需要開啟防盜報(bào)警器的時(shí)候，將布防鍵按下，報(bào)警器將會(huì)在黃燈和綠燈同時(shí)亮后進(jìn)入防盜狀態(tài)，報(bào)警器開始工作。如果有人靠近，人體發(fā)出的紅外線會(huì)被探測到，然后通過紅外探測器變成電信號，紅外熱釋電模塊將TTL電平傳給單片機(jī)，通過單片機(jī)處理，報(bào)警電路開始工作，紅色LED燈亮，蜂鳴器

5、報(bào)警。3.系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)運(yùn)用了熱釋電紅外線傳感器，它價(jià)格低廉，非常容易制作，并且小巧，不容易被發(fā)現(xiàn)，并且很穩(wěn)定，又耐用，反響靈敏，可以起到防盜報(bào)警的作用。 本設(shè)計(jì)使用雙元件型紅外線傳感器來探測活動(dòng)的人體。在傳感器內(nèi)部，兩個(gè)靈敏元件反向連接，當(dāng)人體不動(dòng)時(shí)，兩靈敏元件產(chǎn)生相同的偏振度，會(huì)抵消不做反響。但當(dāng)人體移動(dòng)時(shí)，極化程度不同，會(huì)產(chǎn)生輸出電壓，就會(huì)探測到移動(dòng)的人體。該設(shè)計(jì)由硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)局部構(gòu)成。有51單片機(jī)模塊、紅外熱釋電模塊、發(fā)光二極管狀態(tài)指示模塊、按鍵模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊和電源模塊。4 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案4.1 硬件電路設(shè)計(jì) 該設(shè)計(jì)的六個(gè)模塊的總體設(shè)計(jì)。電路總原理圖如圖4-1所示： 紅

6、外感應(yīng)模塊電源模塊 STC89C52 單片機(jī)電源開關(guān)LED指示燈報(bào)警電路按鍵控制模塊 圖4-1 總體設(shè)計(jì)框圖4.1.1 電源模塊本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)電壓需要4.5V左右，用干電池提供電力，構(gòu)成電源模塊，然后用導(dǎo)線連接至電源接口。另外，也可以用太陽能板，通過采集太陽能來提供電力。4.1.2 紅外熱釋電模塊4.1.2.1 熱釋電傳感器 熱釋電紅外傳感器一種新式高靈敏度探測元件。它不需要接觸，就可以檢測人體輻射紅外線，并且將紅外轉(zhuǎn)變成電信號。把電壓信號放大，可以用來控著各種電路，紅外傳感器的波長靈敏度的范圍是0.220um，人的紅外線輻射波長為910um。選取可通過波長為7-10um的濾光片，將其裝在傳感器

7、的頂端，用來探測人體的紅外線輻射情況，本系統(tǒng)可以感應(yīng)人體紅外線的只有本傳感器，所以傳感器是系統(tǒng)的核心。如圖4-2所示。 圖4-2熱釋感應(yīng)傳感器4.1.2.2 菲涅耳透鏡菲涅爾透鏡片像人的眼睛一樣，需要選擇適宜的才能到達(dá)預(yù)期的效果，所以選擇適宜的透鏡也很重要。菲涅爾鏡片可以將空間紅外聚焦到傳感器上檢測，菲涅爾鏡片具有不同的性能，不同的感應(yīng)距離，因此可以調(diào)整顯示器的位置，到達(dá)想要的效果。如圖4-3所示。 圖4-3 菲涅耳透鏡4.1.2.3 BISS0001芯片 圖4-4 BISS0001內(nèi)部框圖BISS0001芯片是傳感信號處理的集成電路，收集到信號，并且傳輸?shù)紹ISS0001里進(jìn)行分析，它工作電

8、壓在3V5V之間，有16個(gè)管腳。如圖4-4所示為框架圖，管腳功能說明見表1。表1 管腳功能說明引腳名稱I/O功能說明1AI可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)端口2VOO控制信號輸出端3RR1-輸出延遲時(shí)間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1-輸出延遲時(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，一般接0V8VRFI參考電壓及復(fù)位輸入端。9VCI禁止觸發(fā)端10IB-運(yùn)算放大器偏置電流端11VCC-工作電源正端，范圍為35V122OUTO第二級運(yùn)算放大器的輸出端口132IN-I第二級運(yùn)算放大器的反相輸入端口4.1.2.4 信號采集處理模塊 圖4-5信號處理模塊

9、圖4-6實(shí)物圖本電路可以將紅外信號變?yōu)殡娦盘栞敵觥Ｈ梭w發(fā)出的紅外線通過菲涅爾鏡片傳到熱釋電傳感器，熱釋電傳感器以電信號輸出到BISS0001進(jìn)行電信號的放大。信號的采集能適應(yīng)各種的距離，最大可以調(diào)到7米左右。4.1.3 51單片機(jī)模塊4.1.3.1 單片機(jī)STC89C52STC89C52是一種低功耗、高性能微控制器，可編程Flash 存儲(chǔ)器。這一模塊以單片機(jī)為中心把程序代碼燒進(jìn)去，然后接上復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、按鍵控制、LED顯示電路、報(bào)警電路等子模塊。4.1.3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)為工作最根本的電路，如圖4-7所示。 圖4-7信號處理模塊 單片機(jī)最小系統(tǒng)含有單片機(jī)復(fù)位電路和時(shí)鐘電

10、路。STC89C52 單片機(jī)正常工作電壓4.5v,本設(shè)計(jì)用3節(jié)干電池提供電力。復(fù)位電路的作用是，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，保護(hù)單片機(jī)的工作起始狀態(tài)的電路，用來重啟單片機(jī)。單片機(jī)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號，確定芯片回到起始狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，猶豫多種因素出行程序問題時(shí)，按復(fù)位鍵，程序重新開始運(yùn)行。時(shí)鐘電路用于控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。時(shí)鐘電路提供信號作為基準(zhǔn)，用來確定芯片的執(zhí)行速度。4.1.4 按鍵控制電路本電路設(shè)計(jì)有兩種狀態(tài)，一是監(jiān)控狀態(tài)，二是緊急狀態(tài)。當(dāng)按下布防鍵以后，20秒以后，綠燈持續(xù)亮起，開始監(jiān)控，有人時(shí)，探測器感應(yīng)到紅外線，紅燈亮，蜂鳴器報(bào)警。當(dāng)有緊急情況是，按下緊急報(bào)警器，蜂鳴器立刻報(bào)警。如圖4-8所示

11、。 圖4-8按鍵局部4.1.5報(bào)警模塊紅色LED燈作為指示燈，蜂鳴器和一個(gè)三極管組成了報(bào)警電路。如圖4-9。 圖4-9指示燈和報(bào)警電路4.1.6 發(fā)光二極管狀態(tài)指示模塊 紅色發(fā)光二極管：當(dāng)有報(bào)警時(shí)此發(fā)光二極管長亮，否那么熄滅。綠色發(fā)光二極管：用做布防狀態(tài)指示燈。黃色發(fā)光二極管：用做傳感器指示，當(dāng)傳感器有信號輸出，此燈會(huì)亮，否那么熄滅。4.2 總體原理圖設(shè)計(jì) 圖4-10 總體原理圖4.3 軟件的程序?qū)崿F(xiàn)4.3.1 主程序工作流程圖 通過工作原理和硬件結(jié)構(gòu)，可以畫出系統(tǒng)工作流程圖，見下列圖：開始布防按鍵按下倒計(jì)時(shí)結(jié)束30秒倒計(jì)時(shí)開始檢測到有無信號蜂鳴器報(bào)警，發(fā)光二級管閃爍緊急按鍵按下YYN蜂鳴器報(bào)

12、警結(jié)束 圖4-11主程序工作流程圖4.3.2 報(bào)警判斷程序一個(gè)脈沖信號，代表人們進(jìn)入監(jiān)控區(qū)域，經(jīng)過程序處理后，蜂鳴器響應(yīng)，紅燈亮，開始報(bào)警，程序循環(huán)工作，報(bào)警持續(xù)不斷。/*紅外報(bào)警處理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) red = red; beep = beep; if(flag_bufang_en = 1) green = green; if(flag_bufang = 1)green = 0; if(hw = 1) flag_alarm = 1;4.3.3 程序的編寫 本設(shè)計(jì)的程序通過使用Keil編譯器建立一個(gè)工程，輸入程序源代碼，在Keil中

13、進(jìn)行調(diào)試工作。程序源代碼見附件二。4.4 硬件調(diào)試及調(diào)試中遇到的問題第一步為觀察，在孔板上手工焊接的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的電路，所以通過自己的觀察來檢查每個(gè)焊點(diǎn)。第二步為萬用表檢測，用萬用表檢查各個(gè)連接點(diǎn)的通斷狀況，在檢查有無短路現(xiàn)象。第三步為加電檢查。當(dāng)系統(tǒng)通電時(shí)，檢查器件引腳接口處電壓值是否正常，接地端是否電壓為零，引腳的電平對不對。第四步是聯(lián)機(jī)檢查。雖然線路都焊接的差不多了，但是對于使用性來說，還要考慮的操作方便的因素。5 總結(jié)評價(jià) 本設(shè)計(jì)是一種熱釋電防盜報(bào)警器。該防盜報(bào)警器通過以單片機(jī)為處理器，與熱釋電傳感器連接，檢測人體發(fā)出的紅外線，再以電信號形式輸出，由于只探測人體發(fā)出的紅外線信號，就可

14、以防止其他物體的影響。一般情況下傳感器輸出的是低電平，如果有人在探測區(qū)移動(dòng)，輸出的低電平會(huì)變?yōu)楦唠娖?，高電平輸入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件處理后，傳到報(bào)警電路，開始報(bào)警。該報(bào)警器價(jià)格低廉，操作簡單易學(xué)，報(bào)警準(zhǔn)確及時(shí)。在人民收入增長的今天，防盜意識也漸漸增強(qiáng)，防盜報(bào)警器會(huì)有成為以后的一個(gè)很有潛力的開展方向。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我自己查找資料，焊接電路，從中學(xué)習(xí)到了很多理論知識，豐富了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并且認(rèn)識到了自己的一些缺乏之處，培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力。為以后獨(dú)立完成工作奠定了根底，更加有信心面對以后更多的挑戰(zhàn)。參考文獻(xiàn) 1胡萍.串口通信的紅外報(bào)警器的研制J.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，202110：15-16.2

15、唐德琴.電子溫度測量儀器技術(shù)開展戰(zhàn)略研究J.電子科學(xué)技術(shù)，2021,271：1-83李行善.基于串口組件的體系結(jié)構(gòu)J.電子串口與儀器學(xué)報(bào)，202108：15-16.4姜道連等.用于AT89C51設(shè)計(jì)紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)與制作J.國外電子元器件，202112：31-34.5馮國進(jìn)嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)從入f-J至U精通M北京：清華大學(xué)出版社,2021:145-153.6蔡文齋. 專業(yè)級串口調(diào)試器設(shè)計(jì)J. 現(xiàn)代電子技術(shù), 2021(02):10-11.7熊如貴.串口通信感應(yīng)裝置J.電子制作，20216:23-31.8 時(shí)德鋼等.基于串口通信的紅外報(bào)警器的研究J.計(jì)算機(jī)測量與控制，2021,107

16、：480-482.9AdelS.Sedra,KenethC.Smith.MicroelectronicCircuits.4thedM.NewYork OxfordUniversityPress,1998.10AllanR.Hambley.Electronics2ndedM.NewJersey:PrenticeHallInc.,2000. 附件一：實(shí)物圖附件二：程序源代碼#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define key_io P1uchar key_can;sbit beep = P23; sbi

17、t red = P22; sbit green = P21; sbit yellow = P20; sbit hw = P13; bit flag_300ms = 0;/*獨(dú)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) if(key_io & 0x07) = 0x07)key_value +;else key_value = 0;if(key_value = 5) key_value = 0;key_new = 1;else if(key_io & 0x07) !=

18、0x07) key_value +;else key_value =0;if(key_value = 5)key_value = 0;key_new = 0; key_can = 20;if(key_new = 0) & (key_old = 1)switch(key_io & 0x07)case 0x06: key_can = 1; break; case 0x05: key_can = 2; break; case 0x03: key_can = 3; break; key_old = key_new; /*定時(shí)器0初始化程序*/void time_init() EA = 1; TMOD = 0X01; ET0 = 1; TR0 = 1; uchar flag_alarm ; uchar flag_bufang ; uchar flag_bufang_en ; uint flag_value; /*紅外報(bào)警處理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) red = red; beep = beep; if(flag_bufang_en = 1) green = green; if(flag_bufang = 1) green = 0; if(hw = 1) flag_alarm = 1;/*不同按鍵處理*/ void