單片機紅外報警器

基于社會安全保障的需要，電子報警這門綜合技術(shù)的正在不斷的發(fā)展。與此同時，紅外技術(shù)已成為先進科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，由于紅外線是不可見光，因此用它進行紅外探測監(jiān)控，具有良好的隱蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干擾能力強。防盜報警系統(tǒng)利用單片機控制技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防區(qū)內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，一旦發(fā)生突發(fā)事件，就會向人們發(fā)出報警提示，從而讓人即使采取應(yīng)對措施。本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強、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)，同時它的信號經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理后方便和PC機通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。硬件部分包括單片機控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動執(zhí)行報警電路、LED控制電路等部分組成。處理器采用51系列單片機AT89C51，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，在電子防盜、人體探測等領(lǐng)域中，熱釋電紅外探測器也以其價格低廉、技術(shù)性能穩(wěn)定等特點而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。Basedontheneedsofsocialsecurity,theelectronicalarmandcomprehensivetechnologydeveloping.Atthesametime,infraredtechnologyhasbecomeanimportantpartofadvancedscienceandtechnology,theinfraredisnotvisible,souseitforinfrareddetectionmonitoring,hasgoodconcealment,dayandnightcanbeused,anditsresistanceinterferenceability.Anti-theftalarmsystemusingsingle-chipmicrocomputercontroltechnology,automaticdetectionofintrusionbehaviordeployedinthearea,thealarmsignalisgenerated,oncetheincidentoccurred,willbeissuedawarningtothepeople,sothatevenifpeopletakemeasures.Thissystemusedpyroelectricinfraredsensor,itsmanufactureissimple,costlow,theinstallationisconvenient,andtheanti-theftperformanceisrelativelystable,stronganti-interferenceability,highsensitivity,safeandreliable.Thiskindofsecurityinstallmenthiding,thievescannoteasilybefound,atthesametimeThesignalisprocessedbythemicrocontrollersystemandPCmachinecommunication.Thedesignincludeshardwareandsoftwaredesign.Thehardwareandsoftwaredesignoftwoparts.Thehardwareandsoftwaredesignofthehardwarepartincludingsinglechipmicrocomputercontrolcircuit,infraredprobecircuit,drivercircuit,AT89C51controlcircuitandotherparts.Thewholesystemiscontrolledbythesystemsoftware.圖電子紅外報警器1)該設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等模塊子函數(shù)。

Thedesignincludestwoparts:hardwareandsoftwaredesign.Themoduleisdividedintodataacquisition,keyboardcontrol,alarmandotherfunctions.(2)本紅外線防盜報警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、功能設(shè)定模塊等部分組成。

Theinfraredanti-theftalarmsystemiscomposedofthepyroelectricinfraredsensor,thealarm,thesinglechipmicrocomputercontrolcircuit,theLEDcontrolcircuitandtherelatedcontrolmanagementsoftware.Theuserterminalcompletestheinformationcollection,processing,datatransmission,functionsetting,thelocalalarmandsoon.Theterminaliscomposedofcentralprocessingunit,inputmodule,outputmodule,communicationmodule,functionsettingmoduleandsoon.(3)系統(tǒng)可實現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時，可把報警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來,當(dāng)有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設(shè)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，經(jīng)放大電路、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL

電平至AT89C51單片機，經(jīng)單片機處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使警號發(fā)聲Systemfunctioncanberealized.Whenpersonnelwhengoingout,thealarmsystemisarrangedtogooutinthedeploymentofstatedetectorwork,whensomeonebrokein,pyroelectricinfraredsensorwilldetecttheaction,setinmonitoringinfraredprobewillhumanradiationIRconvertedintoelectricalsignal,throughanamplifyingcircuit,acomparisoncircuittosendtothresholdswitch,openthethresholdvalvesendTTLleveltotheAT89C51microcontroller,aftermonolithicintegratedcircuitprocessingoperationdrivingalarmcircuitalarmsounding。

(4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護的地方設(shè)計一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設(shè)計的要點：其一是能有效判斷是否有人員進入；其二是盡可能大地增加防護范圍。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標。至于報警可采用聲光信號。Infraredhasahidden,intheopenareaofprotectiondesignabeamofinfraredcanbeeasilydetectedwhetherthereisThemainpointsofthedesignofthisdeviceare:oneistojudgewhetherapersonenters;thesecondistoincreasethescopeofprotectionasmuchaspossible,ofcourse,thestabilityandreliabilityofthesystemisalsoanimportantindicator.介紹功能模塊：[計]functionalmodule。

就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用.Thecoremoduleofthisdesign,themicrocontrolleristhedesignofthecentralunit,sothissystemisalsoamicrocontrollerapplicationsystemapplication.單片機應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、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Singlechipmicrocomputerapplicationsystemiscomposedofhardwareandsoftware.Thehardwareincludesthesystemcomposedofsinglechipcomputer,input/outputdevice,andperipheralapplicationcircuit.Thesoftwareisageneraltermofvariousworkingprocedures.從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成Fromthedesignrequirementstotheanalysisofthedesignshallincludethefollowingstructure:thermalreleaseelectricredsensorcircuit,alarmcircuit,microcontroller,resetcircuitandrelatedcontrolmanagementsoftware具體電路模塊設(shè)計Circuitmoduledesign本設(shè)計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計電路如圖4所示,

在VCC電源端利用C1和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。Thedesignoftheheatreleasesensorusedinthisdualprobestructure.ItsworkingcircuitprincipleanddesigncircuitasshowninFigure4,theVCCpowersupplysidewithC1andR2tostabilizetheoperatingvoltage,thesameastheoutputsignal.WhenthesignalisdetectedbyFETamplification,afterR1,NPNoftheregulatortohighpotential,andthenthroughtheconversionofOUT,theoutputC2islow放大電路的設(shè)計Designofamplifyingcircuit基本的放大電路，Vi是輸入電壓信號，Vo是輸出放大的電壓信號Thebasicamplifiercircuit,Viistheinputvoltagesignal,Voistheoutputvoltagesignal2.

時鐘電路的設(shè)計

ClockcircuitdesignXTAL1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。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。

因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us[5。XTAL1andXTAL2aretheinputandoutputofthereverseamplifier,whichcanbeconfiguredasanon-chiposcillator,whichcanbeusedforbothShiJingandceramicoscillation.Becauseamachinecyclecontains6statesperiod,andeachstateperiodis2oscillationperiod,soamachinecycleis12oscillationperiod,iftheexternalquartzcrystaloscillatorfrequencyis12MHZ,anoscillationperiodis1/12us,thereforeamachinecycleis1US3.

復(fù)位電路的設(shè)計

Designofresetcircuit復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機在時鐘電路工作以后,

在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作[6]。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于2us[7]。本設(shè)計采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。

Resetmethodgenerallyhavehighelectricpowerautomaticresetandexternalkeymanualreset,SCMaftertheclockcircuit,theresetendcontinuedtogivetwomachinecyclesusuallycanfinishtheresetoperation.Forexampleusingthecrystaloscillatorfrequencyis12Mhz,resetsignalcontinuoustimeshouldnotlessthan2us[7].thisdesignusesexternalmanualbuttonresetcircuit發(fā)光二極管報警電路的設(shè)計

Designoflightemittingdiodealarmcircuit由4個發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機的RXD引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點亮，起到報警作用[8]ThepinisconnectedtoasinglechipRXDaftertheresistanceisconnectedwiththeVCC,andwhentheRXDpinofthemicrocontrollerissetlow,thelightemittingdiodeislit,andthealarmfunctionis[8]

5.

聲音報警電路的設(shè)計

soundalarmcircuitdesign如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報警電路WithanSpeakerandatransistor,resistorreceivedfromtheTXDpin,thevoicealarmcircuit，如圖10示為聲音報警電路

2.3

AT89C51單片機簡單概述

AT89C51microcontrollersimpleoverview2.3.1

AT89C51單片機的結(jié)構(gòu)

AT89C51單片機是美國Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS

8位單片機，片內(nèi)含4k

bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128

bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash

存儲單元，功能強大[3]。AT89C51單片機可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。

圖2為AT89C51單片機的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括CPU、存儲器、可編程I/O口、定時器/計數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。AT89C51single-chipmicrocomputerisAmericanATMELcompanyproductionoflowvoltage,HighPerformanceCMOS8-bitmicrocontroller,tabletscontaining4Kbytescanrepeatederasableprogrammableread-onlymemory(EPROM)and128bytesofrandomaccessdatamemory(RAM),thedeviceusesAtmelcompany'shighdensity,non-volatileaccesstechnologyproduction,compatiblewithstandardMCS-51instructionsystem,chipbuilt-in8bitcentralprocessingunit(CPU)andFlashstorageunit,powerful[3].AT89C51microcontrollercanprovideanumberofhighperformanceandlowcostapplications,canbeappliedtovariouscontrolfields.Figure2isthebasiccomponentoftheAT89C51microcontroller,whichcanbeseenonthispieceofchip,whichintegratesthemaincomponentsofamicrocomputer,includingCPU,memory,programmableI/Oport,timer/counter,serialport,etc.,eachpartisconnectedbyinternalbus.下面介紹幾個主要部分。

圖2

AT89C51

功能方塊圖

AT89C51functionblockdiagram2.3.2

AT89C51管腳說明

AT89C51pindescriptionATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51單片機是高性能單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。

VCC：供電電壓。

GND：接地。

P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0

口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。

P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出振蕩器和時序

OSC

程序存儲器

4

KB

ROM

數(shù)據(jù)存儲器

256

B

RAM/SFR

定時器/計數(shù)器

2

×16

AT89C51

CPU

64

KB總線

擴展控制器

可編程

I/O

可編程全

雙工串行口

內(nèi)中斷

4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。

TheP1portisaninternal8bitbidirectionalI/OportthatprovidestheP1portbuffertoreceivetheoutputoftheoscillatorandtimingOSCprogrammemory4ROMKBdatamemory256RAM/SFRBtimer/counter2x64CPUAT89C5116KBbusextendedcontrollerprogrammableI/Oprogrammablefullduplexserialportinterrupt4TTLgatecurrent.P1piniswrittenafter1,ispulledintohigh,canbeusedasinput,theP1portisexternallypulleddownforlowpower,theoutputcurrent,whichisduetotheinternalpull.InFLASHprogrammingandverification,P1portastheeighthaddressisreceived.P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

P2portP2portTTLiswritten8,whentheI/Oiswritten1gatecurrent,whentheP2portiswrittenin4,whentheP2pinispulledhigh,andastheinput,andsoastheinput,P2portisthe.P2portoutput.ThisisduetotheinternalpullupwhentheFLASHportoutput:P2port:P2port:.P2.Programmingandcalibrationoftheeightbitaddresssignalandcontrolsignal.P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流。

P3port:P3portpinisthe8withaninternalpullresistorbidirectionalI/Oport,whichcanreceivetheoutput4TTLgatecurrent.WhentheP3portiswrittento1,theyareinternallypulledhigh,andusedasinput,becausetheexternaldropislow,P3mouthwilloutputcurrent.P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

P3口管腳

備選功能

P3.0

RXD（串行輸入口）

P3.1

TXD（串行輸出口）

P3.2

INT0（外部中斷0）

P3.3

INT1（外部中斷1）

P3.4

T0（記時器0外部輸入

P3.5

T1（記時器1外部輸入）

P3.6

WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7

RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。

RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，

ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

Resetinput.Whentheoscillatorresetdevice,highleveltimetokeepRSTfeetfortwomachinecycles.ALE/PROG:whenaccessingexternalmemory,addresslatchenableoutputlevelfortheendaddresslatchaddressbyte.DuringFLASHprogramming,thispinisusedtoinputtheprogrammablepulse.Inpeacetime,ALEtochangethefrequencycycleoftheoutputpulseis1/6.,thefrequencyoftheoscillatorfrequencysoitcanbeusedasanexternaloutputpulseorusedfortimingpurposes.However,itshouldbenotedthat:whenusedforexternaldatastorage,willskipaALEpulse.IfwanttoprohibittheALEoutputcanbeinSFR8EHaddressfor0time,ALEonlyintheimplementationoftheMOVX,theMOVCinstructioniss.s.r.i.sALE.PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。

EA.Thestrobesignaloftheexternalprogrammemoryisvalidforeachmachinecycletwotimespermachinecyclewhiletheexternalprogrammemoryistakenfromtheexternalprogrammemory.Thetwovalid/PSENsignalwillnotappearontheaccesstotheexternaldatamemory./VP：當(dāng)EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。

XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。Theinputoftheinputandtheinternalclockoperatingcircuitoftheinvertingoscillatoramplifier.

XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，應(yīng)不接。Theoutputofthereverseoscillator,suchastheuseofexternalclocksourcedrivers,shouldnotbeconnected軟件的程序?qū)崿F(xiàn)Softwareprogramimplementation中斷服務(wù)程序工作流程圖

Interruptserviceroutineworkflowchart本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，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，報警持續(xù)10秒鐘后自動停止報警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。手工按鍵停止報警中斷服務(wù)程序工作流程圖，Themainprogramtoachievethefunctionis:whenthemicrocontrollertodetectthepulsesignalsentbytheexternalheatreleasesensor,afterthemicrocontrollerinternalprogramprocessing,drivensoundandlightalarmcircuitalarm,thealarmlasts10secondsautomaticallystopthealarm,andthentheprogrambegantocyclework,detectwhetherthereisthenexttriggersignal,waitingforthealarmsothatthealarmdurationisnotto10seconds,withmanualbuttontostopthealarm,軟件仿真

Softwaresimulation本設(shè)計通過利用Proteus仿真，將所編寫的程序用Keil軟件編譯，所仿真。

Proteus它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。

Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。

Keil

C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil

C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編