熱釋電報警電路設(shè)計黃河科技學(xué)院課程設(shè)計3

課程設(shè)計說明書第PageIII頁熱釋電檢測報警電路設(shè)計摘要本論文從硬件和軟件兩方面對系統(tǒng)進行了詳細的設(shè)計。介紹了核心芯片的選型，外圍電路的連接，芯片與芯片之間的連接電路，程序設(shè)計方法和相應(yīng)的軟件。系統(tǒng)電源用7805、7809芯片輸出5V、9V電壓，通過穩(wěn)壓模塊給系統(tǒng)供電。整個設(shè)計采用模塊化思想，主機采用AT89C51實現(xiàn)控制，由熱釋電傳感器和振動位移傳感器對住宅的模擬信號（人體發(fā)出的紅外信號、引起的振動信號等）進行自動監(jiān)測，當檢測到異常情況，產(chǎn)生數(shù)字信號輸入單片機，單片機根據(jù)輸入信號，輸出給蜂鳴器報警，做出反應(yīng)處理。復(fù)位電路采用低功耗，四引腳的IMP812監(jiān)控芯片。系統(tǒng)硬件電路簡單、安裝方便、操作簡單，并且具有成本低的優(yōu)點，可適用于各種類型的住宅和人群。關(guān)鍵詞：傳感器；單片機；報警系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 12防盜系統(tǒng)的構(gòu)成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計 12.1防盜報警系統(tǒng)的構(gòu)成 12.2設(shè)計要求 22.3系統(tǒng)的功能要求 22.4總體的設(shè)計方案 23報警器硬件設(shè)計 33.1電源電路設(shè)計 33.2主機電路設(shè)計 33.3時鐘電路 43.4復(fù)位及復(fù)位電路 53.5數(shù)碼顯示電路的設(shè)計 73.6蜂鳴器電路 73.7熱釋電紅外探測器電路設(shè)計 83.8振動位移傳感器電路設(shè)計 84報警器軟件設(shè)計 94.1程序設(shè)計 94.2掃鍵程序設(shè)計 11總結(jié) 12致謝 13參考文獻 14附錄1電路原理圖 15附錄2源程序代碼 16課程設(shè)計說明書第7頁1緒論隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對其住宅的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所，而且對安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。相反地，經(jīng)濟的快速增長也帶來了相當大的負面社會效應(yīng)，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進一步拉大，流動人口也開始迅速增加，盜竊、入室搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長趨勢，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種依靠安裝防盜門窗、或靠人防的防范方式越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊蟆＿@時，傳統(tǒng)的家庭住宅顯然己經(jīng)遠遠不能滿足人們的需求。人們迫切需要一種智能型的家庭防盜報警系統(tǒng)，能可靠的進行日常安全防范工作，及時發(fā)現(xiàn)各種險情并通知戶主，以便將險情消滅在萌芽狀態(tài)，這樣人們便可安心工作，同時也保證了居民的生命財產(chǎn)不受損失。紅外線作為一種不可見光，有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報警器大多數(shù)采用國外的先進技術(shù),其功能也非常先進。其中包括被動式熱釋電型紅外報警器,也即是本文將研究的產(chǎn)品。2防盜系統(tǒng)的構(gòu)成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.1防盜報警系統(tǒng)的構(gòu)成防盜報警系統(tǒng)是用物理方法或電子技術(shù)，自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警信號，并提示值班人員發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取對策的系統(tǒng)。防盜報警系統(tǒng)是預(yù)防搶劫、盜竊等意外事件的重要設(shè)施。一旦發(fā)生突發(fā)事件，就能通過聲光報警信號在安保控制中心準確顯示出事地點，使于迅速采取應(yīng)急措施。防盜報警系統(tǒng)與出入口控制系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對講系統(tǒng)和電子巡更系統(tǒng)等一起構(gòu)成了安全防范系統(tǒng)。防盜報警系統(tǒng)由探測器、傳感器、控制器、報警器、顯示器幾部分構(gòu)成，如圖1.1所示。控制器實現(xiàn)對熱釋電紅外探測器和振動位移傳感器的循環(huán)掃描，并控制報警信號處理電路作出相應(yīng)狀態(tài)處理，如果有報警信號的話，延時1～2秒對該端口進行一次掃描確保真的有險情時立即發(fā)出報警信號，控制報警電路報警，同時通過數(shù)碼顯示單元顯示具體的事發(fā)位置[1]?？刂破骺刂破鲌缶黠@示器探測器傳感器圖1.1防盜報警系統(tǒng)構(gòu)成圖2.2設(shè)計要求現(xiàn)時社會治安問題嚴峻，各種入室搶竊、偷盜事件時有發(fā)生,治安問題更加突出。為了防護自己，越來越多的家庭采用智能防盜報警產(chǎn)品。防盜報警系統(tǒng)是利用探測器裝置對建筑物內(nèi)外重要地點和區(qū)域進行布防，探測。當探測器探測到非法入侵，報警器工作狀態(tài)變?yōu)閳缶癄顟B(tài)，產(chǎn)生報警聲。本論文的目的就是設(shè)計出一種符合上述要求的防盜報警系統(tǒng)。本文所研制的報警器的功能要求如下:（1）可實現(xiàn)非法入侵報警；（2）采用復(fù)合式防盜傳感器，熱釋電紅外傳感器和振動位移傳感器并接使用，增加報警可靠性；（3）蜂鳴器報警，并能顯示出出事地點；（4）采用雙電源技術(shù)，主電源停電或被切斷，被動電源自動工作[2]。2.3系統(tǒng)的功能要求根據(jù)實際要求，本文所研制的報警器的功能要求如下：（1）可實現(xiàn)非法入侵報警；（2）采用復(fù)合式防盜傳感器，熱釋電紅外傳感器和振動位移傳感器并接使用，增加報警可靠性；（3）蜂鳴器報警，顯示出出事地點；（4）采用雙電源技術(shù)，主電源停電或被切斷，被動電源自動工作。2.4總體的設(shè)計方案智能住宅安防報警系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計方案是參照國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的發(fā)展狀況，根據(jù)我國住宅建設(shè)的實際情況，為滿足新時期居民的居住要求，并充分考慮其經(jīng)濟性和可靠性。系統(tǒng)組成框圖如圖2.1所示，根據(jù)系統(tǒng)擬達到的總體功能，將其劃分為以下功能模塊：電源電路、熱釋電紅外傳感器電路、振動位移傳感器模塊、AT89C51模塊、警鈴電路、數(shù)碼管顯示電路等[3]。圖2.1系統(tǒng)組成框圖探測器安裝在用戶家里需要防范的部位，例如門窗、廚房，臥室等，當系統(tǒng)開機時，一旦有人入侵，與之相應(yīng)的報警探測器立即向用戶端自動報警主機發(fā)出報警信號，接到警情事件后，自動報警主機立即進行確認，確認無誤后，進行事件的現(xiàn)場聲(蜂鳴器)報警，同時顯示出出事位置。3報警器硬件設(shè)計3.1電源電路設(shè)計本系統(tǒng)電源電路原理圖如圖3.1所示，系統(tǒng)的電源采用220V交流供電，電網(wǎng)的220V交流電經(jīng)橋路整流，電容濾波，送入7805和7809的輸入端，最后輸出5V和9V的直流電[4]。圖3.1電源原理圖3.2主機電路設(shè)計報警器的主機采用AT89C51單片機來實現(xiàn)。單片機是將中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、定時/計數(shù)器及輸入輸出接口電路等計算機主要部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機?，F(xiàn)在世界上已經(jīng)有很多大公司能夠生產(chǎn)單片機，隨著超大規(guī)模集成電路的迅猛發(fā)展，單片機的功能也日漸強大，運算速度日益提高，相繼出現(xiàn)了32位和64位單片機，但根據(jù)實際系統(tǒng)的需要和產(chǎn)品的性價比，本文選用ATMEL公司生產(chǎn)的8位單片機AT89C51，構(gòu)成系統(tǒng)的主機。主機部分的電路原理圖如圖3.2所示，它由復(fù)位電路、振蕩電路、蜂鳴器、共陰極7段數(shù)碼管組成。引腳P1.0和P1.4分別接到傳感器的輸出端，用以檢測異常情況，以便進行報警處理[5]。圖3.2主機部分原理圖3.3時鐘電路AT89C51內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時鐘電路如圖3.3所示，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.2～12MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時鐘電路如圖3.4所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于MHz的方波信號。片內(nèi)時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。圖3.3內(nèi)部方式時鐘電路圖3.4外部方式時鐘電路3.4復(fù)位及復(fù)位電路復(fù)位操作：復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動。如圖3.5及圖3.6所示[6]。圖3.5上電復(fù)位圖3.6按鍵電平復(fù)位本系統(tǒng)中的復(fù)位電路如圖3.7所示，利用的是單片機復(fù)位監(jiān)控芯片IMP812。IMP812是在低功耗微處理器（uP）微控制器（uC）和數(shù)字系統(tǒng)中用來監(jiān)視3.0V、3.3V和5.0V電源工作的低功耗監(jiān)控電路。每個都具有去抖動的手動復(fù)位輸入。IMP812是美國Maxim公司MAX812的改進型替代產(chǎn)品其工作溫度范圍擴展為-40℃至105℃。IMP812的低功耗使之成為便攜式及電池供電設(shè)備的理想選擇。器件具有緊湊的4引腳SOT143封裝僅占用極小的電路板空間。圖3.7IMP812的封裝圖3.5數(shù)碼顯示電路的設(shè)計本系統(tǒng)的顯示電路采用的是數(shù)碼管顯示電路，數(shù)碼管顯示器由于其成本低，配置靈活，與單片機接口簡單，廣泛應(yīng)用于單片機應(yīng)用系統(tǒng)中。下面介紹其工作原理及與單片機的接口電路。本系統(tǒng)中的數(shù)碼管顯示電路如圖3.8所示，為共陽極數(shù)碼管,a～g、dp分別接到單片機的P0.0～P0.6、P0.7腳。圖3.8數(shù)碼管顯示電路3.6蜂鳴器電路本系統(tǒng)的蜂鳴器報警電路如圖3.9所示,蜂鳴器用一個三極管0913來驅(qū)動。單片機引腳P2.0接0913的基極輸入端。當P2.0輸出高電平1時，三極管導(dǎo)通,蜂鳴器兩端獲得約+5V的電壓而鳴叫；當P2.0輸出低電平0時,三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。圖3.9蜂鳴器電路3.7熱釋電紅外探測器電路設(shè)計本系統(tǒng)采用的熱釋電傳感器成品的引腳示意圖如圖3.10所示，引腳功能如下：(1)數(shù)字1腳：電源負極(2)數(shù)字2腳：信號輸出，高電平有效，4～6V和工作電壓有關(guān)(3)數(shù)字3腳：電源正極DC6～9V(4)W1：靈敏度調(diào)整(5)W2：輸出延時調(diào)整5～120秒

圖3.10熱釋電紅外傳感器的引腳示意圖3.8振動位移傳感器電路設(shè)計本系統(tǒng)采用ND—1型振動位移傳感器，它是一種集振動和位移于一體的全方位傳感器。它內(nèi)部采用先進的固態(tài)加速度檢測器件，對外來振動十分敏感。圖3.11是ND—1型振動位移傳感器的內(nèi)部組成框圖，它由振動和位移傳感元件、靈敏度限制電路、檢測控制電路、延時電路和輸出級等[7]。圖3.11ND—1型振動位移傳感器內(nèi)部框圖振動位移傳感器外部電路如圖3.12所示,它的技術(shù)指標及參數(shù)見表3-3。。圖3-12振動位移傳感器由于器件內(nèi)部集成度很高,外圍電路相當簡單，圖中的C6是延時控制電容，取值越大，延時就越長，反之則越短，一般取值0.1uF～10uF，這里取值為4.7uF。當人體在不斷運動時，輸出為高電平，并通過內(nèi)部電路延時，當人體停止運動時，輸出轉(zhuǎn)為低電平。R1是外接靈敏度設(shè)定電阻，取值在51K～100K之間，阻值越大，靈敏度就越高。此電阻可以不接，這時傳感器靈敏度最高。4報警器軟件設(shè)計4.1程序設(shè)計主程序首先對單片機進行初始化，然后進入掃鍵程序，開始布防。當檢測到意外情況（有人入侵）時，通過標志位進行警情判別，然后進入報警程序進行分類報警，主程序流程圖見圖4.1[8]。圖4.2圖4.2掃鍵程序流程圖圖4.1主程序流程圖主程序部分如下所示：;********************************;主程序;********************************;START:ACALLCLEARMAIN:LCALLKEYWORKJB00H,FUN0;判斷20H.0位為1時執(zhí)行FUN0JB01H,FUN1;判斷20H.1位為1時執(zhí)行FUN1 AJMPMAIN;返回主程序MAIN4.2掃鍵程序設(shè)計圖4.2為掃鍵程序流程圖。程序開始，首先置P1口為高電平，為輸入狀態(tài)。然后循環(huán)依次檢測P1.0﹑P1.4口，當某一管腳為高電平時，進行防抖測試，如確認為報警信號，則置相應(yīng)的標志位為1，以便以后判別報警位置，標志位為單片機內(nèi)部RAM的20H單元的低三位20H.0、20H.1，返回主程序[9]。;********************************;掃鍵程序;********************************;KEYWORK:MOVP1,#0FFH JNBP1.0,KEY0;判斷是否為支路1報警 JNBP1.4,KEY1;判斷是否為支路2報警 RET;KEY0:LCALLDL10MS;延時10ms消抖JBP1.0,OUT0;若為抖動誤報則跳出 SETB00H;20H.0位置1（說明為位置1報警） CLR01HOUT0:RETKEY1:LCALLDL10MS;延時10ms消抖JBP1.4,OUT1;若為抖動誤報則跳出SETB01H;20H.1位置1（說明為位置2報警） CLR00HOUT1:RET總結(jié)致謝參考文獻[1]劉純利,張玉山單片機防盜報警系統(tǒng)的設(shè)計[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2004[2]雷旭,何萬強新型家用防盜報警系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)2003[3]吳英才,林華清熱釋電紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].傳感器技術(shù)2002[4]余家春Protel99SE電路設(shè)計實用教程[M].中國鐵道出版社2003[5]何立民單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京航空航天大學(xué)出版社1996[6]李朝青單片機原理及接口技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社1999[7]余發(fā)山單片機原理及應(yīng)用技術(shù)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社2003[8]王寧智能監(jiān)控防盜報警系統(tǒng)[J].同濟大學(xué)碩士學(xué)位論文2007[9]馬忠梅單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(第3版)[M].北京航空航天大學(xué)出版社2003附錄1電路原理圖附錄2源程序代碼;家庭防盜報警器;********************************;中斷程序入口;******************************** ORG0000H LJMPSTARTORG0003H RETI ORG000BH RETI ORG0013H RETI ORG001BH RETI ORG0023H RETI********************************;初始化程序;********************************CLEAR:MOV20H,#00H;20H單元內(nèi)存清0MOVA,#0FFHMOVP1,A;初始化P1口MOVP0,A;初始化P0口MOVA,#00HMOVP2,A;初始化P2口;********************************;主程序;********************************START:ACALLCLEARMAIN:LCALLKEYWORKJB00H,FUN0;判斷20H.0位為1時執(zhí)行FUN0JB01H,FUN1;判斷20H.1位為1時執(zhí)行FUN1 AJMPMAIN;返回主程序MAIN;********************************;掃鍵程序;***************************