热释电报警电路设计黄河科技学院课程设计

课程设计说明书 第 I 页单片机原理及应用课程设计摘 要随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。本课题研究的内容就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。本次设计所用的这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。此次设计也是对所学理论知识的检验，以适应时代发展的需要。 关键词： AT89C51、热释电红外传感器、LED、发光二极管、蜂鸣器课程设计说明书 第 II 页目 录1 绪论 .11.1 课题描述 .11.2 基本工作原理及框图 .12 相关芯片及硬件电路设计 .22.1 AT89C51 芯片引脚图如图 2 所示 .22.1.1 AT89C51 的功能特性 .22.1.2 AT89C51 主要性能参数如下 .22.2 具体电路模块设计 .32.2.1 热释电红外传感器原理 .32.2.2 调整电路的设计 .32.2.3 时钟电路的设计 .42.2.4 复位电路的设计 .42.2.5 数码管显示报警电路的设计 .52.2.6 声音报警电路的设计 .62.3 系统硬件电路的选择及说明 .62.4 总电路图 .63 软件编程 .73.1 软件程序的实现 .73.1.1 程序设计框图如图 10 所示 .73.1.2 用 C 语言程序编写如下所示： .8总 结 .12致 谢 .13参考文献 .14课程设计说明书 第 3 页1 绪论1.1 课题描述 随着电子技术，特别是随大规模集成电路的产生而出现的微型计算机技术的飞速发展，人类生活发生了根本性的改变。如果说微型计算机的出现使现代科学研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机以其体积小、重量轻、抗干扰能力强、对环境要求不高、高可靠性、高性能价格比、开发较为容易，在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走人家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一。本课题研究的内容就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。本次设计所用的这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。此次设计也是对所学理论知识的检验，以适应时代发展的需要 【1】 。 1.2 基本工作原理及框图本课程设计的总体框图如图 1 所示：图 1 基本工作原理框图课程设计说明书 第 4 页2 相关芯片及硬件电路设计2.1 AT89C51 芯片引脚图如图 2 所示图 2 AT89C51 引脚图2.1.1 AT89C51 的功能特性AT89C51 提供以下标准功能：4K 字节 Flash 闪速存储器，128 字节内部RAM，32 个 I/O 口线，两个十六位定时/ 计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位 【2】 。2.1.2 AT89C51 主要性能参数如下AT89C51 的主要性能参数 与 MC51 产品指令系统完全兼容 与 Mcs-51 产品指令和引脚完全兼容 8 字节可重擦写 FLASH 闪速存储器 1000 次擦写周期 全静态操作：0HZ-24MHZ课程设计说明书 第 5 页 三级加密程序存储器 256X8 字节内部 RAM 32 个可编程 I/0 口线 3 个 16 位定时计数器 8 个中断源 可编程串行 UART 通道 低功耗空闲和掉电模式 2.2 具体电路模块设计2.2.1 热释电红外传感器原理本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图 3 所示, 在 VCC 电源端利用 C1 和 R2 来稳定工作电压，同样输出端也多加了稳压元件稳定信号 【5】 。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过 FET 放大后，经过C2，R1 的稳压后使输出变为高电位，再经过 NPN 的转化，输出 OUT 为低电平。图 3 热释电红外传感器原理图2.2.2 调整电路的设计如图 4 所示为最基本的调整电路，图中 1 为输出，接单片机的 P0.7,P0.6 输入输出口。RS Y2 Y1 R1 R2C2 C1 R3R4 Q2NPNQ1FETVcc VCC3v 12vOUT课程设计说明书 第 6 页图 4 调整电路电路图2.2.3 时钟电路的设计XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器 【7】 。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。因为一个机器周期含有 6 个状态周期，而每个状态周期为 2 个振荡周期，所以一个机器周期共有 12 个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为 12MHZ，一个振荡周期为 1/12us，故而一个机器周期为 1us。如图 5 所示为时钟电路。图 5 时钟电路图2.2.4 复位电路的设计复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 课程设计说明书 第 7 页在 RESET 端持续给出 2 个机器周期的高电平时就可以完成复位操作 【6】 。例如使用晶振频率为 12MHz 时，则复位信号持续时间应不小于 2us。该复位电路连接单片机的RESET 引脚，如图 7 示为复位电路。图 6 复位电路图2.2.5 数码管显示报警电路的设计由 2 个数码管接上电阻后连上单片的 P0,P2 输入输出口的引脚，外接 VCC，当单片机的相应引脚被置低电平后，数码管显示相应的数字，起到报警作用 【8】 。注：当P0 口输出 0F9H 时，数码管 DS1 显示数字 1，当 P2 口输出 025H 时，数码管 DS2显示数字 2。图 7 所示为数码管报警电路。图 7 发光二极管报警电路图课程设计说明书 第 8 页2.2.6 声音报警电路的设计如下图所示，用一个 Speaker 和三极管、电阻接到单片机的 P2.0 引脚上，构成声音报警电路，低电平触发，如图 8 示为声音报警电路。图 8 声音报警电路图2.3 系统硬件电路的选择及说明硬件电路的设计从以上的分析可知在本设计中要用到如下器件： AT89C51、热释电红外传感器、LED、发光二极管、蜂鸣器等一些单片机外围应用电路。2.4 总电路图设计的总电路图如图 9 所示课程设计说明书 第 9 页图 9 总电路图3 软件编程3.1 软件程序的实现3.1.1 程序设计框图如图 10 所示按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图 10 所示；课程设计说明书 第 10 页图 10 主程序工作流程图3.1.2 用 C 语言程序编写如下所示： #include#defin