红外热释电家庭防盗报警器的设计

1、毕 业 设 计红外热释电家庭防盗报警器的设计 学生学号:_学生姓名:_导师姓名:_班级:_专业名称:_ 提交日期 年 月 日 答辩日期 年 月 日 摘 要 随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高与安全意识的加强，家庭、企业、机关等场所的安全防范和自动报警系统的研究与设计日益被科研单机和生产厂商所重视。在本文中，介绍一种利用dyp-me003热释电红外传感器进行监控，并进行报警的系统的设计。红外热释电家庭防盗报警器的设计简单，防盗效果稳定性好，具有较强的抗干扰作用，探测距离远，检测范围宽，灵敏度高的优点。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现，便于多用户统一管理。本设计主要是有软件和硬件两大块组成

2、。硬件电路有电源部分、状态指示灯、单片机stc89c52最小系统、蜂鸣器报警模块和dyp-me003人体红外传感器部分组成。软件是用c语言在keil3下编写。关键字：dyp-me003人体红外传感器、单片机stc9c52、防盗器 with the development of science and technology as well as people living standard rise and increased awareness of safety, family, enterprise, authority, and other places of safety and au

3、tomatic alarm system research and design is increasingly important for scientific research and production manufacturers.introduced in this article, a kind of use of dyp - monitor me003 pyroelectric infrared sensor, and the design of the alarm system.infrared pyroelectric home burglar alarm design si

4、mple, anti-theft effect good stability, strong anti-interference, detection distance, wide detection range and the advantages of high sensitivity. the alarm installed concealment, is not easy to be thieves found that facilitate multi-user unified management.this design mainly consists of the softwar

5、e and hardware two bulks.hardware circuit with the power part, status indicators, microcontroller stc89c52 minimum system, a buzzer alarm module and dyp - me003 human body infrared sensor components.software is written in c language under the keil3.key words: dyp - me003 human body infrared sensor,

6、microcontroller stc9c52, alarm一、引言随着近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。报警器这时正为人们解决了不少问题但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。价格高昂一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。由于红外线是不可见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、

7、警戒等安保装置中得到了广泛的应用，此外，在电子防盗、人体探测等领域中，被动式热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。而本设计的电路包括硬件和软件两个部分。硬件部分包括红外感应部分与单片机控制部分。整个系统电路可划分为：电源部分、传感器模块部分、单片机控制电路，而单片机控制由最小系统和指示灯电路、报警电路等子模块组成。主要工作由热释电红外感应器完成信息采集、处理、数据传送经过单片机功能设定到达报警模块这一过程。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统

8、，软件是主要是工作的程序通过编写程序来控制输入的信号。二、设计任务分析1.该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键设定、报警等。2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、led指示电路及软件组成。3.系统可实现功能：此热释红外报警器安装在禁区，按下布防键绿色发光二极管会闪烁，说明系统准备开始布防，30秒钟后绿色发光二管会长亮，说明系统进入布防状态了，当人员外出时，可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来,当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，红外热释电模块送出ttl 电平至stc8

9、9c52单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。按下布防键绿色发光二极管会闪烁，说明系统准备开始布防，30秒钟后绿色发光二管会长亮，说明系统进入布防状态了，只要一有人进入传感器的范围内系统马上就会报警。按下布防键绿色发光二极管会闪烁，说明系统准备开始布防，30秒钟后绿色发光二管会长亮，说明系统进入布防状态了，只要一有人进入传感器的范围内系统马上就会报警。按下布防键绿色发光二极管会闪烁，说明系统准备开始布防，30秒钟后绿色发光二管会长亮，说明系统进入布防状态了，只要一有人进入传感器的范围内系统马上就会报警。并且具有手动报警和手动取消报警功能，黄灯做信号指示。三、技术方案的详细设计（

10、实施）3.1本系统的设计方案3.1.1系统概述1.系统设计简介 红外线防盗报警器是当前使用比较普遍的报警器之一，它以其灵敏度高、价格实惠，受到了广大用户的欢迎。但是使用每一种红外线传感器都有其不足之处，如抗干扰能力弱、误报漏报现象严重等，可靠性不够高。目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点。本设计是基于单片机设计一种简易的红外报警器。此热释红外报警器安装在禁区，根据检测人体自身的热量，检测到有人时，自动发出报警信息，并且能够自动或手动取消报警。设计的系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本

11、低，安装比较方便，而且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠。这种防盗器安装隐蔽，不易被盗贼发现。为了探测移动人体，通常使用双元件型热释电红外线传感器，在这种传感器内部，两个灵敏元件反相连接，当人体静止时两元件极化程度相同，互相抵消。但人体移动时，两元件极化程度不同，净输出电压不为0，从而达到了探测移动人体的目的。3.2硬件电路设计红外热释电家庭防盗报警的硬件结构主要由单片机最小系统、电源模块、按键模块、红外热释电传感器dyp-me003、led指示灯和蜂鸣器报警模块组成。电路总原理图的框架图如图3-1所示： 传感器模块复位电路 stc89c52 单片机 电源模块led指示灯蜂鸣器

12、报警电路按键模块图3-1 总体设计框图处理器采用51系列单片机stc89c52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，送出ttl 电平至stc89c52单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。3.2.1红外感应部分 电源模块 本系统电源电压为4.5v，由三节干电池组成。电源模块电路为电源开关和电源指示灯组成。sw1是电源开关，按下sw1开关后，电源指示灯d4发光指示电源情况。 热释电传感器基于红外线技术的自动控制产品, 灵敏度高，可靠性强，超低电压工

13、作模式,广泛应用于各类自动感应电器设备, 尤其是干电池供电的自动控制产品。实物图片：电气参数：电气参数dyp-me003 人体感应模块工作电压范围dc 4.5-20v静态电流50ua电平输出高 3.3 v /低 0v触发方式l 不可重复触发/h 重复触发延时时间5s(默认)可制作范围零点几秒-几十分钟封锁时间2.5s(默认)可制作范围零点几秒-几十秒电路板外形尺寸32mm*24mm感应角度100 度锥角感应距离7 米以内工作温度-15-+70 度感应透镜尺寸直径:23mm(默认)功能特点：1. 全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平， 人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。2. 光

14、敏控制（可选择，出厂时未设）：可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。3. 温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至 3032，探测距离稍变短，温度补偿可作一定的性能补偿。4. 两种触发方式：（可跳线选择）a.不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变为低电平；b.可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。5. 具有感应封锁时间(默认设置:无封锁时

15、间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒几十秒钟)。6. 工作电压范围宽：默认工作电压 dc4.5v-20v。7. 微功耗:静态电流new project（project-open project为打开一个已经存在的工程），如图17所示。图17 keil软件打开新工程界面 点开后，在出现的对话框中选择工程存在路径，单击“保存”后，出现（如图18所示）界面。在此

16、界面上选择电路板上所用的单片机型号：atmel stc89c52（或者是at89s52，视开发板上具体型号而定），单击“确定”。图18 选择电路板上所用的单片机型号 设置完成后，软件会提示“是否将8051上电初始化程序添加入工程？”如图19所示，这个一般选择“否”。（关于startup.a51的相关内容可查阅相应资料）图19 是否将8051上电初始化程序添加入工程 这样，就建立了一个空的51工程。接下来的事，就是在这个工程里面加入自己的程序代码。点击，或者file-new，便建立了一个空的文本框。现在，就可以开始在里面输入你的代码了。保存时注意：如果是用c语言写的程序，则将文本保存成*.c，如

17、果是用汇编写的程序，则将文本存成*.asm。 到目前为步，我们已经建立了一个工程，也写了一个程序代码。但现在还不能开始编译。因为还没有将程序代码添加到工程里面去。 下一步就是将写完的程序添加到工程里面，如图20所示，在左边project workspace里的source group 1上右击，选择add files to group source group 1。在打开的对话框中，选择刚存的文件路径和对应的扩展名。这样，程序就添加进了这个工程。图20 添加文件到工程中 下一步，就开始编译刚输入进去的代码。点击工具栏中的按钮。接着，keil会打出下面的提示：build target targe

18、t 1assembling led.asm.linking.program size: data=8.0 xdata=0 code=100first - 0 error(s), 0 warning(s).其中“first - 0 error(s), 0 warning(s).”说明现在的工程编译通过，0个错误和0个警告。建立工程的时候，默认是不生成hex文件的，得在编译做如下设置：单击，或者在project workspace里target 1上右击，选择“options for target target 1”。出现如图21所示对话框，选择“output”按图示，将箭头所指的多选框勾上，点“

19、确定”。现在再点击重新编译，系统提示：“creating hex file from first.”。便会在工程所在文件夹里生成hex文件。图21 生成hex文件3.6.3 使用debug进行调试 keil有很强大的调试功能，可以显示c程序的反汇编代码、可以计算代码运行的时间、可以显示程序中某一变量的值能用好这个调试工具对编写单片机程序会有很大的帮助。同样的，在这里，只对debug进行简单应用介绍，更详细的使用方法可以参看相关书籍资料。图22 调试前设置窗口首先，单击，弹出如图22所示对话框，在target页面上设置对应的晶振频率。其他不用作修改。设置完成后，单击，进入调试界面（如图23所示）

20、。图23 keil调试界面点击中对应的工具按钮则可以开始调试。另外，“view”下的三个工具在调试中会经常用到如.图24所示，“disassembly window”显示c文件的反汇编程序；“watch & call stack window”可以显示程序中某一变量的值；“memory window”可以显示内存中某一地址的值。图24 三个常用的调试工具3.7 硬件安装及调试中遇到的问题3.7.1安装步骤1.检查元件的好坏按电路图买好元件后首先检查买回元件的好坏，按各元件的检测方法分别进行检测，一定要仔细认真。而且要认真核对原理图是否一致，在检查好后才可上件、焊件，防止出现错误焊件后不便改正。

21、2.放置、焊接各元件按原理图的位置放置各元件，在放置过程中要先放置、焊接较低的元件，后焊较高的和要求较高的元件。特别是容易损坏的元件要后焊，在焊集成芯片时连续焊接时间不要超过10s，注意芯片的安装方向。3.7.2电路的调试首先烧入显示程序，看显示正不正常。在调试程序时，发现有的指令用的不正确，导致电路功能不能完全实现，另外软件程序中的延时有的过长、有的过短。类似的现象还有很多就不一一列举了。四、总结评价在本次研究的是基于单片机设计的红外家庭防盗报警器。该系统主要是有单片机最小系统、电源电路、红外热释电传感器部分、蜂鸣器报警模块、led状态指示灯和按键模块组成。本设计采用的红外热释电传感器的型号

22、是dyp-me003，此传感器在上电是需要1分钟左右的时间才能稳定，有效电平为高电平，平时为低电平状态。外部不可接上拉电阻，否则会影响红外热释电传感器的正常工作。此设计上有三个led信号指示灯,分别为红色灯，绿色灯和黄色灯。红色灯代表报警信号指示，绿色灯代表布放信号灯指示，黄色灯代表dyp-me003红外热释电传感器信号指示灯。按键部分也有四个按键，分布代表复位键（属于单片机最小系统部分），左边第一个灯为手动报警键，按下此键蜂鸣器会发出报警声同时红色led信号指示灯也会闪烁提示。左边第二个键为布防键，当按下此键，绿色led灯会闪烁代表布防开始，一直到绿色led灯会常亮，代表布防结束（布防时间持

23、续30s钟）。在此时如果有人体经过传感器的监测范围区（监测距离为5到7m，监测角度为小于100度）时，红外热释电输出高电平，单片机p13口检测高电平，点亮黄色led指示灯，代表有人经过监控区，同时蜂鸣器发出报警声，有贼入侵。左边的第三个按键为取消报警和撤防键，当按下此键时，不管是在布防状态还是在报警状态都会取消。该报警器的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信报警器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。 到目前为止我的毕业设计也即将告一段落了，在这次的毕业设计中，自己也学习到了很多以前没有没有经历过的知

24、识，让我更加清楚了理论知识和实践能力的差别了，了解到自己的短处，培养了我的独立思考能力，进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发现问题、解决问题的能力，同时，也发现了自己的不足之处，和一些问题的存在，并有待进一步学习和发展，让自己在未来的工作和学习之中更快的适应和提高自己。致谢 在完成本设计的写作过程中，我十分感谢我的指导老师。从选题到完成设计，老师一直都是很悉心的给我讲解着在设计中遇到的各种问题，循循善诱，严格把关，帮助我开拓设计思路，并不断地鼓舞着我，使我感到信心倍增，让我非常积极地投入到设计中，不断地完成设计中的一个个部分。在此，再次感谢老师在设计上不断地给与我帮助，让我在大学里的最

25、后一次的学习过程中，充分感受到了自己对学习的兴趣和热情，使我能够圆满地完成自己的毕业设计。回想大学四年的时光，仿佛尽在昨天。最后，我还要感谢在我大学四年的学习期间给我极大关心和支持的家人、各位老师以及我的同学和朋友。是你们在生活和学习上不断给与我支持、帮助和无微不至的关怀，是你们不断地给与了我信心，让我在人生中一次次坚强地走下去参考文献 1吴金戎 沈庆阳 郭庭吉 、8051单片机实践与应用 北京：清华大学出版社20022胡汉才、单片机原理及其接口技术 北京：清华大学出版社 19953马忠梅 籍顺心 张凯 马岩、单片机的c语言应用程序设计（第3版） 北京：北京航空航天大学出版社20034 张鑫，

26、王翠萍主编. c语言程序设计基础. 北京理工大学出版社，2006年5 刘仁宇主编. 模拟电子技术. 机械工业出版社，2001年6谭浩强著c程序设计北京：清华大学出版社，2007；7伟 王彦等、全国大学生电子设计竞赛训练教程 北京：电子工业出版社8 房汉雄，王艳春.基于51系列单片机的被动式热释电型红外防盗报警器的设计j,齐齐哈尔大学学报.20089 陆尚炳，王海波，魏晋忠.基于热释电红外检测技术的防盗报警器设计j.企业技术开发,200910 刘梅锋, 钟国韵. 基于单片机at89c5 1热释电红外报警系统的设计j.安防科技产品设计与实现,200711 周海波.基于hn91 1的红外线报警系统j

27、.长江工程职业技术学学,200812 罗晴兰.rs-485总线通信技术在红外线报警系统中的应用j.电工电气,2005附件一：总体原理图设计附件二：实物图附件三：程序源代码#include /调用单片机头文件#define uchar unsigned char /无符号字符型 宏定义变量范围0255#define uint unsigned int /无符号整型 宏定义变量范围065535#define key_io p1uchar key_can;/ 红外热释电平时为0 有输出为1sbit beep = p23; /蜂鸣器定义sbit red = p22; /红色发光二极管定义sbit gr

28、een = p21; /绿色发光二极管定义sbit yellow = p20; /黄色发光二极管定义sbit hw = p13; /红外热释传感器定义bit flag_300ms = 0;/*独立按键处理函数*/ void key()static uchar key_new = 0,key_old = 0,key_value = 0;if(key_new = 0) /按键松开if(key_io & 0x07) = 0x07)key_value +;else key_value = 0;if(key_value = 5) /按键松开松手检测key_value = 0;key_new = 1;/按键松开后进入等待按键状态else if(key_io & 0x07) != 0x07) /按键按下key_value +;else key_value =0;if(key_value = 5)/按键按下消抖key_value = 0;key_new = 0; /按键松开后进入等待松开按键状态key_can = 20;if(key_new = 0) & (key_old =