单片机电子二班1315212017江璐课设报告

1、 单片机实验课程设计 题 目： 人体红外感应自动门 姓 名： 江 璐 班 级： 电子信息工程2班 学 号： 1315212017 指导老师： 戴在平老师 时 间： 20151206 目 录一：摘要3二: 正文3（一）系统设计3（二）单元电路设计4（三）软件设计7（四）硬件调试9（五）结论9三心得体会9四参考文献 10五附录 10（一）总体原理图设计 10（二）PCB 图 10（三）程序源代码 11一：摘要随着现在社会的发展，时代进步，高新技术的快速融入，人们的生活发生了巨大的改变，随着国民科技水平的提高，自动门的应用也越来越广泛，已成为银行、宾馆、超市、大型建筑等现代建筑所必备的，随着国家对节

2、能减排的深化，自动控制开关越来越得到青睐。自动门控制系统采用热释电红外传感器做敏感元件，检测人体的运动，达到有人进出门时自动开启和关闭门的目的。热释电红外传感器的控制电路制作简单、成本低、实用、可靠性好、性能比较稳定，灵敏度高。设计包括硬件和软件设计两个部分。硬件部分包括单片机控制模块、红外探头模块、驱动执行报警模块、LED控制模块等部分组成。处理器采用51系列单片机STC89C52，程序使用C语言编写。二: 正文（一）系统设计本系统采用了热释电红外线传感器，它的制作简单、成本低，安装比较方便，而且性能比较稳定、灵敏度高、安全可靠。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

3、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。该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块化分为数据采集、按键控制、报警等模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、LED指示灯组成。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，单片机报警器有两种模式，一种紧急报警模式，另一种

4、布防报警模式。三个LED指示灯，当有人靠近时报警红色发光二极管闪烁，否则熄灭;绿色用做布防指示灯;黄色传感器信号指示灯（有信号就亮，否则灭）。按下布防键，系统计时30秒进入布防状态（此时绿色的灯闪烁），30秒后系统进入布防状态（此时绿色的亮长亮），此时当有人靠近时，红外热释电传感器信号输送给单片机，单片机接收到信号马上报警，对应的自动门打开。.当遇到特殊情况时，按下紧急报警键，自动门打开。电路总原理图如图1所示：图1 总体设计框图（二）单元电路设计1.红外感应部分本次设计是采用一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器（HC-SR501），是直接在淘宝买的模块。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的

5、窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为710-um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器，本传感器是整个系统的关键，只有本传感器才能感应到人体红外线。菲涅耳透镜片相当于热释感应传感器的“眼镜”，它和人的眼睛一样的作用，配用得当与否直接影响到使用的功效，它的作用是有效的将探测到空间的红外线集中到传感器上，菲涅耳透镜根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。 使用的信号采集处理模块是BISS0001芯片，BISS0001 由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定

6、时器、封锁时间定时器即参考电压等构成的数模混合专用集成电路，是一款传感信号处理集成电路，只要热释感应器把红外线接收到信号传输到BISS0001里进行信号处理，它本身静态电流极小，工作电压在3V5V之间，当工作电压为5V时输出的驱动电流为10mA。配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式热释电红外传感器，广泛用于安防，自控等一些领域，它是有16个管脚组成的一种集成块。如图2所示为BISS000集成芯片的内部框图。图3所示为由BISS000集成芯片的外围电路图组成的信号处理模块。 图2 BISS0001内部框图 图3 BISS000的外围电路图 本电路是将人体辐射的红外线转变为电信号。热

7、释红外感应2脚输入到前置放大器OP1进行放大，然后由C4耦合给运算放大器OP2进行第二级放大。再经过电压比较器COP1和COP2构成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延时时间定时器输出信号在经过R3进入单片机部分进行处理。延时周期可通过R12来调节输出，在延时时间内只要Vs发生上跳变，Vo就会从Vs上跳变时刻起继续延长一个周期，而电路中的电容为了能够更好的控制了芯片内的定时器，若Vs一直保持为高电平，这样就可以通过P10传输到单片机内进行下一步处理。而根据不同的距离要求来调节R13，最大可以调节到7米左右。图中BISS0001中1脚用跳线连连接住一个接高电平后，在延时时间段内如果有人体在

8、其感应范围活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才将高电平变为低电平，本电路设计就是可触发方式。2. 单片机最小系统 单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。 STC89C52 单片机的工作电压范围：4V-5.5V,所以通常给单片机外界5V直流电源。连接方式为单片机中的40脚VCC接正极5V，而20脚VSS接电源地端。复位电路就是确定单片机的工作起始状态，完成单片机的启动过程。单片机接通电源时产生复位信号，完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统在运行中，受到外界环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 时钟电路就是振荡电路，向单片机提供一个

9、正弦波信号作为基准。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。图4 单片机最小系统3.按键控制电路 本电路的设计就是为了控制电路中布防和紧急状态下不同的工作形式，当按下布防按键后， 30秒后进入监控状态，当有人靠近时，热释红外感应到信号，传回给单片机，单片机马上进行报警，自动门打开，感应不到时自动门关闭。当遇到特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。如图5所示。 图5按键部分 图6 指示灯和报警电路4.指示灯和报警电路在单片机的I/O 里会输出高低电平,在P20、P21和P22分别接上LED指示灯而P23接上蜂鸣器而蜂鸣器外接个8550的三

10、极管起到开关作用，当三极管达到饱和状态下就驱动了蜂鸣器工作了。当有人靠近时黄灯亮，蜂鸣器响并且红灯亮对应的自动门打开。 （三）软件设计1.主程序工作流程图开始布防按键按下倒计时结束30秒倒计时开始检测到有无信号蜂鸣器报警，发光二级管闪烁紧急按键按下YYN 蜂鸣器报警，自动门打开结束 图7 主程序工作流程图2. 报警判断程序 检测到脉冲信号后，表示有人闯入监控区，从而经过单片机内部程序处理后，驱动声光报警电路开始报警，持续报警,然后程序开始循环工作。/*红外报警处理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) /报警red = red; /红灯报警beep =

11、beep; /蜂鸣器报警if(flag_bufang_en = 1) /准备开始布防green = green; /绿灯闪 if(flag_bufang = 1) /确认布防green = 0; /如果延时布防成功 绿灯长亮if(hw = 1) /红外有输出flag_alarm = 1;（四）硬件调试1.目测单片机应用系统电路全部手工焊接在洞洞板上，因此对每一个焊点都要进行仔细的检查。检查它是否有虚焊、是否有毛剌等。2.万用表测试 先用万用表复核目测中认为可疑的连线或接点，查看它们的通断状态是否与设计规定相符，再检查各种电源线与地线之间是否有短路现象。3.加电检查 当系统加电时，首先检查所有插

12、座或器件引脚的电源端是否有符合要求的电压值，接地端电压值是否接近零，接固定电平的引脚端是否电平正确。4.联机检查 在对硬件电路调试过程中，还遇到了不少问题，第一次把所有的元件都焊上去后，都准备调试了，才发现正负电源的插针离得太近了，不容易接电源，本不该犯的错误，这些都是由于自己的粗心大意造成的，所以说，做任何事情都必需经过“三思而后行”，来不得半点的马虎，否则浪费了时间和精力。（五）结论人体红外线感应自动门有两种报警模式，一种紧急报警模式，另一种布防报警模式。三个LED指示灯，当有报警时红色发光二极管闪烁报警，自动门打开，否则熄灭;绿色用做布防指示灯;黄色传感器信号指示灯（有信号就亮，否则灭）

13、。按下布防键，系统计时30秒进入布防状态（此时绿色的灯闪烁），30秒后系统进入布防状态（此时绿色的亮长亮），此时当有人靠近时，红外热释电传感器信号输送给单片机，单片机接收到信号马上报警。当遇到特殊情况时，按下紧急报警键，系统马上报警，自动门打开。3 心得体会在这次的课程设计中，自己学习到了很多以前没有没有经历过的知识，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。四参考

14、文献 1.胡萍.串口通信的红外报警器的研制J.计算机与现代化，2010（10）：15-16.2.时德钢等.基于串口通信的红外报警器的研究J.计算机测量与控制，2009,10（7）：480-482.五附录（一）总体原理图设计（二）PCB图（三）程序源代码#include <reg52.h> /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

15、1sbit beep = P23; /蜂鸣器定义sbit red = P22; /红色发光二极管定义sbit green = 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_valu

16、e = 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 = 1)switch(key_io & 0x07)cas

17、e 0x06: key_can = 1; break; /得到按键值 case 0x05: key_can = 2; break; /得到按键值 case 0x03: key_can = 3; break; /得到按键值 key_old = key_new; /*定时器0初始化程序*/void time_init() EA = 1; /开总中断TMOD = 0X01; /定时器0工作方式1ET0 = 1; /开定时器0中断 TR0 = 1; /允许定时器0定时uchar flag_alarm ; /报警标志位uchar flag_bufang ; /布防标志位uchar flag_bufang

18、_en ; /布防标志位使能uint flag_value; /用做定时器的变量/*红外报警处理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) /报警red = red; /红灯报警beep = beep; /蜂鸣器报警if(flag_bufang_en = 1) /准备开始布防green = green; /绿灯闪 if(flag_bufang = 1) /确认布防green = 0; /如果延时布防成功 绿灯长亮if(hw = 1) /红外有输出flag_alarm = 1;/*对应不同按键处理*/ void key_with()if(key_can = 1) /按键紧急报警flag_alarm = 1; /报警标志位 ; if(key_can = 2) /布防按键flag_bufang_en = 1;if(key_can = 3) /取消报警 把变量清零flag_alarm = 0; flag_bufang = 0; flag_bufang_en = 0;flag_value = 0;P2 = 0xff; /*主程序*/ void main()time_init();while(1)key(); yellow = hw; /红外热释电指示灯 有输出就亮黄灯if(key_can < 10)key_with(); /按键设置函数if