人体红外报警器设计毕业设计论文终稿

PAGEPAGE16PAGEPAGE17毕业设计说明书题目：人体红外报警器产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：学号：学院：电子信息工程学院专业：应用电子技术班级：学校指导教师：企业指导教师：2016年4月30日摘要由于时代的不断进步，人们对自己所处的环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居方面，不得不时刻留意那些不法分子。因此我想设计以热释电红外传感器作为检测仪，并进行报警的系统的设计。红外感应源通常采用热释电变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，然后当开关感应到时，传感器就会探测到人体红外光谱的变化。该设计包括硬件和软件设计两个部分，硬件部分由红外探头模块、单片机控制模块、报警模块、LED控制模块部分构成，使用单片机STC89C52处理器，并且用C语言编写程序。关键词：热释电红外传感器；电荷；红外光谱；单片机目录TOC\o"1-3"\h\u245381.绪论 4195302.设计任务分析 4254263.技术方案设计 41643.1系统设计简介 4233273.2硬件电路设计简介 5264453.2.1红外感应模块 559074.单片机部分 7218244.1STC89C52单片机简介 748414.1.1单片机最小系统 739214.1.2按键控制电路模块 8246084.1.3指示灯和报警电路模块 8105165.软件的程序实现 9132485.1主程序工作流程图 9235685.2程序编写与调试 10244075.2.1Keil编译器软件简介 1085306.结论 1130369参考文献 1226850致谢 1314835附录一：总原理图设计 1426401附录二：程序源代码 141、绪论如今我们的生活越来越智能化，然而不法分子也越来越聪明，为了防止我们不在家时，家里被偷窃的事件，因此想设计一种设计一种价格实惠，但可靠性、智能化都不错的报警系统。由于想到红外线是不可见光，并且隐蔽性能好，因此本设计以红外光作为检测来设计产品。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电路与单片机控制电路；软件主要是程序通过编写程序来控制电路。2、设计任务分析2.1产品设计组成本设计分别包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为电源模块、传感器模块、单片机控制电路模块。2.2单片机模块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。2.3产品的功能当人员外出时，设置报警系统处于外出布防状态，此时探测器工作起来,如有不法分子闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，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，红外热释电模块将送出TTL电平至STC89C52单片机，单片机处理运算后驱动执行报警电路使蜂鸣器鸣叫。3、技术方案设计3.1系统设计简介整个系统电路可划分为：电源模块、传感器模块、单片机控制电路模块，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。3.2硬件电路设计简介硬件电路主要是由：红外感应电路、STC89C52单片机控制电路、报警系统电路三大部分组成。电路总框图如下图所示：电源开关电源开关电源STC89C52单片机复位电路LED指示灯报警电路按键控制图3.1总体设计框图3.2.1红外感应模块根据人体辐射的红外线波长，红外感应能够检测体辐射的红外线，并且去除其它的光波。它含有一个信息采集部分，功能特点有以下几点：1.光敏控制（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。2.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。3.温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至30～32℃，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成低电平；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间的起始点)。信号采集处理模块如下图所示：图3.2信号采集模块图3.2信号采集模块3.2.2电源模块该系统电压接近为5v。3.2.3热释电传感器热释电红外传感器(简称PIR)是一种可静态探测人体的红外新型高灵敏度探测元件。由于热电元输出的是电荷信号，并不能直接使用，因而需要用电阻将其转换为电压形式。由于菲涅耳透镜片相当于把若干个直径不等的环状透镜套在一起，光路原理与传统透镜相同，所以具有不同的焦距（感应距离），从而将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。图一为热释电传感器，图二为菲涅耳透镜，如下图所示:图3.4菲涅耳透镜图3.3热释感应传感器图3.4菲涅耳透镜 4、单片机部分4.1STC89C52单片机简介STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读储存器。STC89C52的功能有以下两点：1.8k字节储存器，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。2.支持2种软件可选择节电模式。4.1.1单片机最小系统单片机最小系统分别由STC89C52单片机、时钟电路、复位电路组成。STC89C52单片机的工作电压范围为4V-5.5V,但一般输入5V直流电源。单片机中的20脚VSS是接地，40脚VCC接+5V电源。时钟电路(振荡电路)是产生象时钟一样准确的振荡电路。复位电路的工作原理为当VCC上电时，C充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下S，C放电。S松手，C又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。单片机最小系统如下图所示：图4.1单片机最小系统图4.1单片机最小系统4.1.2按键控制电路模块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，当人员靠近时，热释红外感应到信号，传回给单片机，单片机马上进行报警。如有特殊紧急情况时，可按下紧急报警键，蜂鸣器进行报警。如下图所示。图4.2按键部分4.1.3指示灯和报警电路模块当报警器按钮S1按下时扬声器报警，报警指示灯亮，扬声器用1KHZ信号响100ms，500HZ信号响200ms交替进行声响报警。当按钮S2按下，解除报警，报警指示灯灭。图4.3指示灯和报警电路5、软件的程序实现5.1主程序工作流程图根据上述工作原理和硬件结构分析可到系统主程序工作流程图，如下图所示：开始开始布防按键按下倒计时结束15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蜂鸣器报警结束图5.1主程序工作流程图5.2程序编写与调试5.2.1Keil编译器软件简介KeilC51是兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。6、结论我此次设计的作品主要是以STC89C52单片机为处理器核心构成的人体红外报警器。它可以感应出人体发出的红外辐射光谱，并将红外光谱转化为相应的电信号，还可以抑制人体辐射波长以外的红外光线与可见光的干扰。平时传感器输出低电平，当有人在探测区范围内移动时输出低电平变为高电平，此高电平输入单片机单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警。在硬件调试及调试中有遇到很多问题，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。该报警器的最大特点是使用户能够操作的操作，而且安装方便、可靠性强、智能性高。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。参考文献[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计.系统配置与接口技术[2]雍杨等.电路设计教程[3]熊如贵.串口通信感应装置.电子制作致谢在本次毕业设计中，我在指导老师的热心指导下学到了很多有用的知识。老师自始至终关心督促毕业设计进程和进度。帮助解决毕业设计中遇到的许多问题。还不断向我传授分析问题和解决问题的办法，并指出了正确的努力方向，使我在毕设过程中少走很多弯路。在这里非常感谢张艳阳老师的指导和帮助，并致以诚挚的谢意！同时，身边的同学给了我许多的帮助。在此，我向身边关心我的同学致以诚挚的谢意！另外，系里的领导和老师也给了我们必要的指导，我也向系和年级的领导们表示衷心的感谢！最后感谢学院对我这几年的培养。附录一：总原理图设计附录二：程序源代码#include<reg52.h> //调用单片机头文件#defineucharunsignedchar//无符号字符型宏定义 变量范围0~255#defineuintunsignedint //无符号整型宏定义 变量范围0~65535#definekey_ioP1ucharkey_can;//红外热释电平时为0有输出为1sbitbeep=P2^3; //蜂鸣器定义sbitred=P2^2; //红色发光二极管定义sbitgreen=P2^1; //绿色发光二极管定义sbityellow=P2^0; //黄色发光二极管定义sbithw=P1^3; //红外热释传感器定义bitflag_300ms=0;/****************独立按键处理函数************************/voidkey(){staticucharkey_new=0,key_old=0,key_value=0;if(key_new==0) //按键松开{if((key_io&0x07)==0x07)key_value++;elsekey_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++;elsekey_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){case0x06:key_can=1;break; //得到按键值case0x05:key_can=2;break; //得到按键值case0x03:key_can=3;break; //得到按键值}}key_old=key_new;}/*************定时器0初始化程序***************/voidtime_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}ucharflag_alarm;//报警标志位ucharflag_bufang;//布防标志位ucharflag_bufang_en;//布防标志位使能uintflag_value;//用做定时器的变量/******************红外报警处理**********************/voidhongwai_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******