红外防盗报警器

本科毕业设计说明书（论文）第33页共34页1绪论随着人类社会的发展，人们的物质财富不断增长，工厂的贵重设备也在增多，文艺场所像博物馆等的贵重文物也不断增多，由此吸引了许多不法分子徒劳而获的欲望，安防在现代社会显得越来越重要，在许多高新技术的应用下，类型众多的防盗报警产品进入了市场，而红外防盗报警器更以其独特的优点在市场受到了极大地欢迎。设计红外防盗报警器需要解决红外线的发射电路和接收电路，声光报警电路。1.1课题研究的意义红外防盗报警器在社会中应用广泛，对于预防盗贼、实时监控具有重要意义，极大的减轻了人的工作负担，保障了社会的安定和谐。各国对红外线技术的研究促使红外线技术应用到很多高新科技领域，红外线技术结合单片机技术制作的红外防盗报警具有很广阔的研究前景，单片机使得报警功能越来越智能化、人性化，可以实现人们的各种防盗报警要求。太阳光线中有很多种不可见光线，而红外线是其中的一种，又称为红外线热辐射。光谱中波长自0.76~400微米的一段称为红外线。红外防盗报警主要分为两种类型：主动式和被动式。主动式红外防盗报警器主要由发射和接收两个单元组成，也就是由于障碍物对由发射电路和接收电路组成的不可见光线的阻挡使得接收器接收不到红外线而产生报警信号，是外界主动的去影响红外传感器，所以称为主动式红外防盗报警器。被动式红外防盗报警器没有发射单元，主要依靠热释电人体红外传感器来接收人体辐射出的红外线产生报警信号。由物理学中光部分知，温度高于0K的物体，都会发出红外线，所发红外线的波长有所不同，人体辐射出的红外线波长一般在9.67~9.64μm之间，热释电人体红外传感器恰可对这段波长产生反映，由此发出报警信号。两种类型的红外防盗报警器都有自身难以克服的缺点，也有其自身的优点。本设计采用主动式类型。1.2课题研究的目的主动式红外防盗报警器主要由红外线发射电路、红外线接收电路、声光报警电路组成，本设计就是要实现用38kHz的方波对红外线进行调制发射出去，由接收电路进行红外线的接收，接收电路输出低电平，当有障碍物遮挡住这束红外线时，接收电路产生高电平送人单片机，由单片机内部程序作用产生声光报警驱动信号，并由数码管显示报警次数。由此，红外防盗报警器的功能便得以实现，完成了入侵自动报警的功能，也即是本课题的研究目的。总体方案系统原理框图如图2.1所示。单单片机声光报警电路红外线接收单元红外线发射单元显示报警次数图2.1系统方框图红外线发射单元由555定时器构成的多谐振荡电路产生38kHz的脉冲信号驱动三极管工作，使红外二极管导通，以38kHz的频率发射红外线。红外线接收单元由红外接收二极管接收红外线产生接收信号，送入单片机，单片机接收到变化脉冲即表示有入侵者，产生信号驱动声光报警电路报警。声光报警电路由发光二极管和蜂鸣器等元件组成。各单元之间环环相扣，各自完成自己的任务，组合在一起就能完成红外线的发射、接收、检测入侵信号的功能，便构成了红外防盗报警器的设计要求，实现了入侵报警功能。3硬件电路设计硬件电路分为四部分：红外线发射电路、红外线接收电路、单片机控制电路、声光报警电路。下面分别进行介绍。3.1红外线发射电路发射单元由555定时器构成的多谐振荡电路和红外二极管电路组成，红外发光二极管发出的红外线的距离与其发射功率成正比，且当红外发光二极管工作在脉冲状态下时，红外线的传输距离与脉冲峰值电流成正比，用38kHz对红外线进行调制可以防止日光和灯光的干扰，调制的是红外线的幅度，和电波的调制不一样，波长没变还是红外线波长，且一般公司生产的红外接收探头也都是针对38kHz的标准设计的，可以使红外线传播的更远，接收也更灵敏，所以需要用38kHz的脉冲信号对红外线进行调制。生成38kHz方波的方法很多，本设计采用廉价且高效的555集成定时器构成多谐振荡器来生成38kHz脉冲信号。3.1.1555定时器及其构成的多谐振荡电路555集成定时器由于具有宽范围的单电源电压，能输入模拟电平，输出驱动功率较大、定时准确等特点，广泛应用于电子技术中。555集成定时器是一种将数字电路和模拟电路集成一体的电子器件，它将模拟功能和逻辑功能融为一体，能够产生精确的时间延迟和振荡，驱动555集成定时器只需使用单电源，555集成定时器可独立构成定时电路，它的最大输出电流可达到200毫安，可直接驱动发光二极管、喇叭等小功率器件。这些特点使的555的使用很灵活，只需在外部连接一些阻容元件，便能构成具有多种用途的电路，比如单稳态触发电路、多谐振荡器、施密特触发电路等。555集成定时器的内部电路结构如下图3.1所示。图3.1555集成定时器的内部电路结构555定时器[1]内部由3个阻值为5的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1引脚是接地端；2引脚是低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6引脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01μF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V~3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V~18V范围内使用。555定时器[2]工作时过程分析如下：5脚经0.01μF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=VCC、UR2=VCC。当VI1＞VCC，VI2＞VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当VI1＜VCC，VI2＞VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不变。当VI1＞VCC，VI2＜VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。当VI1＜VCC，VI2＜VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。555集成定时器的引脚排列图如下图3.2所示。图3.2555集成定时器的引脚排列图555集成定时器内部由两个电压比较器，一个电阻分压器，一个RS触发器，一个三级管放电开关和一个输出缓冲器实现了下表3.1的逻辑功能。表3.1555集成定时器功能表输入输出高电平触发端低电平触发端复位输出放电管VT的状态╳╳00导通＜VCC＜VCC11截止＞VCC＞VCC10导通＜VCC＜VCC1不变不变多谐振荡器是自激振荡器，接通电源后，能自行产生具有一定频率和脉宽的矩形波发生器。本设计需要用555集成定时器产生38kHz的脉冲信号驱动红外发光二极管，设计电路图并用Proteus软件绘制电路图仿真如下图3.3所示。图3.338kHz方波生成电路由示波器可检测出电路输出周期约为26μs的波形，实现了要求。此振荡器的原理主要是利用电容的充放电，利用比较器来实现放电管VTd的导通与截止，控制锁存器的反复自行翻转，由反相器输出脉冲信号，反相器的作用是提高电路的带负载能力，并隔离负载对定时器的影响。电路的振荡周期可通过公式估算以确定元件参数。可参考如下的公式进行估算。振荡周期：(3.1)占空比：(3.2)取=10K=220KC=82pF生成38kHz波形也可通过边调节电阻值边观察波形得出，本设计在进行实物制作时由于没有买到82pF电容，所以实际采用的电路图为下图3.4所示。可以通过调节滑动变阻器和来改变振荡周期。图3.438kHz方波生成电路3.1.2红外发光二极管电路红外发光二极管是由红外辐射效率高的材料制造而成的PN结，再外加正向偏压向PN结注入电流，从而激发出红外光。光谱功率分布为中心波长830nm~950nm，半峰带宽约40nm左右，它是窄带分布，可感受的光谱范围。其最大的优点是可以完全无红暴，或仅有微弱红暴；另外，红外发光二极管还具有寿命长的特点。常用的红外线发光二极管有SE303·PH303。下图3.5为红外发光二极管的实物图。图3.5红外线发射管上图中，红外发光二极管有一长一短两个引脚，其通断性质和普通二极管相似，具有单向导通性，长引脚接电压正极，短引脚接负极。如果判断不出引脚长短可用万用表来区分，并可检测红外线二极管是否可用。方法是将万用表置于R×1K挡，测量红外发光二极管两引脚的电阻，通常，正向电阻应在30K左右，反向电阻要在500K以上，这样的管子才能正常使用。并且反向电阻越大越好。红外发光二极管具有多种特性，其特性决定了使用它时应注意的方面，现简要介绍一下:(1)电流~电压特性对红外发光二极管施加正向电压可驱动它发射红外线，由于发出的是红外线，人眼不可见，所以实际上并不能用肉眼看到有光线发出，可用万能表测其两端电压，以判断是否工作。一般其正向导通时两端电压在1V~2V之间为宜，电压太高将会使其烧毁。对其施加反向电压时红外二极管将截止，能承受的最大反向电压在3V~6V之间。(2)热损红外线发光二极管所消耗的功率，一部分转化为热量散发，一部分转化为红外线发射出去。功率的损其最大值与周围温度也有很大关系。(3)发射束电流特性一般可见光的发光二极管其输出光的强度是用光度表示的，而不可见光向红外线发光二极管输出光的能量大小，是用发射束Fe来表示的，单位为瓦特。发射束的意义是在单位时间内，其所能发射、搬移光能量的多少。(4)发光频谱发光二极管所发射的光的波长，因制作材料的不同而不同。红外线发光二极管一般用砷化镓制作，其峰值发光波长在940~950nm之间，而当波长在900nm以上时，人眼就不可见了，这也就是我们人眼看不到红外线的原因。(5)方向特性红外线发光二极管发出的红外线方向也是有一定规律的，各个方向的红外线强度不同，方向角度就是发射强度的相对值。当方向角度是零度时，放射强度定为100％，方向角度越大，放射强度相对减少，发射强度如由光轴取其方向角度一半时，其值即为峰值的一半，这个角度称为方向半值角，角度越小就代表元件的指向性越灵敏。一般红外线发光二极管在出厂前均附有透镜，可以使它的指向性更灵敏。红外线发射强度及角度对于报警器的灵敏性及可监控范围有很大影响，安装时应注意发射管与接收管对准。(6)包装与外型红外发光二极管的包装主要有三种类型，透镜消除型、陶瓷型及树脂分子型，如下图3.6所示。图3.6红外线发射二极管包装构造图上图即为其包装构造图，材料不同，性能自然有很大差异，如果使用环境和用途要求严格，就使用性能较佳的陶瓷型。将红外线发光二极管接入电路时需要接限流电阻，以防止其被烧毁。下图3.7为本设计中发射红外线的电路图。图3.7红外线发射电路图在该电路中，通过IN引脚输入接收到由555集成定时器输出的38kHz脉冲信号，脉冲信号通过R3产生电流，使三极管的基极有电流流过，三极管导通，从而有电流从发射极的红外二极管流过，红外二极管导通，发射出红外线限流电阻可通过公式计算，(3.3)电流一般取20左右，通过计算得出限流电阻为220欧姆左右。3.2红外线接收电路红外线接收一般有两种方法，一种是利用红外线接收管加处理电路，另一种是利用红外接收探头。3.2.1红外线接收管红外线发射出去后需要接收才能组成一个整体，红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，核心是一种特殊材料的PN结，它工作于反向电压下。没有红外线光照射时，反向电流很小(一般小于0.1微安)，称暗电流。当有红外线光照射时，携带能量的红外线光子进入PN结，把能量传送给共价键上束缚着的电子，使部分电子挣脱共价键，成为自由电子，从而产生电子－空穴对。它们在反向电压的作用下做漂移运动，反向电流便明显变大，光度越强，反向电流就越大。这种特性称“光电导”。红外线接收管在一般光线的照射下，产生的电流叫做光电流。如果在外电路接上负载，负载就能获得电信号，电信号将随着光照的变化而变化。一般情况都使用红外线接收二极管，其外型如下图3.8所示。图3.8红外线接收二极管红外线接收二极管输出的信号不能直接被单片机接收，需要视具体情况而定。本设计对其进行了实验，由实验可知，红外线接收管两端的电压与红外对管之间的距离有关，这也验证了红外对管的原理，当接收到的红外线信号变化时，接收管的电阻将进行变化，继而其两端的电压发生变化，由于条件有限，本设计只在很短距离内进行实验，当把红外线接收二极管与10K电阻连接，外加5V反向偏压，当接到收红外线时，其输出电压为0.14V，当红外线被遮挡时其电压为2.44V，将输出段与比较器连接，当电压大于1V时，输出低电平，当电压小于1V时，输出高电平，与单片机输入口连接即可，电路仿真图为下图3.9所示。图3.9红外线接收管电路图中电阻与可变电阻组成电压比较器正相的输入电压，通过调节滑动变阻器改变正相电压的值，当接收到入侵信号，比较器输入端翻转，输出段产生低电平送入单片机形成报警信号。3.2.2红外接收头红外接收头是把红外接收电路集成在一个元件中，称为一体化红外接收头，体积很小，和三极管相似。它的内部电路一般由红外线接收二极管，放大器，限幅器，带通滤波器，积分电路，比较器等组成。当红外线接收二极管监测到红外信号，把检测到的信号送入放大器进行放大，然后送人限幅器，限幅器能把脉冲的幅度控制在规定的范围内。交流信号送入带通滤波器，带通滤波器可以通过30kHz~60kHz的负载波，通过解调电路把信号解调，再经过积分电路送入比较器，由比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。红外接收头的作用很大，本设计采用它有点大材小用了，但由于红外接收头所具有的种种优点，可以更加准确的接收红外线，并且可以大大增加检测距离，所以选用了它。红外接收头的种类很多，各种类型的引脚定义也不相同，但一般都有三个引脚，为供电脚，接地和信号输出脚。图3.10为红外接收头的图片。图3.10红外接收探头由于本设计采用单片机中断判断是否发出报警，所以要求要报警时输入低电平，而红外接收探头在接收不到红外线时输出高电平，所以电路中需加入反相器，然后把信号送入单片机。反相器采用CD4069型号，CD4069由六个COS/MOS反相器电路组成。下图3.11为其引脚功能图。图3.11CD4069的引脚功能图由图可知，反相器的14引脚接直流电源，7引脚接地，六个反相器各自独立，本设计采用1引脚输入和2引脚输出，输出段直接与单片机连接，形成检测入侵信号口。3.3单片机控制电路单片机[2~5]是一种集成电路芯片，是一种典型的嵌入式微控制器。单片机应用非常广泛，现代社会生活中几乎每件电子产品和机械产品中都会有成单片机。单片机节省了大量的硬件电路，并具有硬件电路所不能完成的功能，使得产品更加的智能化，改变着人们的生活方式。3.3.1单片机主控芯片的性能以及标准功能单片机是指把微处理器(CPU)、存储器、基本的I/O接口以及定时/计数、通信部件集成在一块芯片中，也就是在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。由于单片机的巨大的应用市场，世界许多公司都在生产，因此单片机的种类及型号很多，并且更新换代速度很快，但考虑到实际应用中许多地方并不需要性能很高的单片机，并且为了程序的兼容，各种类型的单片机差别并不是太大，并且几种质量比较好的单片机成了市场的主流产品。本设计采用了应用广泛的51系列单片机中ATMEL公司生产的51AT89C52，完成对报警信号处理并发出报警信号。AT89C52是一个低电压，高性能的8位单片机。总的来说，单片机就是一个高级的电路，由于具有CPU，所以可以通过编写程序去控制它工作，通过程序来指挥它，达到编程者预期的目的。用高级语言编写的程序更加的直观方便，使得单片机的功能大大提升，但单片机只能输出高低的电平信号，所以，单片机必须与外部的硬件电路结合才能完成更多的目的功能。单片机要在程序的指令下才能工作，所以需要有存储程序的工具，这就是单片机内部的存储器的作用，AT89C52的内部存储器可存储256个字节的数据，如果内部存储器不够用，可用外部存储器进行扩展。以前单片机的内部存储器不能反复擦写，一般在出厂前就用专门的机器把程序加载到存储器内，单片机只能完成固定的任务。现在许多厂家专门设计出了方便学习的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM)，可方便学习者随时用电脑把自己写的程序烧录进单片机进行调试。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，有的端口做不同的用途，通过设置功能字来设定选用的功能。单片机有2个外部中断端口，使单片机变得灵活多样，对外部的控制更方便有效。其内部还有3个16位可编程定时/计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，这些功能都通过设置控制字来实现对其的控制，使用非常方便。下图3.12为单片机的结构框图。图3.12单片机的结构框图每个框图都是由各种芯片和电路构成，各单元之间通过内部总线进行通信。图3.13为单片机的引脚图。图3.13单片机的引脚图单片机[8]的40个引脚大致可分为4类：(1)电源

(a)芯片电源VCC，接+5V；

(b)接地端VSS(GND)；(2)时钟：XTAL1、XTAL2是晶体振荡电路反相输入端和输出端。(3)控制线共有4根，第一是ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲，ALE的功能是用来锁存P0口送出的低8位地址，PROG的功能是在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲；第二是PSEN:外ROM读选通信号；第三是RST/VPD：复位/备用电源，RST是复位信号输入端，VPD的功能是在Vcc掉电情况下，接备用电源；第四是EA/Vpp：内外ROM选择/片内EPROM编程电源，EA功能是内外ROM选择端，Vpp功能是在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。(4)输入/输出线80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号。

3.3.2单片机在本设计中的应用本设计中应用到单片机的外部中断、输出口、复位电路、时钟电路，现一一进行介绍。中断是指当单片机在运行过程中，产生了中断信号，AT89C52中共有五个中断源，分别为：

INT0：外部中断0，由P3.2端口线引入，低电平或下跳沿引起。

INT1：外部中断1，由P3.3端口线引入，低电平或下跳沿引起。

T0：定时器/计数器0中断，由T0计满回零引起。

T1：定时器/计数器l中断，由T1计满回零引起。

TI/RI：串行I/O中断，串行端口完成一帧字符发送/接收后引起。本设计采用外部中断1。单片机允许中断后，便终止了当前所执行的程序，并用堆栈对目前的程序及状态进行记录，以便于中断结束后返回原程序继续执行，然后便进入中断程序，执行中断里的程序，单片机事先规定了几个特殊的地址，其中就有关于中断的，既是中断入口地址，中断允许后便进入中断入口地址。设置中断需要设置单片机的中断控制寄存器IE，设置各位为0或1，便可控制中断的方式。下表3.2即为IE各位功能。表3.2中断控制寄存器IEIEIEIEEAESET1EX1ET0EX0上表中各位表示的含义说明如下：EA：全局中断允许位。EA=0，关闭全部中断；EA=1，打开全局中断控制，在此条件下，由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。ES：串行I/O中断允许位。ES=1，打开串行I/O中断；ES=0，关闭串行I/O中断。ETl：定时器/计数器1中断允许位。ETl=1，打开T1中断；ETl＝0，关闭T1中断。EXl：外部中断l中断允许位。EXl=1，打开INT1；EXl=0，关闭INT1。ET0：定时器/计数器0中断允许位。ET0=1，打开T0中断；ET0=0，关闭T0中断。EX0：外部中断0中断允许位。EX0=1，打开INT0，EX0=0，关闭INT0。本设计需要开中断1所以可设置IE=84H。当红外线被障碍物遮挡时，便产生中断信号送入中断输入口INT1。P0、P1、P2、P3四个口可作为输入输出口使用，P0口做I/O口使用时外加上拉电阻，但本设计中用P0口接上拉电租驱动共阴数码管显示报警次数时，却由于P0口电压太低，不能驱动数码管显示数字。这四个口也都有其各自的特殊用途，但除P0口外，其它的电路结构都很相似，做I/O口时无需外加上拉电阻。本设计还利用到P3.1口作为声光报警的驱动信号，当报警产生时，让P3.0输出脉冲波，驱动发光二极管的闪烁和蜂鸣器的报警。复位电路采用的是手动电平复位电路，当单片机的复位引脚维持两个周期的高电平时，单片机将复位。在下图3.14中。图3.14单片机的复位电路当按下按钮时，单片机的复位端将出现一个由100电阻和1K电阻分压的电平，这个电平可维持两个周期以上的，所以单片机就复位。在本设计中单片机的复位按钮可以使报警器手动停止报警，并可把报警次数清零。单片机的工作都要在一定的时钟信号控制下完成，单片机的时钟电路可以为单片机提供时钟信号，时钟电路有两种连接方式，一种称为内部时钟方式，另一种称为外部时钟方式。本设计采用内部时钟方式。电路连接图如下图3.15所示。图3.15单片机的时钟电路时钟电路中在引脚XTAL1和引脚XTAL2之间跨接一个12M的晶体振荡器，再接入两个微调电容，电容的作用是协调晶体振荡器的频率和帮助它起振。由于在XTAL2引脚上能输出3V作用的正弦波，所以不需外加电源。时钟电路中晶振的频率决定着单片机的指令周期。单片机的引入使得红外防盗报警器更加的智能化，并可减少大量的硬件电路。3.4声光报警电路当单片机接收到报警信号后，经过内部处理，便输出报警信号，为了能更加直观方便的通知工作人员有入侵者进入，就需要报警电路，报警电路包括声报警、光报警、数码管显示三个部分。3.4.1光报警电路发光二极管简称为LED，发光二极管由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成，当电子与空穴复合时能发射出人眼可见的光线，因而可以用来制成发光二极管。发光二极管经常用在电路及仪器中作指示灯用。不同化合物制成的二极管能发出不同颜色的可见光，如磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，用户可根据不同的应用需要选择不同的发光二极管，报警时一般采用红色的。发光二极管的特性与红外发光二极管有很多相似之处，在此不详细介绍。发光二极管也需要加限流电阻，以免被烧毁，限流电阻的计算公式与红外发光二极管的限流电阻公式相同，本设计采用的连接电路方式为下图3.16所示。图3.16发光二极管电路3.4.2蜂鸣器电路蜂鸣器在市场上有两种类型，一种是电压型，一种是脉冲型，电压型的只有对蜂鸣器送电它便会发出声音，它的发声频率是固定的。脉冲型的必须加入脉冲才会发出声音，并且它的发声频率是加入脉冲的频率，本设计采用了脉冲型的蜂鸣器。下图3.17为低电平驱动蜂鸣器的电路图。图3.17低电平驱动蜂鸣器电路图中R7为限流电阻，以防止蜂鸣器被烧毁。R6为泄放电阻，目的是让三极管从饱和到截止时提供一个泄放基极和发射极间的少数载流子的路径，以加速切换，防止拖音。3.4.3七段LED数码管数码管用于显示报警的次数，方便查看。数码管一般分为共阳极和共阴极。本设计采用共阴极七段LED数码管，将其对应引脚直接接到单片机的P0口和P2口，分别用于显示个位和十位。下图3.18分别为共阴极数码管的引脚图和原理图。图3.18共阴极数码管的引脚图和原理图从图中可以看出数码管[9]的工作原理，引脚图的两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接地，共阳数码管将其接正5伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并列在一起可构成多位数码管，它们的段选线(即a,b,c,d,e,f,g,dp)连在一起，而各自的公共端称为位选线。显示时，都从段选线送入字符编码，而选中哪个位选线，那个数码管便会被点亮。数码管的8段，对应一个字节的8位，a对应最低位，dp对应最高位。所以如果想让数码管显示数字0，那么共阴数码管的字符编码为00111111，即0x3f；共阳数码管的字符编码为11000000，即0xc0。可以看出两个编码的各位正好相反。4软件部分设计红外防盗报警器的软件设计主要是对单片机编写程序，使单片机能在接收到入侵信号后发出报警信号。4.1程序总体设计图4.1为主程序的工作流程图，由图可见，本课题的程序编写并不是太复杂，主要功能就是等待中断信号，发出报警信号。开开始循环程序循环程序NHNH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/m有入侵？H/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mH/mYxYx=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1x=1转向报警程序转向报警程序x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8x=0.8图4.1主程序工作流程图4.2程序的编写本设计若采用汇编语言会比较繁琐，故采用C语言进行编写，主要思路是利用外部中断采集入侵信号，主程序为无限循环，等待入侵信号产生的中断，当中断产生时，进入中断子程序，利用P3.0端口交替输出高低电平，利用延迟函数进行软件延迟。中断发出报警信号30s后，回到主程序，继续等待下一次入侵信号。报警结束时，有数码管显示报警次数。C语言[10~15]是一种计算机程序设计语言。它既具有高级语言的特点，又具有汇编语言的特点。它可以作为工作系统设计语言，编写系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。它的应用范围广泛，具备很强的数据处理能力，不仅仅是在软件开发上，而且各类科研都需要用到C语言，适于编写系统软件。是单片机以及嵌入式系统开发中的主流语言。C语言优点如下：(1)简洁紧凑、灵活方便C语言一共只有32个关键字，9种控制语句，程序书写形式自由，区分大小写。把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元。(2)运算符丰富C语言的运算符种类很多，包含了许多数学中的运算符。C语言中共有三十多种种运算符。C语言把括号、赋值等都作为运算符处理，从而使C语言的运算类型极其丰富，表达式类型多样化。灵活运用C语言中丰富的运算符可以实现其它高级语言难以实现的功能。(3)数据类型丰富C语言的数据类型有：整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构的运算。并引入了指针概念，使程序效率更高。(4)它是结构式语言结构式语言的显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立。这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便的调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完全结构化。(5)语法限制不太严格，程序设计自由度大C语言的语法非常灵活，思维逻辑非常人性化，可以最大程度的发挥人的想象力，允许编写者有大的自由度。(6)允许直接访问物理地址，对硬件进行操作由于C语言允许直接访问物理地址，可以直接对硬件进行操作，因此它既具有高级语言的功能，又具有低级语言的许多功能，能够像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作，而这三者是计算机最基本的工作单元，可用来写系统软件。(7)生成目标代码质量高，程序执行效率高一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10~20%。(8)适用范围大，可移植性好C语言有一个突出的优点就是适合于多种操作系统，一般流行的操作系统都可适用，由于C语言的广泛应用各厂家生产的设备做了统一规定，C语言适用于各种机型，移植性很好。红外防盗报警器的软件设计所使用的C语言都是很简单的语句，用主函数进行中断的扫描，当中断产生后进入中断子函数，进行声光报警，在子函数中又嵌套了延迟函数，产生频率一定的脉冲，使发光二极管闪烁。5实物制作与调试实物的制作过程就是理论转化为实践的过程，主要分为两步：实物的电路图搭建与电路的调试。5.1电路的搭建由于条件限制及考虑到电路比较简单本设计采用面包板来搭建。首先，选择一块大小合适的面包板，复习面包板的连线规律与技巧。然后开始挑选购买实物，先统计好各类元件的种类及所需数目，然后选定其型号。所需主要元件表如下表5.1所示。表5.1实物元件表元件名称元件型号数量555集成定时器NE555P1红外发射对管2红外接收探头3521晶振12Mhz1蜂鸣器SEAL1发光二极管1八段LED数码显示管共阴2按钮1电容103、30各2个滑动变阻器1K3单片机AT89C521比较器LM3231反相器HLF10081电阻3.3K2电阻1K12电阻10K2购买好所需元件后，先在面包板上以主要元件布局，然后按照电路图进行搭建电路。所搭建的电路图如下图5.1所示。图5.1红外防盗报警器的实物电路图5.2电路的调试电路的调试是至关重要的，可以进一步验证设计的正确性。在电路的调试中，由于面包板与导线接触不良经常产生故障，所以要注意运用万能表检测电路故障。在用示波器调试38kHz脉冲信号进行调试时，一边观察示波器上的波形，一边轮流调节两个滑动变阻器。红外发射管应与接收管对齐，不然便不能准确的检测入侵信号，并会引起误报警。用接收头接收时，由于它只接收38kHz左右的红外信号，所以可以防止外界光线的干扰，适合用在防范距离短的地方。用接收二极管接收时，要外加处理电路，外界光线的干扰会引起误报警，需要加外罩，防止外界的干扰。经过调试，电路完成了所要求的功能。当红外对管之间有障碍物经过时，发光二极管闪烁，蜂鸣器发出报警，报警时间可由程序中的延迟函数来调节，报警结束后由数码管显示报警次数，报警中也可通过复位键停止报警，使数码管清零。6总结在制作红外防盗报警器的过程中我学到了很多知识。拿到课题后，我先利用网络和图书馆进行了相关资料的搜集，了解了红外线防盗报警器的历史及相关信息。然后选定了制作被动式红外防盗报警器。在制作报警器过程中，首先确定了其各个功能模块，然后对每一部分进行电路设计，设计好后，利用软件进行模拟仿真，论证其理论的正确性，最后购买元件，在面包板上搭建实物。在实物制作过程中遇到了很多问题，通过老师的指导，找出了很多理论与实践相矛盾的地方，进行了改正。本设计只是在面包板上进行了理论验证，在具体安装被动式红外防盗报警器时，要注意把红外对管放置在恰当的高度，以仿真动物等经过时引起的误报警。若安防要求很高，则应该多设计几束红外线，提高防盗系统的检测范围和可靠性。通过这次毕业设计体会到了理论与实践相结合的重要意义，在设计中，运用到了许多基本理论课程中的相关知识，更深刻的体会到了大学教育的重要性、基础性，为以后的工作学习奠定了基础。结束语红外线技术的发展越来越成熟，单片机及通信功能也得到了大大的应用，红外防盗报警器必然会越来越智能化、人性化，可更加方便可靠的帮助人们完成监视的任务。随着社会经济的不断发展，越来越多的场合需要提高安防级别，红外防盗报警器必将会满足这些场所的要求，其应用市场会越来越广阔。红外防盗报警器会约束盗贼的违法行为，同时盗贼也必会采用干扰措施逃脱红外线的监控，所以必须深入实际，不断研发更加隐蔽防干扰的措施，使红外防盗报警器不断更新换代，让人们用的更放心。本课题采用红外接收探头接收红外线，使系统更加的可靠，监视范围也大大调高，系统灵敏度也上升到一个高的层次。单片机的引入使红外防盗报警器具备了向智能化方向发展的基础，可以利用单片机的各种优秀的处理功能使红外防盗报警器具有更多的功能，比如可以将很多监控地点通过单片机的通信系统集中管理，也可实现无线通信等功能。

致谢首先要感谢指导我毕业设计的张文老师对我的细心指导，在张文老师的精心指导下我得以顺利完成了毕业设计的各个步骤。毕业设计每个阶段都有每个阶段的任务，每个任务都有具体要求，经过老师对每个任务的审阅，提出建议和要求，然后由我进行修正，才得以完成整个毕业设计课题。在这期间我感受到了张文老师认真严谨的态度，丰富的理论知识和实践经验。在张文老师耐心的指导下，我首先对毕业设计的课题进行了资料收集，然后确定了每个模块的实施方案，在软件上进行仿真后，得以做出实物。老师的指导给我明确了研究的方向，给了我很大的帮助。同时张文老师每周都要我进行汇报毕业设计的进展情况，并指出方案的缺点，提出意见，这样使得我在顺利完成毕业设计的同时学到了许多相关知识。同时也要感谢夏翔老师，作为本专业负责人，他无时不在关心我们毕业设计中所遇到的问题，对我们做出严格的要求，期待我们更大的进步。毕业之际，在此也感谢班主任李宇老师在学习与生活中给予的帮助与支持。感谢李宇老师在设计中的指导。在四年的学习生活中，在老师们的耐心指导与熏陶下，我从一个乳臭未干的高中毕业生，渐渐成长，从老师那学得了很多专业知识，学会了如何以诚待人，也要向老师们那样努力认真对待自己的工作。在这大学的四年里，正是由这么多优秀、认真、负责老师们的认真教导，我才有信心踏入社会的门槛。感谢我的母校——南京理工大学泰州科技学院，对于陪伴了我四年的师友，对于生活了四年的校园，我充满了不舍。我会牢记老师们的教诲，谢谢你们给我的帮助与关怀，谢谢你们给了我一个美好的大学生活。并对审阅本文的老师表示诚挚的感谢。参考文献[1]沈尚贤.电子技术导论[M].北京：高等教育出版社,1985.第一版.[2]苏长赞.红外线与超声波遥控[M].北京：人民邮电出版社，2001.[3]郝芸.传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2006.[4]元增民.单片机原理及应用[M].长沙：国防科学大学出版社，2006.[5]刘仁宇.单片微型计算机原理及应用[M].西安：西安电子科技大学出版，2005.[6]马忠梅.单片机外围电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.[7]李全利.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.[8]王庆友.光电传感器应用技术[M].北京：机械工业出版社，2007.[9]王明时.现代传感技术[M].北京：电子工业出版社，1997.[10]中国自动化网.单片机技术应用[J].2003，5(13)：13～27.[11]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].4版.北京：机械工业出版社，2000.[12]胡海编.单片机原理与应用[M].机械工业出版社，2004.[13]黄继昌.传感器工作原理及应用实例[M].人民邮电出版社，1998.[14]张庆双.报警器、警示器应用电路集粹[M].机械工业出版社，2005.[15]罗自维.传感器应用[M].电子工业出版社，1992.[16]顾德仁，万栋义.脉冲与数字电路[M].北京:高等教育出版社，1986.第二版.附录A整体仿真电路图附录B声光报警程序#include<reg51.h>charcodetable[0]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x83,0xf8,0x80,0x98,};//显示数值表0-9sbitLED=P3^0;//定义P3.0为输出报警信号#defineseg2P0//定义P0口显示十位#defineseg1P2//定义P1口显示个位voidDelay(unsignedintt);//声明延迟函数intt=0;//定义全局变量t，以记录报警次数voidmain()//主程序开始{ IE=0x84;//开外部中断1while(1)//死循环{if(t<10)seg1=table[t];//如果报警次数小于10，则直接输出到个位else{seg1=table[t%10];//如果报警次数大于10，则用t除以10取余数送个位，t除以10的商送十位显示seg2=table[t/10];}}}voidInt(void)interrupt2//中断函数{inti,j=0;t++;//进入中断，说明有入侵，则t加1for(i=60;i>=0;i--)//定义声光报警30s{LED=0;//P3.0输出低电平Delay(500);//调用Delay函数，延迟0.25sLED=1;//P3.0输出高电平Delay(500);}}voidDelay(unsignedintx)//定义延迟函数，约延迟x*0.5ms{inti,j;for(i=0;i<x;i++)for(j=0;j<60;j++);}目录TOC\o"1-3"\u第一章总论 1一、项目提要 1二、可行性研究报告编制依据 2三、综合评价和论证结论 3四、存在问题与建议 4第二章项目背景及必要性 5一、项目建设背景 PAGER