基于单片机控制的红外报警器的设计-毕业设计之欧阳学创编

欧阳学创编实用文档欧阳学创编摘要时间：2021.03.03创作：欧阳学随着我国社会与经济的成长，人民生活水平不竭提高，人们对区域治安环境以及平安防备的要求也越来越高，同现代化技术高度成长的今天，犯法更趋智能化，手段更隐蔽，所以包管区域平安必须从运用现代化的防盗报警技术。本文将系统介绍一种采取新的先进的红外线对射感应模块和人体红外探测装置制作而成的红外监控系统，由于它是利用人眼不偏见的红外光束，组成无线监控区域，所以具有极强的保密性和可靠性。本系统除用于仓库、门窗、围墙、栅栏防盗报警外，也可用于其他需要监控的场合。本文在绪论中首先介绍综合监控系统的成长、特点、功能及红外监控的相关知识。第二章中介绍了系统设计的相关知识和软件、硬件的具体设计计划。在第三章中将重点介绍硬件、软件的装置调试过程及系统调试的结果。最后我们在结束语中谈谈系统设计的优点、缺点及本次设计的心得收获。关键词:红外传感器、单片机、数据收集、报警电路Abstract

Withthedevelopmentofsocietytheeconomyofourcountry,thelivingstandardsofthepeopleareimprovingconstantly,people'srequisitionforregionalpublicsecurityenvironmentandsafeprecautionishigherandhigher,atthesametimetodaywhenmodernizedtechnologicalhighdevelop,thecrimeismoreintelligent,themeansisconcealedevenmore,soguaranteethesecurityoftheareamustusethemodernizedwarningtechnologyofguardingagainsttheft.Thistextintroduceinfraredmonitoringsystemthatadoptnewadvancedinfraredraymodule,becausetheinfraredlightbeamofutilizingoutofthehumaneyecansee,makeupandcontroltheareawirelesssohaveextremelystrongprivacyanddependability.Thetextintroducesthedevelopment,characteristic,functionandinfraredrelevantknowledgethatcontrolofthecomprehensivemonitoringsystematfirstintheintroduction.Chaptertwoamonglastwhomsystemdesignweitisrelevantknowledge,softwares,designplansnotconcreteofhardwares.Wefinallytalkaboutadvantage,shortcoming,thegainsthatdesignthatsystemdesignreapamongconclusion.Keyword：infraredsensor、SCM、datacollection、alarmcircuit目录TOC\o"13"\u1.绪论 11.1课题布景 11.2国内外现状 11.3设计任务与要求 22.红外报警器系统总体设计 32.1系统概述 32.2主要器件介绍 42.2.1热释电红外传感器概述 42.2.2AT89C51单片机概述 82.3总体设计 143.红外报警器系统硬件设计163.1信号检测与放年夜电路 163.1.1电路实现功能163.1.2电路图图21信号检测与放年夜电路163.1.3电子元件介绍173.2LED显示电路 173.2.1电路实现功能173.2.2电路图173.2.3电路元件介绍 183.2.4电路实现原理 183.3报警执行电路 183.3.1电路实现功能183.3.2电路图183.3.3电路元件介绍193.3.4电路实现原理203.4手工暂停 203.4.1电路实现功能203.4.2电路图203.4.3电路工作原理213.5单片机控制晶振与复位电路 213.5.1电路实现功能 213.5.2电路图 213.5.3电路元器件介绍 213.6系统工作原理 234.红外报警器系统软件设计244.1软件设计介绍 244.2主法度设计 244.2.1实现功能 244.2.2流程图244.3按时中断法度设计 264.3.1实现功能 264.3.210s按时流程图 264.3.3关键技术264.3.4关键代码 284.4解除中断法度设计 314.4.1实现功能 314.4.2法度流程图 314.4.3关键技术314.4.4关键代码 33结论35展望 36致谢37参考文献38附录 391.绪论1.1课题布景随着社会的不竭进步和科学技术、经济的不竭成长，人们生活水平获得很年夜的提高，对私有财富的呵护意识在不竭的增强，因而对防盗办法提出了新的要求。本设计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。就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，但这几种比较罕见的报警器都存在一些缺点。而我所研究的防盗报警器采取了热释电红外传感器，它的制作简单、本钱低，装置比较便利，并且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、平安可靠。这种防盗器装置隐蔽，不容易被响马发明，同时它的信号经过单片机系统处理后便利和PC机通信，便于多用户统一管理和用户操纵。1.2国内外现状近年来，随着变革开放的深入成长，电子电器的飞速成长，人民的生活水平有了很年夜提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些犯警分子也是越来越多。这点就是看到了年夜部分人防盗意识还不敷强.造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财富平安问题十分担心。报警器这时正为人们解决了很多问题，可是市场上的报警器年夜部分都是用于一些年夜公司财务机构，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，势必在防盗和包管财富平安方面阐扬更加有效的作用。由于红外线是不见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中获得了广泛的应用。红外报警器年夜大都采取国外的先进技术,其功能也很是先进。其中包含主动式热释电型红外报警器,也即是本文将研究的产品。还有红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器，高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器,触摸式防盗报警器,红外报警器,红外线声先报警器等。另外，在电子防盗、人体探测等领域中，对射红外探测器也以其价格昂贵、技术性能稳定等特点而受到广年夜用户和专业人士的欢迎。1.3设计任务与要求（1）该设计包含硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据收集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。（2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、家庭智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息收集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。（3）系统可实现功能。当人员外出时，可把报警系统设置在外出设防状态，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举措，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，经放年夜电路、比较电路送至门限开关，掀开门限阀门送出TTL电平至AT89C51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。（4）红外线具有隐蔽性,在露天防护的处所设计一束红外线可以便利地检测到是否有人收支。此类装置设计的要点：其一是能有效判断是否有人员进入；其二是尽可能年夜地增加防护规模。固然，系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标，至于报警可采取声光信号。（5）计划讨论,如何使用传感器来简单地实现移动人员检测呢？在设计这样的系统时，应该记住两个目标：一是低功率，二是低本钱。这两者都是在设计移动检测系统时需要考虑的关键因素。2.红外报警器系统总体设计2.1系统概述本系统采取了热释电红外传感器，它的制作简单、本钱低，装置比较便利，并且防盗性能比较稳定，抗干扰能力强、灵敏度高、平安可靠。这种防盗器装置隐蔽，不容易被响马发明，同时它的信号经过单片机系统处理后便利和PC机通信，便于多用户统一管理和用户操纵。该设计包含硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据收集、键盘控制、报警和显示等模块子函数。电路结构做成可划分为：热释电红外传感器、家庭智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息收集、处理、数据传送、功能设定、本地显示、本地报警等功能。就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单位，所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成，硬件包含单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作法度的总称。单片机应用系统的研制过程包含总体设计、硬件设计、软件设计、在线调试等几个阶段，就本设计来说也包含这些过程。它们的进程框图如图21所示。开始开始明确任务明确任务选机型，划分软、硬件选机型，划分软、硬件硬件研制软件设计硬件研制软件设计联机仿真调试联机仿真调试排出故障、修正软件排出故障、修正软件固化法度、应用系统自力运行固化法度、应用系统自力运行完成研制完成研制图21单片机应用系统研制过程框图2.2主要器件介绍2.2.1热释电红外传感器概述（1）PIR传感器简单介绍热释电红外线传感器（PIR)是80年代成长起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置，它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变更，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放年夜，即可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等。自然界中存在的各种物体如人体、木材、石头、火焰、冰等城市收回不合波长的红外线，利用红外传感器可对其进行检测。根据工作原理，红外传感器分为热型和量子型两类，热型红外传感器也称热释电红外传感器或主动红外传感器。与量子型相比，其频响速度较慢，灵敏度较低，但响应的红外线波长规模较宽，价格廉价，并可在常温下工作。量子型与热型的特点相反，并且要求冷却条件。它是目前在防盗报警、火灾检测、自动门、自动水龙头、自动电梯、自动照明，及非接触温度丈量等领域应用最广泛的传感器。其原因为：①被测对象自身发射红外线，可不必另设光源；②年夜气对2～2.6lLm、3～5lLm、8～141Lm三个被称为“年夜气窗口”的特定波段的红外线吸收甚少，可很是容易被检测；③中、远红外线不受可见光影响，可不分昼夜进行检测。（2）PIR的原理特性热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数的资料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串连，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转酿成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放年夜后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增年夜探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分红若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放年夜电路相配合，可将信号放年夜70分贝以上，这样就可以测出10～20米规模内人的行动。

菲涅尔透镜利用透镜的特殊光学原理，在探测器前方产生一个交替变更的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体收回的红外线就不竭地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而强其能量幅度。

人体辐射的红外线中心波长为9～10μm，而探测元件的波长灵敏度在0.2～20μm规模内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长规模为7～10μm，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。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，可是两片热释电元接收到的热量不合，热释电也不合不克不及抵消，经信号处理而输出电压信号。在该探测技术中，所谓“主动”是指探测器自己不收回任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量变更来完成探测目的。主动红外报警器的特点是能够响应入侵者在所防备区域内移动时所引起的红外辐射变更，并能使监控报警器产生报警信号，从而完成报警功能。(3）PIR结构特性及装置图22PIR结构图2—2是一个双探测元热释电红外传感器的结构示意图。使用时Ｄ端接电源正极，Ｇ端接电源负极，Ｓ端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变更引起的干扰。它利用两个极性相反、年夜小相等的干扰信号在内部相互抵消的原理来使传感器获得赔偿。对辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过装置在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元的高热电资料是一种广谱资料，它的探测波长规模为0.2～20μm。为了对某一波长规模的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除允许某些波长规模的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其它红外辐射拒之门外。当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器，该滤波器的上限截止频率为16Hz，下限截止频率为0.16Hz。由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱（通常仅有1mv左右），并且是一个变更的信号，同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式（脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定，通常为0.1～10Hz左右），所以应对热释红外传感器输出的电压信号进行放年夜。本设计所用的热释电红外传感器就采取这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图23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。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过FET放年夜后，经过C2，R1的稳压后使输出变成高电位，再经过三极管Q2的转化，输出OUT为低电平。图23热释电红外传感器原理图

双探测热释电红外探头的优缺点优点：自己不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格昂贵。缺点:（1）容易受各种热源、光源干扰。

（2）主动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不容易被探头接收。

（3）易受射频辐射的干扰。

（4）环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度降低，有时造成短时失灵。抗干扰性能：a、防小植物干扰：探测器装置在推荐地使用高度，对探测规模内空中上的小植物，一般不产生报警。

b、抗电磁干扰：探测器的抗电磁波干扰性能合适要求，一般手机电磁干扰不会引起误报。

c、抗灯光干扰：探测器在正常灵敏度的规模内，受3米外H4卤素灯透过玻璃照射,不产生报警。4）热释电红外传感器的装置要求热释电红外人体传感器只能装置在室内，其误报率与装置的位置和方法有极年夜的关系。正确的装置应满足下列条件：1、热释电红外传感器应离空中2.0～2.2米。

2、热释电红外传感器远离空调、冰箱、火炉等空气温度变更敏感的处所。

3、热释电红外传感器探测规模内不得隔屏、家具、年夜型盆景或其他隔离物。

4、热释电红外传感器不要直对窗口，不然窗外的热气流扰动和人员走动会引起误报，有条件的最好把窗帘拉上，热释电红外传感器也不要装置在有强气流活动的处所。热释电红外传感器对人体的敏感水平还和人的运动标的目的关系很年夜。热释电红外传感器对径向移动反响最不敏感，而对横切标的目的(即与半径垂直的标的目的)移动则最为敏感。在现场选择合适的装置位置是避免红外探头误报、求得最佳检测灵敏度极为重要的一环。2.2.2AT89C51单片机概述1）AT89C51单片机的结构AT89C51单片机是intel公司推出的高档8位单片机，由CPU、振荡器与时序电路、4KB的ROM、256B的RAM、两个16位的按时器/计数器T0和T1、4个8位的I/O端口P0、P1、P2、P3、串行口等组成。其中振荡器时序电路与外时钟组成了按时控制部件。图24为AT89C51单片机的基本组胜利能方块图。有图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包含CPU、存储器、可编程I/O口、按时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。外时钟源外部事件计数振荡电路和时序OSC法度存储器4KBROM数据存储器振荡电路和时序OSC法度存储器4KBROM数据存储器256BRAM/SFR2×16位按时器/计数器AT89S51CPU64KB总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口内中断图24AT89C51功能方块图（1)中央处理器（CPU）中央处理器是单片机最核心的部分，是单片机的年夜脑和心脏，具有运算和控制功能。AT89C51的CPU是一个字长为8位的中央处理单位，即它对数据的处理是按字节为单位进行的。CPU从功能上可分为运算器和控制器两部分。运算器由算术逻辑运算部件ALU、累加器、暂存器法度状态字寄存器PSW、BCD码运算调整电路组成。控制器由法度计数器PC、指令寄存器、指令译码器、按时控制与条件转移逻辑电路等组成。（2)内部数据存储器（内部RAM）AT89C51中共有256个RAM单位，但其中能作为寄存器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。对一般微机通常只有一个存储器逻辑空间，可以随意安插ROM或RAM，拜访存储器时，同一地址对应唯一的存储单位，可以使ROM也可以使RAM，并用同类指令拜访。而AT89C51单片机的存储器配置在物理结构上有四个存储空间，即片内法度存储器、片外法度存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。AT89C51单片机有三个存储器地址空间，即片内外统一编址的64KB的法度存储器地址空间、片内256B的数据存储器地址空间和片外64KB的数据存储器地址空间。（3）内部法度存储器（内部ROM）AT89C51共有4KB掩膜ROM，用于寄存法度、原始数据等。（4）按时器/计数器AT89C51共有2个16位的按时器/计数器T0和T1，可以实现按时和计数功能。（5）并行I/O口AT89C51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3口），共32根I/O线，4个端口是准双向口。每个口都包含一个锁存器（即特殊功能寄存器P0、P1、P2、P3），一个输出驱动器和一个输入缓冲器。可以实现数据的并行输入、输出，在拜访片外扩展存储器时，低8位地址和数据由P0口分时传送，高8位地址由P2口传送。在无片外扩展存储器的系统中，这2个口的每一位均可作为准双向的I/O端口使用。（6）串行口AT89C51有1个全双工的可编程串行口，以实现单片机和其他设备之间的串行数据传送。（7）时钟电路AT89C51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放年夜器，此放年夜器的输入和输出辨别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接时钟源即可构成时钟电路，时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。（8）终端系统AT89C51的中断系统功能较强，可以满足一般控制应用的需要。它共有5个中断源：2个外部中断源/INTO和/INT1；3个内部中断源，即2个按时/计数中断，1个串行口中断。由上所述，AT89C51虽然是一块芯片，但它包含了构成计算机的基本部件，因此可以说它是一台简单的计算机。AT89C51较详细的内部结构如图25所示。图25AT89C51内部结构框图2)管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采取40引脚双列直插封装（DIP）形式，如图26所示。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有很多引脚具有第二功能。图26AT89C51引脚图VCC：供电电压。

GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被界说为高阻输入。P0能够用于外部法度数据存储器，它可以被界说为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外手下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部法度存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外手下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：

P3口管脚备选功能

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入，当振荡器复位器件时，要坚持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当拜访外部存储器时，地址锁存允许真个输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于按时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部法度存储器的选通信号端。在由外部法度存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在拜访外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不呈现。/EA/VPP：当/EA坚持低电平时，则在此期间外部法度存储器（0000HFFFFH），不管是否有内部法度存储器。注意加密方法1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端坚持高电平时，其间内部法度存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放年夜器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.3总体设计从设计的要求来阐发该设计须包含如下结构：热释电红外探头电路、报警电路、单片机、复位电路、LED显示控制电路及相关的控制管理软件组成；它们之间的构成框图如图28总体设计框图所示：AT89AT89C51复位电路信号检测电路报警执行电路LED发光显示放年夜驱动驱动图27总体设计框图处理器采取51系列单片机AT89C51。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，经放年夜电路、比较电路送至门限开关，掀开门限阀门送出TTL电平至AT89C51单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发收支侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放年夜并推动声光报警设备完成相应举措。当报警延迟10s一段时间后自动解除，也可人工手动解除报警信号，然后通过LED显示报警次数，当警情消除后复位电路使系统复位，或者是在声光报警10s钟后有按时器实现自动消除报警。3.红外报警器系统硬件设计本电路实现的是一种基于单片机技术的红外智能防盗报警器。该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外接热释电红外传感器，能够以非接触方法探测出人体收回的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，平时传感器输出低电平，当有人在探测区规模内移动时输出低电平变成高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数。3.1信号检测与放年夜电路针对红外辐射信号的探测，设计了一种实用化的基于单片机AT89C51检测放年夜电路。3.1.1电路实现功能当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到举措，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，然后经放年夜电路将电信号放年夜传给单片机。3.1.2电路图3.1.3电子元件介绍74LSO4反相器是最简单的们电路，它只有一个输入端和一个输出端，输入和输出都只有高电位和低电位（在数字电路中称之为高电平和低电平）两种反相的状态，如果高电平用“1”暗示，低电平用“0”暗示，反相器输出与输入之间特定的逻辑关系就是“输入为1，则输出为0；输入为0，则输出为1”，输出总是输入的否定。电路实现原理：此电路通过红外探头PIR（GSD）将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经放年夜电路、比较电路送至门限开关，再通过反向器74LS04送出TTL电平至AT89C51单片机。3.2LED显示电路针对报警次数的显示，设计了一种实用化基于单片机AT89C51的LED显示电路。3.2.1电路实现功能此电路实现的功能是显示报警次数信号。3.2.2电路图3.2.3电路元件介绍此设计采取的是共阴数码管，阴极数码管是指八段数码管的八段发光二极管的阴极(负极)都连在一起，可辨别控制对应的各段。共阴极数码管DS1，数码管按段数分为气段数码管和八位数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单位；按能显示几多8可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单位连接方法分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳极数码管在应用时应将公共极COM接到+5V，当一字段发光二极管的阴极位低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管是址将所有发光二极管的一阴极接到一起形成公共阴极COM的数码管。共阴极数码管在应用时应将公共极COM接究竟线GND上，当某一字段发光二极管的阳极位高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。3.2.4电路实现原理当查询P1.0有高电平时，进行报警处理，7段LED数码管显示报警次数，当报警次数超出10次，清零。同时通过P3.0和P3.1口设置进行声光报警。3.3报警执行电路针对声光报警实现，设计了一种实用基于单片机AT89C51报警执行电路。3.3.1电路实现功能此电路接受单片机传送来的电平信号，驱动声光报警从而达到报警效果。3.3.2电路图3.3.3电路元件介绍红色发光二极管D3,D4,D5,D6（发光二极管简称为LED）。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。蜂鸣器LS，蜂鸣器的作用：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采取直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、德律风机、按时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器的分类，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。本设计采取的则是压电式蜂鸣器,压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.515V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。3.3.4电路实现原理驱动电路通过P3.1口将高电平信号送至放年夜电路然后传给声音报警设备LS（蜂鸣器），从而达到声音报警的效果。3.4手工暂停针对中断系统的显示，设计了一种实用化基于单片机AT89S51的手工暂停电路。3.4.1电路实现功能通过按按钮S1能够实现手工解除警报信号。3.4.2电路图3.4.3电路工作原理电平信号经放年夜电路到声光报警器后，当报警延时10s一段时间后自动解除，同样也可以通过按下暂停键，单片机接受INT0的中断信号，调用INT0中断子法度，从而解除报警。3.5单片机控制晶振与复位电路3.5.1电路实现功能通过振荡获得一个稳定的时钟频率。利用中断方法可以实现报警继续时间未到10秒时，用手工按键停止的声光报警的作用。3.5.2电路图3.5.3电路元器件介绍石晶振荡Y1，石英晶振即所谓石英晶体谐振器和石英晶体时钟振荡器的统称。石英晶振是一种用于稳定频率和选择频率的电子元件，石英晶振的主要性能指标有：调整频差、温度频差或总频差、谐振电阻或负载谐振电阻，还有机械性能等。标称频率：技术条件所指定的频率，通常指晶振上标识的频率。工作频率：石英晶振在给定电路上产生的频率。电路原理:XTAL1和XTAL2辨别为反向放年夜器的输入和输出。该反向放年夜器可以配置为片内荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采取。如采取外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须包管脉冲的高低电平要求的宽度。复位则是通过某种方法,使单片机内各寄存器的值变成初始状态的操纵称为复位。复位方法是单片机的初始化操纵。单片机除正常的初始化外，当法度运行出错或由于操纵毛病而使系统处于死循环时，也需要按复位键重启机器。MCS—51单片机复位后,法度计数器PC和特殊功能寄存器复位的状态如图26所示。复位不影响片内RAM寄存的内容,而ALE在复位期间将输出高电平。由图26可以看出，复位后：(1)（PC）=0000H暗示复位后法度的入口地址为0000H，即单片机复位后从0000H单位开始执行法度；(2)（PSW）=00H，其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，暗示复位后单片机选择工作寄存器0组；(3)（SP）=07H暗示复位后仓库在片内RAM的08H单位处建立；(4)P0口～P3口锁存器为全1状态，说明复位后这些并行接口可以直接作输入口，无须向端口写1。按时器/计数器、串行口、中断系统等特殊功能寄存器复位后的状态对各功能部件工作状态的影响。表31PC与SFR复位状态表寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0~P3FFHSCON00HIP××000000BSBUF00HIE0×000000BPCON××HTMOD00H(0×××0000B)单片机在时钟电路工作以后,在RST/VPD端继续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操纵。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号继续时间应不小于2us。复位办法一般有上电自动复位和外部按键手动复位以及“看门狗”复位三种类型。“看门狗”电路则是一种集成有单片机的电源监测、按键复位以及对法度运行进行监控，避免法度“跑飞”而呈现死机而设计的电路。3.6系统工作原理经阐发本设计的电路原理图如下所示4.红外报警器系统软件设计4.1软件设计介绍本系统软件设计包含一个主法度。一个按时中断中法度，一个外部中断子法度共三个组成。4.2主法度设计该法度设计主要是通过探测红外信号，经单片机AT89C51将控制电平传给声光报警系统。4.2.1实现功能本主法度实现的功能是：当单片机检测到外部热释点传感器送来的脉冲信号后，暗示有人闯入监控区，从而经过单片机内部法度处理后，驱动声光报警点路开始报警，报警继续10秒钟后自动停止报警，同时显示出报警次数以便人们查询，然后法度开始循环工作，检测是否还有下次触发信号，等待报警从而使报警器进入连续工作状态。同时，利用中断方法可以实现报警继续时间未到10秒时，用手工按键停止的声光报警的作用。4.2.2流程图按上述工作原理和硬件结构阐发可知系统主法度工作流程图如下图41所示；入口入口初始化初始化监测外部有无信号输入监测外部有无信号输入NY显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警声光报警是否继续10秒声光报警是否继续10秒N声光报警结束，LED显示出报警次数Y声光报警结束，LED显示出报警次数是否还有检测信号等待下次报警是否还有检测信号等待下次报警YN结束结束图41主法度工作流程图4.3按时中断法度设计4.3.1实现功能当接收单片机传送来的脉冲信号，检测报警是否继续10S，然后显示报警次数。4.3.210s按时流程图外部有信号输入外部有信号输入显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警显示报警的次数且启动声光报警电路开始报警声光报警是否继续10秒声光报警是否继续10秒N声光报警结束，LED显示出报警次数Y声光报警结束，LED显示出报警次数图4210S按时流程图4.3.3关键技术单片机按时器/计数器在丈量控制系统中，经常需要实时时钟，以实现按时或延时控制；也经常需要有计数器，以实现外界事件进行计数。MSC51单片机内部有两个16位可编程按时器/计数器T0和T1。可编程其功能（如工作方法.按时时间.量程.启动方法等）均可由指令来设置完成。每个按时器的计数信号来自片内振荡器的12分频信号，即每个一个机器周期，计数器加1，直至溢出。而计数方法是外部脉冲从引脚t0或t1加入，外部脉冲的下降沿将触发计数器计数，直至溢出。按时器方法寄存器TMOD主要用于选定按时器的工作方法。按时器控制寄存器TCON主要用于控制按时器的启动与停止。在使用按时器/计数器前，需要对其进行初始化设置，年夜致步调如下：a.确定工作方法（对TMOD赋值）。b.预置按时或计数初值（可直接将初值写入TH0,TL0或TH1,TL1）。c.根据需要开放按时器/计数器的中断（直接对IE赋值）。d.启动按时器/计数器（若已规定用软件启动（GATE=0）,则可把TR0或TR1置“1”；若已规定由上部中断引脚电平启动（GATE=1）,则需要给外加引脚启动电平。当实现了启动要求之后，按时器/计数器即按规定的工作方法和初值开始计数或按时）。按时器工作方法有四种，不合的工作方法，计数器的位数不合，则最年夜计数值也不合。若最年夜计数值为M，则各种方法下M的值如下：工作方法0M=2*13=8192工作方法1M=2*16=65536工作方法2M=2*8=256工作方法3T0分为两个8位计数器，所以两个M值均为256.因为按时器/计数器是“加1”计数，并在计满溢出是产生中断请求，因而按时器/计数器的初值也可这样计算：X=M–计数值………(公式1)按时器控制字有两个辨别为TNOD和TCON按时器/计数器的方法寄存器TMODTMOD是一个8位的特殊功能寄存器，对应的地址是89H，不成位寻址。图43TMOD8控制字主要完成三个功能：确定选择按时器还是计数器；选择何种工作方法；是否借用外中断控制按时器和计数器的启停TMOD的低4位是控制T0的字段（T0P3.4按时器/计数器0外部事件脉冲输入端）。TMOD的高4位是控制T1的字段（T1P3.5按时器/计数器1外部事件脉冲输入端）。M1(TMOD.5),M0(TMOD.4)用M1,M0来控制按时器/计数器的4种工作方法:方法0：M1=0,M0=0.13位按时/计数方法方法1：M1=0,M0=1.16位按时/计数器方法2，M1=1,M0=0.8位初值自动重新装入的8位按时/计数器方法3，M1=1,M0=1.仅适用于T0，分为两个8位计数器，T1停止计数按时器/计数器控制寄存器TCONTCON是一个8位的特殊功能寄存器，对应的地址为88H，可为寻址。图44TCON控制字控制字的格式和含义：TF1(TCON.7),TF0(TCON.5)T1、T0计数溢出标记位当计数器计数溢出时，该位置“1”。使用查询方法时，此位作为状态位供cpu查询，但应注意在查询该位有效后应以软件办法及时将该位清“0”。使用中断方法时，此位作为中断申请标记位，进入中断办事法度后由硬件自动清0。而本设计是先通过单片机50ms按时，再利用软件部分辨别循环20次实现1S按时，再循环1S按时10次实现10S按时。其中，10秒钟的按时采取按时器T0按时工作在方法1,单片机晶振Fosc=12MHz，所以机器周期T=12×t0=12×(1/12MHz)=1us设按时器T0初始值为X，则：(2∧16X)×1us=50ms从而可知按时器T0初始值X=6553650000=15536=3CB0H,在此用50H、51H单位辨别进行1秒和10秒的计数，它们内的赋值辨别为14H、0AH，T0的初值置为TL0=0B0H、TH0=3CH。4.3.4关键代码1S按时法度：法度实例：ORG0000HAJMPMAINORG000BHAJMPDIN0；按时器0入口MAIN:TFLAGEQU34H；时间秒标记，判是否到50个0.2秒，即50*0.2=1秒MOVTMOD,#00000001B；按时器0工作于方法1MOVTL0,#0AFHMOVTH0,#3CH；设按时时间为0.05秒，按时20次则一秒SETBEA；开总中断SETBET0；开按时器0中断允许SETBTR0；开按时0运行SETBP1.0LOOP:AJMPLOOPDIN0:；是否到一秒INCC:INCTFLAGMOVA,TFLAGCJNEA,#20,REMOVTFLAG,#00HCPLP1.0RE:MOVTL0,#0AFHMOVTH0,#3CH；设按时时间为0.05秒，按时20次则一秒RETIEND循环1S按时10次实现10S按时:MOV50H,#14H；1S循环次数20MOV51H,#0AH；10S循环次数MOVTMOD,#01H；按时器T0按时方法1MOVTL0,#0B0H；置50ms按时初值MOVTH0,#3CHSETBTR0；启动T0L2:JBCTF0,L1；查询记数溢出SJMPL2L1:CPLP3.0CPLP3.1MOVTL0,#0B0H；重新赋值MOVTH0,#3CHDJNZ50H,L2；未到1S继续循环CPLP3.0CPLP3.1MOV50H,#14HDJNZ51H,L2；未到10S继续循环SETBP3.0；10s到关闭报警CLRP3.1CLRP1.2；报警结束，正常运行绿指示灯亮LJMPLP；循环,继续工作END4.4解除中断法度设计4.4.1实现功能通过点击外部按键，从而达到当报警时间没到10秒时，用手工按键停止的声光报警的作用。4.4.2法度流程图手工按键停止报警中断办事法度工作流程图，如下图所示；中断源收回中断申请中断源收回中断申请关中断、呵护现场关中断、呵护现场INTO/端有输入信号关闭报警INTO/端有输入信号关闭报警恢复现场、关中断恢复现场、关中断中断前往中断前往图45中断办事法度工作流程图4.4.3关键技术中断控制字中断技术是计算机中一个重要的技术，它既和硬件有关，也和软件有关。计算机在执行法度过程中，由于CPU以外的某种原因，有需要尽快的终止以后法度的执行，而去执行相应的处理法度，待处理结束后，再回来继续执行被中止了的原法度。这种在执行法度过程中由于外界原因而被中断打断的情况称为“中断”。MCS51单片机与终端有关的特殊功能寄存器有4个，辨别为中断源寄存器，中断允许寄存器IE和中断优先寄存器IP。共有5个中断源，可提供两个中断优先级，即可实现二级中断嵌套。5个中断源的优先顺序由中断优先级寄存器IP和顺序查询逻辑电路共同决定。5个中断源对应5个固定的中断入口地址。当某个中断源的中断请求被CPU响应之后，CPU将把其中断源的中断入口地址装入PC，中断办事法度即从此地址开始执行，直到遇到前往指令RETI为止。中断系统的控制寄存器：中断系统有两个控制寄存器IE和IP，它们辨别用来设定各个中断源的掀开／关闭和中断优先级。中断允许寄存器IEIE在特殊功能寄存器中，字节地址为A8H，位地址(由低位到高位)辨别是A8HAFH。IE用来掀开或关断各中断源的中断请求。EA：全局中断允许位。EA＝0，关闭全部中断；EA＝1，掀开全局中断控制，在此条件下，由各个中断控制位确定相应中断的掀开或关闭。×：无效位。ES：串行I／O中断允许位。ES＝1，掀开串行I／O中断；ES＝0，关闭串行I／O中断。ETl；按时器／计数器1中断允许位。ETl＝1，掀开T1中断；ETl＝O，关闭T1中断。EXl：外部中断l中断允许位。EXl＝1，掀开INT1；EXl＝0，关闭INT1。ET0：按时器／计数器0中断允许位。ET0＝1，掀开T0中断；ET0＝0，关闭TO中断。EXO：外部中断0中断允许位。Ex0＝1，掀开INT0;EX0=0,关闭INT0。中断优先寄存器IP：IP在特殊功能寄存器中，字节地址为B8H，位地址(由低位到高位)辨别是B8H一BFH,IP用来设定各个中断源属于两级中断中的哪一级。×：无效位。PS：串行I／O中断优先级控制位。PS＝1，高优先级；PS＝0，低优先级。PTl：按时器／计数器1中断优先级控制位。PTl＝1，高优先级；PTl＝0，低优先级。Pxl：外部中断1中断优先级控制位。Pxl＝1，高优先级；PXl＝O，低优先级。PT0：按时器／计数器o中断优先级控制位。PT0＝1，高优先级；PTO＝0，低优先级。Px0：外部中断0中断优先级控制位。Px0＝1，高优先级；Px0＝0，伤优先级。在MCS51单片机系列中，高级中断能够打断初级中断以形成中断嵌套；同级中断之间，或初级对高级中断则不克不及形成中断嵌套。若几个同级中断同时向CPU请求中断响应，则CPU按如下顺序确定响应的先后顺序：INT0一T0INT1一T1一RI／T1.串行端口共有2个控制寄存器SCON和PCON，用以设置串行端口的工作方法、接收／发送的运行状态、接收／发送数据的特征、波特率的年夜小，以及作为运行的中断标记等。4.4.4关键代码外部中断INTO办事法度：PINT0:CLREX0；外部中断0办事法度开始，屏蔽外部中断PUSHPSWPUSHACCJNBP3.2,LN；监测是否有中断输入LN:LCALLDELAY；延时消抖JNBP3.2,LN1AJMPLN2；无中断输入,中断前往LN1:SETBP3.0CLRP3.1CLRP1.2；使报警结束，绿指示灯亮POPACCPOPPSWSETBEX0；开放外部中断0LCALLLP；在中断继续检测是否有输入信号LN2:RETI结论本课题研究设计了一种基于单片机技术的红外防盗报警器。该防盗报警器通过以AT89C51单片机为工作处理器核心，外接热释电红传感器，它是一种新颖的主动式红外探测器件，能够以非接触方法探测出人体收回的红外辐射，并将其转化为相应的电信号输出，同时能有效的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，当有人在探测区规模内移动时输出低电平变成高电平，此高电平输入单片机，作为单片机的外部触发信号处理，经单片机内部软件编程处理后，单片机输出控制信号，驱动声光报警电路开始报警，同时通过显示电路显示出报警次数，以便人们识别了解报警情况。该报警器的最年夜特点就是使户能够操纵简单、易懂、灵活；且装置便利、智能性高、误报率低，同时它的信号经过单片机系统处理后便利和ＰＣ机通信，便于多用户统一管理。随着现代人们平安意识的增强以及科学技术的快速成长，相信报警器势必在更广阔的领域获得更深条理的应用。到目前为止我的结业设计也即将告一段落了，在这次的结业设计中，自己也学习到了很多以前没有经历过的知识，让我更加清楚了理论知识和实践能力的不同，了解到自己的长处，培养了我的自力思考能力，进一步提高了自己在实际设计过程中研究问题、发明问题、解决问题的能力，同时，也发明了自己的缺乏之处，和一些问题的存在，并有待进一步学习和成长，让自己在未来的工作和学习之中更快的适应和提高自己。展望现在的防盗报警产品如雨后春笋般的呈现在年夜众的面前。针对我自己所设计的红外防盗报警系统有以下2点缺乏：（1）.丈量规模过于局限（2）.灵敏度不敷高而从今后的成长来