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1、合肥师范学院2008届本科生毕业论文（设计）基于单片机控制的红外报警器的设计摘 要本系统采用了热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、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，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。本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电路、红外探头电路、驱动执行报警电路、LED控制电路等部分组成。处理器采用51系列单片机AT89C51，整个系统是在系统软件控制下工作的。关键词： 单片机、红外报警器、数据采集、报警电路非物质文化遗产是指各族人民世代传承的，与群众生活
2、密切相关的各种传统文化表现形式和文化空间，包括民俗活动、表演艺术、传统知识和技能以及与之相关的器具、实物、手工制品等1ABSTRACTThis system used Pyroelectric infrared sensor. Its manufacture is simple, and its cost is low, and fixing is convenient. Besides, the system has many merits, such as steady guard against theft, and strong antijamming ability, and hig
3、h thesensitivity, and high reliability. The fixxing of this alarm is covert, which is discovered easily by cracksman. After has been processed by SCM, the signal of alarm communicates with PC, which is convenient for uniform management. This design includes hardware part and software part. The hardw
4、are part includes the control circuit of SCM, and the infrared probe circuit,and the alarm circuit, and LED control circuit. The SCM uses AT89C51, the overall system works under the control of the systemsoftware. Key words: SCM; infrared sensor; data collection; alarm circuit目 录1 绪论11.1 课题研究背景及意义11.
5、2 国内外研究现状及趋势11.3 本文主要工作安排32 基本理论知识42.1 热释电红外传感器42.2 AT89C51单片机简单介绍52.2.1 AT89C51单片机的结构132.2.2 AT89C51管脚说明133 方案设计193.1总体设计思路193.2硬件部分具体电路模块设计203.2.1热释电红外传感器原理123.2.2放大电路的设计123.2.3时钟电路的设计123.2.4复位电路的设计123.2.5发光二极管报警电路的设计123.2.6声音报警电路的设计123.3系统硬件电路的选择及说明214软件编程及仿真234.1软件简介124.1.1 Proteus软件简介及使用124.1.2
6、 Keil软件简介124.2软件程序的实现215 总结与展望28附录一 设计编程程序29附录二 单片机控制的红外防盗报警器原理图29附录三 单片机控制的红外防盗报警器PCB图291 绪论1.1 课题研究背景及意义近年来，随着改革开放的深入发展，电子技术的日新月异，人民的生活水平的提高和对私有财产安防意识的不断增强，家庭安全防盗系统的应用日益广泛。因此，家庭式电子防盗系统为了满足现代住宅防盗的需要而出现。鉴于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都存在一些缺点。针对目前市面上常见报警器的一些缺点，提出一种热释电红外传感器，它能以非接触形
7、式检测出人体辐射的红外线，并将其转化为电压信号，因此，这种先进的红外线监控报警系统就成为一种必要措施。随着科学的不断进步，各种各样的智能控制系统越来越多，在众多控制系统中，单片机扮演着重要角色。利用各种各样的单片机作为控制系统的核心，是这些智能控制的核心。本设计就是采用AT89C51单片机做的防盗报警器。当单片机接受到入侵信号后，进行判断和运算，得到相应的控制量去控制外围执行部件，实现报警功能。这种基于单片机控制的红外报警器一旦发现入侵者可立即发出报警，好像在重要区域的周界处增加了一双“电子眼”忠诚地守卫着要害目标。1.2 国内外研究现状及趋势国外的红外报警器大多数都是采用先进技术，其功能也非
8、常先进。其中包括被动式热释电型红外报警器，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，触摸式防盗报警器等等。目前国际上应用最多的是主动红外对射总线制报警主机的方式，这种方式具有技术成熟、可靠性高、易扩展、操作简便、经济性好等优点。同比国外的各类防盗报警器，国内的报警器基本都是以超声波、红外发射接收以及微波等技术为基础。从单一封闭式、被动型安全防范模式向多元化、综合化、电控化以及红外报警处理方向发展。防盗报警产品的发展趋势，产品技术将在数字化、无线化、集成化核心前提下力求突破。而在应用市场上，将朝更细化的方向前进针对不同市场，推出不同产品。以成长最快的住宅小区应用为
9、例，有厂商表示，专为住宅小区设计的定向幕帘式防宠物探测器，成本低、安装简单、适合家庭用的无线联网报警系统，以及小区智能化安防报警集成系统产品都将是亮点。 1.3 本文主要工作安排本文主要是设计本设计以单片机AT89S51为核心部件，开发一个完整的红外报警系统，。此系统具有将人体辐射的红外光谱变换成电信号，经过系统进行自主报警的功能和特点。通过利用Proteus仿真，将所编写的程序用Keil软件编译。其主要工作安排如下：1. 主要阐述本文研究背景、意义，国内外研究现状及趋势；2. 系统分析与设计：对系统进行调研，详细分析系统，设计出基于单片机控制的热释电红外报警系统方案；3. 实现系统的关键技术
10、：热释电传感器调理电路；报警音响电路；报警显示电路；软件控制；4. 系统电路的设计与实现：器件选择；地址分配和硬件连接；5系统软件的设计与实现:单片机代码的实现，计算机控制代码的实现；6. 系统调试；7系统联调；8完成毕业论文的撰写和答辩。2 基本理论知识2.1 热释电红外传感器的简单介绍热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展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化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路。热释电红外传感器内部由
11、光学滤镜、场效应管、红外感应源(热释电元件)、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路框图如图1所示。热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，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联，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变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。人体辐射的红外线中心波长为9-10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2-20um范围内几乎稳定不变。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范围为7-10um，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
12、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，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同不能抵消，经信号处理而输出电压信号。2.2 AT89C51单片机简单介绍2.2.1 AT89C51单片机的结构 AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（
13、CPU）和Flash 存储单元，功能强大。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图2-1为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/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。2.2.2 AT89C51管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。其逻辑引脚图如图2-2： VCC：供电电压。GND：接地
14、。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，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH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口被外部下拉为低电平时，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
15、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口当用于外部程序存储器或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，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。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P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出
