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1、摘 要本文介绍了红外发射和红外接收的工作原理及其特点，提出了一种红外线接收发的简单应用电路，并基于 AT89C51 单片机设计了一个简单的红外遥控报警电路。用红外线做信号载波具有成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰和被干扰等诸多优点，因此被广泛地应用在各个技术领域中。 目 录1. 引言 .12. 设计方案思路 .23. 总体设计 .24. 硬件设计 .14.1 硬件介绍 .14.2 硬件电路 .24.2.1 红外对射电路 .24.2.2 显示电路原理 .34.2.3 报警电路原理 .45. 软件设计 .55.1 总体方案 .55.2 程序流程图 .55.3 模块说明 .66. 制
2、作与调试 .76.1 硬件电路的布线与焊接 .76.2 调试 .87. 结论 .8参考文献 .9谢 辞 .10附件 1红外线收发技术系统原理图 .11附件 2红外线收 发技术 PCB 图 .13附件 3程序清单 .14附件 4 元器件清单 .1611.引言当今年代，红外线发展火热。红外线(Infrared rays)也是一种光线，由于它的波长比红色光（750nm)还长，超出了人眼可以识别的（可见光）范围，所以我们看不见它。红外线由德国科学家霍胥尔于 1800 年发现，又称为红外热辐射(Infrared Radiation)。通常把波长为 0.751000m 的光都称为红外线，并可以按照波长继续
3、细分为三部分，即近红外线，波长为 0.751.50m 之间；中红外线，波长为1.506.0m 之间；远红外线，波长为 6.0l000m 之间。红外对射的特点是不影响周边环境、不干扰其它设备，红外线是一种光线，但又不同于普通可见光，它不会被察觉有了它不仅大大提高了劳动生产率，降低了成本，而且减轻了人们的劳动强度，改善了劳动条件。可以使用一对红外线发射与接收的装置，构成红外线的对射系统，称为主动式红外线应用系统。当红外线收、发装置之间的隐形光路被阻挡时，接收装置可以立即察觉到，发出警示信号。利用这种对射系统，可以很方便地构建各种隐蔽的防盗警戒布控，还可以用于各种设备的安全防护或者自动控制方面，过探
4、测特定空间中，一定波长范围内红外光线的位置移动，识别空间范围内是否有移动人体存在，达到安全警戒或者自动控制的目的 1。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播范围和方向可以控制（不会穿过墙壁，对隔壁家的电视造成影响） 、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各个技术领域中 2。红外防盗报警器有以下的优势：1、无形的防卫方式：打破传统的防盗方式，使入侵者在不知不觉中触警。 2、良好的抗干扰特性：当昆虫或小动物等通过防盗网时，由于不能完全遮断防卫射束，所以不会产生误报警。 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROMFalsh Programm
5、able and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机 3。AT89C 单片机的发展为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 。22.设计方案思路本次设计的思路是安装 4 个红外接收头，4 位共阳数码管，一个蜂鸣器。任意一个红外线切断，数码管显示相应的位数，蜂鸣器接着报警，然后按下复位键，回到初始状态。3.总体设计红外线报警器采用 AT89C51 作为主要的芯片来制作，AT89C51 芯片的功能比较全。红外对射由发射管和接收管两部分组成，当发射管和接收管在某一角度的范围之内，接收头接收到发射管发出的红外信号时，相应
6、的指示灯点亮。当有障碍物阻挡了红外对射管之间的信号传输，那么相应的指示灯熄灭，同时报警器鸣叫，提示报警。开始红外发射电路一体化红外接收头单片机结束报警图 3-1本方案的红外基本原理14.硬件设计4.1硬件介绍红外对射管：红外对射管由红外发射管和红外接收管两部分组成。红外发射管在外加电压的情况下可以产生出红外线。红外线是一种光线，具有普通光的性质，但又不同于普通可见光，它不会被察觉 4。红外线具有可以光速直线传播、强度可调、可以通过光学透镜聚焦、可以被不透明物体遮挡等等诸多优点 5。红外接收管是与发射管配对的特制二极管，它可以接收到红外发射管发射出的红外线，并产生微小的光电流，可以使用一对红外线
7、发射与接收的装置，构成红外线的对射系统，称为主动式红外线应用系统。使用中，经常配对出现，当红外线收、发装置之间的隐形光路被阻挡时，接收装置可以立即察觉到，发出警示信号 6。利用这种对射系统，可以很方便地构建各种隐蔽的防盗警戒布控，还可以用于各种设备的安全防护或者自动控制方面。红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指的是发光管和接收管彼此相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管与接受管并列一起，平时接收管始终无光照，只有在发光管发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作 7。本次设计的是运用直射方式的红外对射管。AT89C51:
8、 AT89C51 是一个低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4k bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 128bytes 的随机存取数据存储器（RAM） ，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51 指令系统，片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元，功能强大的AT89C51 单片机可以提供许多较复杂系统控制应用场合 8。AT89C51 具有以下标准功能： 4k 字节 Flash，128 字节 RAM，32 位 I/O 口线， 2 个数据指针，2 个 16 位定时器/计数器，1 个全双工串行口，片内晶振及时钟电路
9、9。 24.2 硬件电路4.2.1红外对射电路图 4-1红外对射电路原理图红外对射电路一共有四幅同样的红外对射电路构成。图 4-1 为其中的一幅红外对射电路。当红外发射管 D5 加上电压导通之后，红外接收管 D6 将产生一个微小的光电流，NPN 三极管 Q15 的基极将产生一个微小的电流，基极微小的电流存在使得Q15 的 b-e 之间导通，NPN 三极管 Q15 工作在饱和状态，c-e 之间的电阻很小，近似短路，集电极相当于直接接地，电压为 0V。Q15 的导通使得 Q10 的集电极电位近似于 0V,则 PNP 三极管 Q10 饱和导通，那么 Q10 的发射极和集电极近似为短路，相当于 5V
10、的电压加载到发光二极管 D7 和电阻 R43 上，发光二极管点亮，表示红外对射管已经形成通路。当红外对射管的通路被阻挡，D6 产生不了光电流，三极管Q15、Q10 截止， Q10 的集电极上的电压相当于 3.7V，发光二极管接地，不点亮，表示红外对射管不导通。34.2.2 显示电路图 4-2显示电路原理图显示电路由四位共阳数码管、PNP 三极管、单片机组成。Q6、Q7、Q8 、Q9 分别控制四位数码管显示。当红外对射管 1 号被阻挡，则红外对射电路中的发光二极管的正端，与单片机相连的引脚上测得 3.7V 的高电平，单片机控制数码管显示 “1”，提示用户 1 号门有人闯入。同样，当其他的红外对射管被阻挡后，同样会显示2、3、4，提示用户有人闯入。单片机的 P1 口与数码管的八个显示段相连，三极管的集电极串联一个电阻后与数码管的片选端相连。当单片机的 P3 口输出为高电平的时候，三极管截止，若此时 P1 口输出为高电平，则数码管将显示数字“8” 。通过改变 P1 口输出高电、低电平的不同，数码管将会显示 09 之间的数字 10。改变 P3 口的高低电平则可以选择数码管的位显示。44.2.3报警电路图 4-4报警电路原理图报警电路由蜂鸣器驱动电路和按键电路两部分组成。当 P2.42.8 口检测到高电平，即表示有人闯入，则单片机的 P2.2 口
