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1、红外热释电报警系统第 1 页 共 21 页目 录1 课程设计目的 .22 设计介绍 .22.1 技术要求 .22.2 主要任务 .23 基础知识简介 .23.1 热释电红外传感器简单介绍 .23.2 AT89S51 单片机简单概述 .34 方案设计 .44.1 总体设计思路 .44.2 具体电路模块设计 .54.2.1 热释电红外传感器原理 .54.2.2 调整电路的设计 .64.2.3 时钟电路的设计 .64.2.4 复位电路的设计 .74.2.5 数码管显示报警电路的设计 .74.2.6 声音报警电路的设计 .84.3 系统硬件电路的选择及说明 .85 软件编程及仿真 .85.1 软件简介
2、 .85.1.1 Proteus 软件简介及使用 .85.1.2 Keil 软件简介 .105.2 软件程序的实现 .126 课程设计心得体会 .177 参考文献 .18附图 1：单片机控制的红外防盗报警器原理图 .19附图 2：仿真原理图 .20附图 3：实物图 .21红外热释电报警系统第 2 页 共 21 页1 课程设计目的随着时间的推移，计算机革命的完成，信息高速公路的发展，人们生活水平得到很大的提高，对私有财产的保护意识在不断的增强，因而对防盗措施提出了新的要求。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。本次设计所用的这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐
3、射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可用于制动控制、接近开关、遥测等领域。经过本次课程设计会使我们进一步对单片机有个感观认识，增强动手能力。使理论与实际相结合。2 设计介绍2.1 技术要求基于单片机控制的热释电红外报警，将检测到人体红外信号转换成电压信号，经调理电路整形处理为 TTL 电平送入单片机，单片机对送入信号进行判别，是哪一路报警信号，发出音响报警并通过数码管显示报警位置。2.2 主要任务1.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；2实现系统的关键技术：热释电传感器调理电路；报警音响电路；报
4、警显示电路；软件控制；3系统电路的设计与实现：器件选择；地址分配和硬件连接；4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；5系统调试；6系统联调；7写课设报告。3 基础知识简介3.1 热释电红外传感器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。如图 1 示为热释电红外传感器的内部电路框图。红外热释电报警系统第 3 页 共 2
5、1 页图 1 热释电红外传感器的内部电路框图3.2 AT89S51 单片机简单概述AT89S51 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（CPU）和 Flash 存储单元，功能强大。外 时 钟 源 外 部 事 件 计 数 外 部 中 断 控 制 并 行 口 串 行 通 信图 2 AT89S51 功能方块图图 2 为 A
6、T89S51 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。振荡器和时序OSC程序存储器4 KB ROM数据存储器256 B RAM/SFR定时器/计数器 2 16 AT89S51CPU64 KB 总线 扩展控制器可编程 I/O 可编程全双工串行口内中断红外热释电报警系统第 4 页 共 21 页4 方案设计4.1 总体设计思路本设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、键盘控制、报警等子模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器
7、、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。用户终端完成信息采集、处理、数据传送、功能设定、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元，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。硬件包括单片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统，软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：热释电红外传感探头电路、报警电路、单片机、复位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 3 总体设计框图所示：图 3 总体设计框图处理
8、器采用 51 系列单片机 AT89S51 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，经放大电路送出 TTL 电平至AT89S51 单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。当报警延迟 10s一段时间后自动解除，当警情消除后复位电路使系统复位。4.2 具体电路模块设计4.2.1 热释电红外传感器原理本设计所用的热释感器就采用这种双探测元的结构。其工作电路原理及设计电路如图 4 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
9、压元件AT89S51复位电路传感器 报警执行电路LED 发光显示调整电路驱动驱动驱动 发光二极管红外热释电报警系统第 5 页 共 21 页稳定信号。当检测到人体移动信号时，电荷信号经过 FET 放大后，经过 C2，R1 的稳压后使输出变为高电位，再经过 NPN 的转化，输出 OUT 为低电平。图 4 热释电红外传感器原理图4.2.2 调整电路的设计如图 5 所示为最基本的调整电路，图中 1 为输出，接单片机的 P0.7,P0.6 输入输出口。图 5 调整电路电路图4.2.3 时钟电路的设计XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷
10、振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。RS Y2 Y1 R1 R2C2 C1 R3R4 Q2NPNQ1FETVcc VCC3v 12vOUT红外热释电报警系统第 6 页 共 21 页因为一个机器周期含有 6 个状态周期，而每个状态周期为 2 个振荡周期，所以一个机器周期共有 12 个振荡周期，如果外接石英晶体振荡器的振荡频率为 12MHZ，一个振荡周期为 1/12us，故而一个机器周期为 1us。如图 6 所示为时钟电路。图 6 时钟电路图4.2.4 复位电路的设计复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在 RESET 端持续给出 2 个
11、机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为 12MHz 时，则复位信号持续时间应不小于 2us。该复位电路连接单片机的 RESET 引脚，如图 7 示为复位电路。图 7 复位电路图4.2.5 数码管显示报警电路的设计由 2 个数码管接上电阻后连上单片的 P0,P2 输入输出口的引脚，外接 VCC，当单片机的相应引脚被置低电平后，数码管显示相应的数字，起到报警作用。注：当 P0 口输出0F9H 时，数码管 DS1 显示数字 1，当 P2 口输出 025H 时，数码管 DS2 显示数字 2。图 8所示为数码管报警电路。红外热释电报警系统第 7 页 共 21 页图 8 发光二极管报警电路图4.2.6 声音报警电路的设计如下图所示，用一个 Speaker 和三极管、电阻接到单片机的 P2.0 引脚上，构成声音报警电路，低电平触发，如图 9 示为声音报警电路。图 9 声音报警电路图4.3 系统硬件电路的选择及说明硬件电路的设计见附图 1 示，从以上的分析可
