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1、1课程设计报告课程设计报告题目：基于 51 单片机的变压器安全范围报警系统姓名班级学号主要工作组员 1做 PPT组员 2写程序组员 3写报告报告成绩报告成绩基本成绩基本成绩扩展成绩扩展成绩总分总分通信与信息工程学院通信与信息工程学院2基于单片机的变压器红外报警系统基于单片机的变压器红外报警系统摘要：本作品是基于 51 单片机所设计红外感应报警系统，基于社会安全保障的需要，电子报警这门综合技术的正在不断的发展。与此同时，红外技术已成为先进科学技术的重要组成部分，由于红外线是不可见光，因此用它进行红外探测监控，具有良好的隐蔽性，白天和黑夜都可以使用，而且其抗干扰能力强。本系统采用了热释电红外传感器
2、，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。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 及数码管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。实现的主要功能有：人体移动到距离报警器 1 米范围内时触发报警，20s 自动停止报警，报警二极管作为提示，数码管显示报警次数。此外，在电子防盗、人体探测等领域中，热释电红外探测器也以其价格低廉、技术性能稳定等特点而受到广大用户和专业人士的欢迎。并且将相应系统做
3、一些感应还可以做成其他的一些产品，比如自动开关门，红外感应冲厕系统，扩展性非常好。关键词：红外传感器；单片机；报警电路；数据处理3目录目录 基于单片机的变压器红外报警系统-2 1 设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标)-411 设计任务-4 12 技术指标（要求)-4 2方案比较与选择-4 21 各种方案比较与选择-42. 2 方案选择-6 3.理论分析-73.1 数码管的显示原理-73.2 热释红外传感器的工作原理-83.3BISS0001 芯片-10 4 电路与程序设计-114.1 电路模块-114.1.1 电压源模块-114.1.2PIR 部分电路-114.1.3 滤波放大部分电路-
4、124.1.4 延时和封锁电路延时和封锁电路延时和封锁电路-12-12-124.1.5 电平转换电平转换电平转换(NPN)-13(NPN)-13(NPN)-134.2 程序流图及部分子程序-144.2.1 程序流图-144.2.2 部分子程序-15 5 数据测试及结果分析-165.1 测试仪器-165.2 报警电路功率测试-165.3 有效距离测试-165.4 结果分析-16 6.所遇问题及纠错-16 参考文献-17 附录一-18 附录二-19 附录三-2041 设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标)11 设计任务利用 51 单片机学习板完成基于传感器电路报警系统的设计12 技术指标（要求
5、）1.2.1 基本要求人体移动到距离报警器 1 米范围内时触发报警； 20s 自动停止报警； 报警二极管作为提示。1.2.2 发挥部分使用数码管进行显示，显示报警次数；手动停止报警；2方案比较与选择21 各种方案比较与选择方案一：使用具有较高性能的 BISS0001 传感信号处理集成电路，再加上 电源模块，PIR 部分电路，光敏电阻感应，滤波放大电路模块，延时和封锁电 路模块以及输出电平转换模块。 工作过程为： 下图中，运算放大器 OP1 将热释电红外传感器的输出信号作第一 级放大，然后由 C3 耦合给运算放大器 OP2 进行第二级放大，再经由电压比较器 COP1 和 COP2 构成的双向鉴幅
6、器处理后，检出有效触发信号 Vs 去启动延迟时间 定时器，输出信号 Vo 经晶体管 T1 放大驱动继电器去接通负载。下图中（图 1），R3 为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时， 若环境较明亮，R3 的电阻值会降低，使 9 脚的输入保持为低电平，从而封锁触 发信号 Vs。SW1 是工作方式选择开关，当 SW1 与 1 端连通时，芯片处于可重复 触发工作方式；当 SW1 与 2 端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输 出延迟时间 Tx 由外部的 R9 和 C7 的大小调整，值为 Tx24576xR9C7；触发封 锁时间 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小调整，值为 Ti24
7、xR10C6。 图中 R6 可以 调节放大器增益的大小，原厂图纸选 10K，实际使用时可以用 3K，可以提高电 路增益改善电路性能。R9/R10 可以用 470 欧姆，C6/C7 可以选 0.1U。5图 1方案二：使用与 BISS0001 同样具有较高性能的 TX0001 传感信号处理集 成电路，再加上电源模块，PIR 部分电路，光敏电阻感应，滤波放大电路模块， 延时和封锁电路模块以及输出电平转换模块。 工作过程为：下图中（图二）运算放大器 OP1 将热释电红外传感器的输出信号 作第一级放大，然后由 C3 耦合给运算放大器 OP2 进行第二级放大，再经由电压 比较器 COP1 和 COP2 构
8、成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 Vs 去启动延 迟时间定时器，输出信号 Vo 经晶体管 T1 放大驱动继电器接通负载。 R3 为光 敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3 的电阻值 会降低，使 9 脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号 Vs。SW1 是工作方式 选择开关，当 SW1 与 1 端连通时，芯片处于可重复触发工作方式；当 SW1 与 2 端连通时，芯片则处于不可重复触发工作方式。输出延迟时间 Tx 由外部的 R9 和 C7 的大小调整，值为 Tx24576xR9C7；触发封锁时间 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小调整，值为 Ti24xR10C
9、6。图 26方案三：使用具有较高性能的 BISS0001 传感信号处理集成电路，再加上 电源模块，PIR 部分电路，滤波放大电路模块，延时和封锁电路模块以及输出 电平转换模块（低电平有效）（图 3）。 工作过程为： 我们自己所使用的电路中，运算放大器 OP1将热释电红外传感器的输出信号作 第一级放大，然后由 C3耦合给运算放大器 OP2进行第二级放大，再经由电压比 较器 COP1和 COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号 Vs 去启动延迟 时间定时器，输出信号 Vo 经晶体管 T1放大驱动继电器去接通负载。 图中 R6可以调节放大器增益的大小，原厂图纸选10K，实际使用时可以用2K，
10、 可以提高电路增益改善电路性能。输出延迟时间 Tx 由外部的 R14和 C5的大小调 整，触发封锁时间 Ti 由外部的 R2和 C8的大小调整，R9/R10可以用1M 欧姆， C6/C7可以选103p/104p。图 3（放大图见附录一）2.2 方案选择方案一和方案二十分类似，电路图构架十分类似，BISS0001 是一款具有较 高性能的传感信号处理集成电路，它配以热释电红外传感器和少量外接元器件 构成被动式的热释电红外开关。TX0001 也具有相同的功能，而且在价格上更便 宜，功耗更低，性价比上很有优势，但是 BISS0001 是目前最常用的处理 FIR 的 芯片，在稳定性方面更好，而且本作品本来就不存在消耗大功耗问题，以稳定 性好为主要目标，所以最终选择了用 BISS0001 作为处理芯片。再比较方案二和 方案三，方案二中使用的是光敏电阻，直接输入
