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1、浙江万里学院 本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) ) (2013 届) 论文题目论文题目 基于单片机的红外感应器设计 (英文) Infrared Sensors Circuit Design based on Single-chip Microcomputer 所在学院 电子信息学院 专业班级 通信工程 093 学生姓名 学号 09017437 指导教师 职称 完成日期 2013 年 4 月 27 日 摘 要 传感器是一种能将检测到的信息按一定规律转换成为电信号或其他所需形 式的信息输出的检测装置，而红外感应器是现在市面上应用比较广泛的一种感 应器，它是一种用红外线作为介质的测量系统，不
2、仅在现代科技，国防和工农 业等领域得到了广泛的应用，连在我们日常生活中也常常存在它的身影，比如 商场里的感应水龙头，自动干手器，报警器等都用到了红外感应器。 本文就提出了了一个基于单片机的红外感应器，本设计介绍了由 51 单片机 来构成整个设计的主控芯片的红外感应器，该设计除了具备最基本的语音提示 外，还可以根据周围的光线的强弱来控制过道的灯，除此之外，还能分辨出客 人是进入还是离开。它可以在一定程度上为人们的生活和工作带来便来。 关键词：关键词：传感器；51 单片机；红外感应；语音提示；光线强弱 Abstract Sensor is a an ability to be converted
3、into an electrical signal according to certain rules or other required information in the form output detection device, the infrared sensor is now available in a much wider application as a sensor, It is a measurement system using infrared as a medium, not only in the field of modern science and tec
4、hnology, defense, and industrial and agricultural has been widely used, often its presence even in our daily life, Such as shopping malls in the faucet, automatic hand dryer, alarm are all used in the infrared sensor. This paper proposed a microcontroller-based infrared sensors, the design constitut
5、es the entire design of the controller chips by 51 microcontroller infrared sensors, the design with the most basic voice prompts, you can also according to the surrounding light the strength to control the aisle lights, in addition, but also tell the guests to enter or leave. To a certain extent, i
6、t can be for people to live and work will bring. Key Words: Sensor；51 Single-chip Microcontroller; Infrared Sensor; Voice Prompts; The Intensity of Light 目目 录录 摘 要3 ABSTRACT.4 1 引言1 1.1 课题的研究背景1 1.2 课题的内容和要求2 1.3 本课题的研究意义.2 1.4 设计主要的应用场所.2 2 系统模块分析3 2.1 主控芯片 51 单片机简介.3 2.1.1 51 单片机简介.3 2.1.2 本设计中单片机
7、的分析.3 2.2 语音模块分析.4 2.2.1 语音芯片简介.4 2.2.2 语音芯片分类.4 2.2.3 语音芯片应用范围.5 2.2.4 本设计中语音模块的分析.5 2.3 红外模块分析.5 2.3.1 红外对管的特征和原理.5 2.3.2 红外对管的分类.6 2.3.3 本设计中的红外对管分析.6 3 系统硬件设计7 3.1 单片机最小系统.7 3.1.1 复位电路.7 3.1.2 晶振电路.8 3.2 光敏感应电路.8 3.3 语音芯片模块电路.8 3.4 继电器电路.9 3.5 红外感应模块电路.9 3.6 滤波电路.10 4 系统软件设计11 4.1 程序生成环境.11 4.1.
8、1 Keil uVision2 简介11 4.1.2 程序生成步骤11 4.2 系统流程图.13 4.2.1 进门流程图.13 4.2.1 出门流程图.13 4.3 系统程序分析.14 4.3.1 模块初始化程序分析.14 4.3.2 消抖程序分析.14 4.3.3 语音模块程序分析.15 5 结论18 致 谢19 参考文献20 附录 1 系统实物图.21 附录 2 系统整体电路图.22 附录 3 毕业设计作品说明书.23 浙江万里学院本科毕业论文 - 1 - 1 1 引言引言 1.1 课题的研究背景 人类光凭自己的感觉器官能够获取的信息是有限的，很多信息需要借助外在 的一些工具来获取，而传感
9、器就是一种能够将感受到的被测量的信息按一定的规 律转变成电信号或者其他信号并且输出的一种检测装置，它可以满足信息的存储、 处理、显示、输出、记录和控制等要求，是实现自动检测和自动控制的首要环节。 也是人类获取外在信息的一种工具，而红外感应器又是近年来发展比较迅速的一 种无线传感器，不论是在工业，农业，还是军事发展中都起到了巨大的作用，就 连我们的日常生活中，也随处可见它的身影。红外感应器被应用于感应水龙头、 自动干手器、医用洗手器、自动给皂器、感应小便斗冲水器、感应便器、就连一 些商场的迎宾器1中也用到了红外感应器。 目前有的红外感应器分为光子探测器和热探测器。 1、光子探测器 红外光子探测器
10、是利用外光电效应或内光电效应制成的辐射探测器，也称光 电型探测器。探测器中的电子直接吸收光子的能量，使运动状态发生变化而产生。 原理：红外变像管是一种红外-可见图像转换器,它由光电阴极、阳极和一个 简单的电子光学系统组成。光电子在受到阳极加速的同时又受到电子光学系统的 聚焦，当它们撞击在与阳极相连的磷光屏上时，便发出绿色的光像信号。 2、热探测器 常见的红外热探测器有热电探测器、辐射热测定器、热释电探测器、超导探 测器等。 原理：它通过吸收红外辐射的能量，从而使探测器的温度发生变化，引起探 测器电阻率或电极性的改变，热探测器电阻率或电极性的改变量同样取决与辐射 源的辐射强度和探测器的灵敏度。
11、随着科技的发展，红外感应器2运用的范围会越来越广，而本课题就是一个 基于单片基的红外感应器设计。 浙江万里学院本科毕业论文 - 2 - 1.2 课题的内容和要求 本课题是基于 51 单片机3，由红外感应电路，光敏感应电路、语音模块组 成的一套红外感应器的设计，在 keil 的开发环境下利用 C 语言编程实现各个模 块的功能，并将各个模块之间联系起来。 这套红外感应器可以在客人进门时，发出“欢迎光临”的语音提示，客人离 开时，发出“谢谢惠顾”的语音提示；在光线比较暗的黑夜，可以点亮过道的灯， 可以分辨出客人是进入还是离开。 1.3 本课题的研究意义 本设计是一套基于单片机4的红外感应器设计，适用
12、于一些小型商店的迎宾 作用，而且在原有的语音迎宾的作用上，加入了路灯控制的作用，在光线暗的夜 晚，给经过过道的客人提供照明，给客人提供更好的服务。该设计还可以分辨出 客人是进入还是离开，给商店里的工作人员提供了更准确的信息，有利于工作人 员更好的工作，提高商店的工作效率。 1.4 设计主要的应用场所 由于此设计在语音提示的基础上，加入了控制过道路灯的作用，可以在周围 光线比较暗的时候为通过的客人提供照明，还能分辨出客人是进入还是离开，能 为店员提供一定的提醒作用，所以可以用在一些小型的店铺或者宾馆等场所，在 一定程度上为商家节约人力，还能给顾客带来一定的便利。 浙江万里学院本科毕业论文 - 3
13、 - 2 2 系统模块分析系统模块分析 2.1 主控芯片 51 单片机简介 2.1.1 51 单片机简介 51 单片机是对所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统一称谓。这种系 列单片机的始祖是 Intel 的 8031 单片机，后来随着 Flash rom 技术的发展， 8031 单片机取得了长久的进展，成为应用最广泛的 8 位单片机之一，最具代表性 的型号是 ATMEL 公司的 AT89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司 都有 51 系列的兼容机型推出，之后很长的一段时间内都将占有大量的市场。51 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。当前常用的 51
14、 系列 单片机主要产品有： ATMEL 的：89C51、89C52、89C2051 等； Intel 的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52 等； Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品。 国产宏晶 STC 单片机以其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内 51 单片机 较大市场。而本次设计中采用的主控芯片就是国产宏晶 STC 89C51 单片机，不仅 价格低廉，而且擦写次数多，功耗小，无法解密。 2.1.2 本设计中单片机的分析 51 单片机5作为本设计的主控芯片，它的 P1.1 和 P1.2 口连接红外模块，P
15、0.0 口连接语音模块，P3.2 口连接继电器，P0.2 口连接到光敏感应电路，红外感应 模块通过感应到的变化将信息传递给主控芯片，单片机检测到这个变化将相应的 信息传递给语音模块，语音模块根据这个变化通过扬声器作出相应的语音提示， 同时光敏感应电路将检测到的光照强弱的信息传递给单片机，单片机将这个变化 通过信息传递给继电器，来控制关闭还是开启过道的电灯，51 单片机作为本设计 的主控芯片，在整个系统中发挥着主控作用。本设计中的 51 单片6机的引脚图 如图 2-1 所示： 浙江万里学院本科毕业论文 - 4 - 图 2-1 本设计中的单片机引脚图 2.2 语音模块分析 2.2.1 语音芯片简介
16、 语音芯片根据集成电路类型来分,凡是与声音有关系的集成电路被统称为语 音芯片(又称语音 IC,这里应该叫成 Voice IC),但是在语音芯片的大类型中,又被 分为语音 IC(这里应该叫成 Speech IC),音乐 IC(这里应该叫成 Music IC)两种。 2.2.2 语音芯片分类 （a）现在市场上常见语音芯片分类： 短时间芯片有 10 秒，20 秒，40 秒，80 秒,170 秒的芯片， 常用的模块有：6 分钟，8 分钟，16 分钟，1 小时的等。 通用的芯片有：3 秒到 340 秒 (b)现在市场上常见音乐芯片分类： 单音片：是一种最基本的音乐 IC,是音乐单通道的,同一时间音符输出的多少,决 定了单音片的效果,有 70 多,100 多音符等等. 音乐通道：2 通道、3 通道、4 通道、8 通道、12
