基于单片机智能家居设计人体红外检测无线防盗报警器姓 名： 齐颂 专 业： 自动化 班 级： 1203010624 2015年1月3日目录摘 要： 1引 言 21.绪论 31.1 设计的主要内容和意义 31.1.1 设计无线防盗报警器的内容 31.1.2 设计无线防盗报警器的意义 31.2 无线防盗报警器的分类及其介绍 31.2.1 被动式红外传感器 31.2.2主动式红外探测器 32.硬件电路的设计 42.1 多路无线防盗报警器的硬件组成 42.1.1 系统硬件结构图 42.1.2 各结构图的工作方式： 52.2 多路无线防盗报警器的硬件设计 52.2.1 电源设计 52.2.2 人体红外采集电路设计 62.2.3 发射电路设计 72.2.3 接收电路设计 92.2.4 控制、显示电路设计 123.软件的设计 173.1 keil应用 143.2 protel99se应用 143.3 程序流程图 164.系统分析与调试 17结 论 20参考文献 21附录1 发射原理图 23附录2 接收原理图 24附录3 仿真图 25附录4 PCB图 26.人体红外检测无线防盗报警器摘 要：该报警器具有误报率较低、安装和配置容易、成本低、能量消耗少、使用非常方便的特点。
实现的原理是热释电红外传感器感应到入侵者的红外热辐射，将其转换成超低频信号，经电路放大、输出检测器是利用红外人体检测探头检测预先设定好的范围内的情况，一旦有危险便向主机发出信号而主机功能是通过无线接受信号，再经单片机处理，然后数码管显示出信号发出的具体范围并同时控制喇叭发出警告声音可以应用于家居防盗、仓库防盗等多种防盗场合，具有很强的实用价值和良好的市场前景关键词：无线，报警系统，单片机 ，防盗系统引 言无线防盗报警器的发展主要是基于传感器之上， 所以有必要先谈谈红外传感器的发展状况而传感器技术是21世纪人们在高新技术发展方面争夺的一个制高点，各发达国家都将传感器技术视为现代高新技术发展的关键从20世纪80年代起，日本就将传感器技术列为优先发展的高新科技之首，美国等西方国家也将此技术列为国家科技和国防技术发展的重点从而基于传感器技术的防盗报警系统也得到了高速发展传统的有线防盗报警器都是检测到有盗情的时候只在本地发出警报声音，内部没有控制器，易被破坏失效，安装，扩展也不方便本文设计的无线防盗报警器利用单片机控制，功能强大，并且易于扩展成多用途的智能家居系统本无线多路防盗报警器由l台接收机和多台发射机组成。
接收机可以接收多台发射机(其频率都是一样的，只是编码脉冲不同)发来的报警信号，并且加以区别，进行译码然后以数字显示的形式将这些台发射机识别出来，同时音响报警无线控制距离由无线电装置来决定，一般是0到2000米距离发射部分可以配以不同探头，如无线门磁、无线烟雾、无线风雨探头、热释电探头、温度探头等，可以实现防盗、防火、放水等无线报警，安装使用非常方便！无论是基于那种方式的无线防盗报警器，它的工作原理都是将探测到的信号，通过编码，经电路放大，输出并将报警信号通过天线发射出，再用接收电路接收信号,解码并通过控制电路判断是否属于异常信号，再决定是否发送报警信号给报警电路,从而达到防盗的效果1.绪论1.1 设计的主要内容和意义1.1.1 设计无线防盗报警器的内容首先是为系统总体设计方案划分功能模块.第一部分是红外探测发射器(可以是多个探测发射器分别安装在需要防护的地方)；第二部分是主机(含接收器,处理器,报警器等)；第三部分是遥控手柄(对防盗器实行布防和撤防)其次是确定硬件电路的设计，包含芯片的选择，具体电路的设计如探测电路、编码与发射电路、接收与解码电路、遥控器电路等等最后就是软件的设计，软件的设计主要是以熟悉硬件电路的工作原理为前提来设计的。
1.1.2 设计无线防盗报警器的意义如今市场上成熟的无线防盗报警产品有被动式的、主动式的和多技术复合式的但前两者都有致命的缺点就是误报率很高，而多技术复合式的防盗报警器误报率很低，也是未来发展的主要方向即使如此，我依旧设计的是被动式防盗报警器，因为我以目前的水准很难对已成熟的产品有所突破而设计出一流的产品个人认为设计无线防盗报警器的意义在于设计的过程，在设计的过程中我们才会把这几年在学校里学到的融合，同时也让自己明白我们的学习道路还很遥远 1.2 无线防盗报警器的分类及其介绍1.2.1 被动式红外传感器被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号,并进行放大,处理,它能可靠的将运动着的生物体(人)和飘落的物体加以区别同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点被动式红外入侵报警器又称热释电红外入侵报警器，由光学系统，红外传感器和信息处理三部分组成目前与红外传感器配套的光学系统有三种，即反射式、透射式和折射式其中反射式光学系统的灵敏度最高，其探测距离可达25～60 m；透射式的灵敏度最低，探测距离为2～10 m；折射式居中，兼有反射式和透射式的优、缺点。
1.2.2主动式红外探测器主动式红外探测器由红外发射机、红外接收机和报警控制器组成分别置于收、发端的光学系统一般采用的是光学透镜，起到将红外光束聚焦成较细的平行光束的作用，以使红外光的能量能够集中传送红外光在人眼看不见的光谱范围，有人经过这条无形的封锁线，必然全部或部分遮挡红外光束接收端输出的电信号的强度会因此产生变化，从而启动报警控制器发出报警信号主动式红外探测器遇到小动物、树叶、沙尘、雨、雪、雾遮挡则不应报警，人或相当体积的物品遮挡将发生报警由于光束较窄，收发端安装要牢固可靠，不应受地面震动影响，而发生位移引起误报，光学系统要保持清洁，注意维护保养因此主动式探测器所探测的是点到点，而不是一个面的范围其特点是探测可靠性非常高但若对一个空间进行布防，则需有多个主动式探测器，价格昂贵主动式探测器常用于博物馆中单体贵重文物展品的布防以及工厂仓库的门窗封锁、购物中心的通道封锁、停车场的出口封锁、家居的阳台封锁等等2.硬件电路的设计2.1 多路无线防盗报警器的硬件组成多路无线防盗报警器主要是由无线人体探测器(红外探测信号发射电路)、无线接收电路、数据解码电路、中央控制单元、数字显示单元、遥控电路、报警电路和电源电路等部分组成。
其框图如图1所示遥控手柄无线探头1无线探头2数字显示单元电源电路无线接收无线探头3无线探头4报警电路数据解码中央处理单元图1 多路无线防盗报警器的组成框图2.1.1 系统硬件结构图系统硬件主要分为三部分，图2遥控器硬件结构图；图3红外探测信号发射电路硬件结构图；图4主机电路硬件结构图具体的电路如附录一所示 发射电路编码芯片 发射电路编码芯片传感信号处理芯片红外传感器图2 遥控器硬件结构图图3 红外探测信号发射电路硬件结构图数码管显示电路中央处理芯片STC89C51解码电路接收芯片报警电路 图4 主机电路硬件结构图2.1.2 各结构图的工作方式：遥控器的基本组成就是编码模块与要把编码发射出去的发射模块它的功能就是对报警器进行布防或撤防，此功能的实现实际上就是发射两组编码，一组是布防的编码，另一组是撤防的编码红外探测信号发射电路的基本组成是红外探测器、信号处理器、编码模块、发射模块工作方式是通过红外探测器把探测信号传给信号处理芯片，信号处理芯片再判断是否有异常，若无则不用编码不用发送，若有则通过发射电路把代表有异常的编码发送出去主机电路是由接收模块、解码模块、处理模块、显示模块、报警模块组成。
工作方式是通过接收模块接收到信号，再由解码电路解码并把已解码信号通过处理器处理，处理器再判断接收的是否为遥控器的信号还是探测器的异常信号，再分别处理，若是异常信号则开启报警电路与显示电路，若是遥控器的信号就是实现撤防或布防的功能2.2 多路无线防盗报警器的硬件设计2.2.1 电源设计考虑采用典型的变压器降压，全波整流，电容滤波及集成电路稳压的思路进行设计由于单片机及后续的无线接收电路等都用5 V作为工作电源，所以在经整流和滤波电路后再用三端集成稳压电路进行稳压，为后续电路提供稳定可靠的5 V直流电源，三端稳压集成电路采用LM7805具体电路图如图5图5 电源电路图2.2.2 人体红外采集电路设计在自然界，任何高于绝对温度（-273度）时物体都将产生红外光谱，不同温度的物体，其释放的红外能量的波长是不一样的，因此红外波长与温度的高低是相关的 在被动红外探测器中有两个关键性的元件，一个是热释电红外传感器(PIR)，它能将波长为8一12um之间的红外信号变化转变为电信号，并能对自然界中的白光信号具有抑制作用，因此在被动红外探测器的警戒区内，当无人体移动时，热释电红外感应器感应到的只是背景温度，当人体进人警戒区，通过菲涅尔透镜，热释电红外感应器感应到的是人体温度与背景温度的差异信号，因此，红外探测器的红外探测的基本概念就是感应移动物体与背景物体的温度的差异。
另外一个器件就是菲涅尔透镜，菲涅尔透镜有两种形式，即折射式和反射式菲涅尔透镜作用有两个:一是聚焦作用，即将热释的红外信号折射（反射）在PIR上，第二个作用是将警戒区内分为若干个明区和暗区，使进入警戒区的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号，这样PIR就能产生变化的电信号 人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长10微米左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10微米左右的红外线而进行工作的人体发射的10微米左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号 1)这种探头是以探测人体辐射为目标的所以热释电元件对波长为10微米左右的红外辐射必须非常敏感 2)为了仅仅对人体的红外辐射敏感，在它的辐射照面通常覆盖有特殊的菲泥尔滤光片，使环境的干扰受到明显的控制作用 3)被动红外探头，其传感器包含两个互相串联或并联的热释电元而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。
4)人一旦侵入探测区域内，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，经信号处理而报警 5)菲泥尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距（感应距离），从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密被动式热释电红外探头的优缺点： 优点是本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好价格低廉缺点是：1.容易受各种热源、光源干扰 2.被动红外穿透力差，人体的红外辐射容易被遮挡，不易被探头接收 3.易受射频辐射的干扰 4.环境温度和人体温度接近时，探测和灵敏度明显下降。