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1、 光电检测技术 题 目：家居防盗报警器设计 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师: 日 期: 摘要人们生活水平不断提高，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预防抢劫、盗窃等意外事件的需要而设计的红外防盗报警系统。本设计主要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控制电路等部分组成。处理器采用单片机STC89C51。整个系统是在系统软件控制下工作的。软件部分可以划分为以下几个模块：数据采集、键盘控制、报警和显示等子函数。 关键词：单片机、红外传感器、数据采集、报警电路
2、。1、设计任务与要求 （1）该设计主要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、报警和显示等模块子函数。（2）本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、智能报警器、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、本地显示、本地报警等功能。终端由中央处理器、输入模块、输出模块、通信模块、功能设定模块等部分组成。（3）系统可实现功能。为了探测移动人体,通常使用双元件型热释电红外传感器,在这种传感器内部,两个敏感元件反相连接,当人体静止时两元件极化程度相同,互相抵消。但人体移动时,两元件极化程度不同,净输出电压不为0 ,从而达到了
3、探测移动人体的目的。因此可把报警系统设置在外出布防状态，使探测器工作。当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，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、比较电路送至门限开关，打开门限阀门送出TTL 电平至单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使警号发声。2 、热释电红外传感器2.1、 热释电红外线传感器简介热释电红外线传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件，它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转化成电压信号输出。热释电红外线传感器应用电路如下：为了探测移动人体,通常使用双元件型热释电红外传感器,在这种传感器内部,两个敏感元件反
4、相连接,当人体静止时两元件极化程度相同,互相抵消。但人体移动时,两元件极化程度不同,净输出电压不为0 ,从而达到了探测移动人体的目的。2.2、HC-SR501红外线技术本次设计采用的是HC-SR501红外线技术的自动控制模块。其特点是探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感，实物图片如图2-1。 图2-12.3、功能特点1. 全自动感应:人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。2. 光敏控制（可选择，出厂时未设）可设置光敏控制，白天或光线强时不感应。3. 温度补偿(可选择，出厂时未设)：在夏天当环境温度升高至3032，探测距离稍
5、变短，温度补偿可作一定的性能补偿。4. 两种触发方式：（可跳线选择）1) 不可重复触发方式:即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平；2) 可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在其感应范围 活动，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平（感应模块检 测到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时间的起始点)。5. 具有感应封锁时间(默认设置:2.5S 封锁时间)：感应模块在每一次感应输出后（高电平变成低电平），可以紧跟着设置一个封锁时间段，在此时间段内感应器不接受任何感应信号。此功能可以实
6、现“感应输出时间”和“封锁时间”两者的间隔工作，可应用于间隔探测产品；同时此功能可有效抑制负载切换过程中产生的各种干扰。(此时间可设置在零点几秒几十秒钟)。6. 工作电压范围宽：默认工作电压DC4.5V-20V。7. 微功耗:静态电流50 微安，特别适合干电池供电的自动控制产品。8. 输出高电平信号：可方便与各类电路实现对接。2.4、 热释电红外线传感器电路图 图2-23、 STC89C51RC单片机STC89C51RC/RD+ 系列单片机是兼容 8051 内核的单片机，是高速/ 低功耗的新一代8051 单片机，12时钟 / 机器周期和 6 时钟 / 机器周期可反复设置，最新的 D 版本内部集
7、成 MAX810 专用复位电路。3.1、主要特性1. 增强型 1T 流水线/ 精简指令集结构 8051 CPU2. 工作电压：3.4V - 5.5V （5V 单片机） / 2.0V - 3.8V （3V 单片机）3. 工作频率范围：0 - 35 MHz，相当于普通 8051 的 0420MHz.实际工作频率可达48MHz.4. 用户应用程序空间 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字节5. 片上集成 512 字节 RAM6. 通用 I/O 口（27/23 个） ，复位后为： 准双向口/ 弱上拉（普通 8051 传统 I/O 口）可设置成四种模式：准双向口/ 弱上拉，推挽
8、/ 强上拉，仅为输入/ 高阻，开漏每个 I/O 口驱动能力均可达到 20mA，但整个芯片最大不得超过 55mA7. ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程） ，无需专用编程器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8. EEPROM 功能9. 看门狗10. 内部集成 MAX810 专用复位电路（外部晶体 20M 以下时，可省外部复位电路）11. 时钟源：外部高精度晶体/ 时钟，内部 R/C 振荡器。用户在下载用户程序时，可选择是使用内部 R/C 振荡器还是外部晶体/ 时钟。常温下内部 R/C 振荡器频率为：5.2MHz 6.8MHz。精度要求不高时，可选择使用内
9、部时钟，因为有温漂，请选 4MHz 8MHz12. 有 2 个 16 位定时器/ 计数器13. 外部中断 2 路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒14. PWM ( 4 路）/ P C A（可编程计数器阵列） ，也可用来再实现 4 个定时器或 4 个外部中断(上升沿中断/ 下降沿中断均可支持)15. STC89Cc516AD 具有 ADC 功能。 10 位精度 ADC，共 8 路16. 通用异步串行口(UART)17. SPI 同步通信口， 主模式/ 从模式18. 工作温度范围： 0 - 75 / -40 - +8519. 封装： PDI
10、P-28，SOP-28，PDIP-20，SOP-20，PLCC-32,TSSOP-20(超小封状，定货)3.2、STC89C51引脚说明图3-1 STC89C51引脚1. VCC:电源电压2. GND:地3. P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复位，在访问期间激活内部上拉电阻。4. P1口:P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个
11、TTE逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(ILL)。与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入(P 1.0/T2)和输入(P 1.1/T2EX )。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。表3-2 P1.0和P1.1的第二功能引 脚 号 功能特性P1.0T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX（定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制）表3-25. P2口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O
12、口，P2的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(ILL)。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR指令)时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX RI指令)时，P2口输出P2锁存器的内容。6. P3口:P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可
13、作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流(ILL)。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-3所示。7. RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。表3-3 P3口的第二功能端口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外中断0）P3.3（外中断1）P3.4T0（定时/计数0）P3.5T1（定时/计数1）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）表3-38./VPP:外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH )
14、。端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存端状态。如端为高电平(接VCC端)，CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VCC 。9. XTAL1:振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。10.XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。11.数据存储器：89C51有256个字节的内部RAM,80H-FFH高128个字节与特殊功能寄存器(SFR)地址是重叠的，也就是高128。字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但在物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128字节。RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。12.中断：89C51共有6个中断向量:两个外中断（INT0和INT1），3个定时器中断(定时器0, 1, 2)和串行口中断。13.时钟振荡器:89C51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一
