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1、毕业设计热释电人体感应红外报警器设计制作学生学号：学生姓名：导师姓名：班 级专业名称 提交日期年 月日答辩日期年 月日摘要随着现在社会的发展，时代进步，高新技术的快速融入，人们的生活发生了巨大的改变，人们置购了大量高新技术的产品，许多高科技产品的使用越来越成为家庭生活的主旋律，因此人们对自己所处环境的安全要求就越来越高，特别是家居安全，不得不时刻留意不速之客的光顾。现在许多小区都有着保安看管，但在一些农村就没有这些设施了，于是，许多家庭都安装了报警系统，这有效的保护了大家的财产安全。在本文中，介绍一种利用热释电红外传感器进行监控，并进行报警的系统的设计。热释电红外传感器，它的制作简单、成本低、
2、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，便于多用户统一管理。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模块、 红外探头模块、驱动执行报警模块、 LED 控制模块等部分组成。处理器采用 51系列单片机STC89C52程序使用C语 言编写。关键字：热释电红外传感器、STC89C52红外线一、引言 0二、设计任务分析0三、技术方案的详细设计（实施） 13.1 本系统的设计方案 13.1.1 系统概述 13.2 硬件电路设计 13.2.1 红外感应部分 23.3 单片机部分 73.3.1 STC89C52 单片机简介
3、73.3.2 单片机最小系统 83.3.3 按键控制电路 93.3.4 指示灯和报警电路 103.4 软件的程序实现 103.4.1 主程序工作流程图 103.5 报警判断程序123.6 程序 编写与 调试 123.7 硬件调试及调试中遇到的问题 19四、总结评价 19致谢 20参考文献 20附件一：总体原理图设计 21附件二：实物图 22附件三：程序源代码 22一、引言随着科技的提高，电子电器飞速发展，人民生活水平有了很大提高。各种高档家电和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也越来越多。这点就是因为不法分子看到了大部分人防盗意识不够强所造成的结果。因此越来越多的居民家庭对财产安全问题
4、十分担忧。报警系统这时为人们解决了大部分问题。 但是市场上的报警系统大部分是适用于一些大公司的重要机构。其价格昂贵，使普通家庭难以承受。如果设计一种价格低廉，性能可靠、智能化的报警系统，必将在私人财产的防盗领域起到巨大作用。由于红外线是不可见光，隐蔽性能良好，因此在防盗、警戒等安保装置中被广泛应用。而本设计的电路包括硬件和软件两个部分。硬件部分包括红外感应部分与单片机控制部分，整个系统电路可划分为：电源部分、传感器模块部分、单片机控制电路， 而单片机控制由最小系统和指示灯电路、 报警电路等子模块组成。主要工作由热释电红外感应器完成信息采集、处理、数据传送经过单片机功能设定到达报警模块这一过程。
5、就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元。单片机应用系统也是由硬件和软件组成。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， 软件是主要是工作的程序通过编写程序来控制输入的信号。二、设计任务分析1. 该设计包括硬件和软件设计两个部分。模块划分为数据采集、按键设定、报警等。2. 本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、LED指示电路及软件组成。3. 系统可实现功能。 当人员外出时， 可把报警系统设置在外出布防状态，探测器工作起来, 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，红外热
6、释电模块送出TTL电平至STC89C5弹片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路使 警号发声。三、技术方案的详细设计（实施 ）3.1 本系统的设计方案3.1.1 系统概述1 .系统设计简介本系统采用了热释电红外线传感器，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，便于多用户统一管理和用户操作。为了探测移动人体，通常使用双元件型热释电红外线传感器，在这种传 感器内部，两个灵敏元件反相连接，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,从而达到了探测移动人体的目
7、的。该设计包括硬件和软件设计两个部分。 模块化分为数据采集、按键控制、 报警等模块。电路结构可划分为：热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制 电路、lek旨示灯组成。3.2 硬件电路设计本设计包括硬件和软件设计两个部分。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：红外感应部分、STC89C52单片机、报警系统三大部分。电路总原理图如图 3-1所示：图3-1总体设计框图处理器采用51系列单片机STC89C52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，送 出TTL电平至STC89C5弹片机。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
8、制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。3.2.1 红外感应部分3.2.1.1 电源模块本系统电压为4.5v左右，直接接3个1.5V的直流干电池提供电源, 然后用导线连接电源接口模块。3.2.1.2 热释电传感器热释电红外传感器（简称PIR）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 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 作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等，人体辐射的红外线中心波长 为910-um,而探测元件的波长灵敏度在0.220-um范围内几乎稳定不变 在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，
9、这个滤光片可通过光的波长 范围为710-um,正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线 由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感 器，本传感器是整个系统的关键，只有本传感器才能感应到人体红外线。如 图3-2所示图3-2热释感应传感器3.2.1.3 菲涅耳透镜菲涅耳透镜片相当于热释感应传感器的“眼镜”，它和人的眼睛一样的作 用，配用得当与否直接影响到使用的功效，配用不当产生错误的动作，致使 用户或者开发者对其失去信心。它的作用是有效的将探测到空间的红外线集 中到传感器上，菲涅耳透镜根据性能要求不同，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
10、，控制越严密。如图 3-3所示为菲涅耳 透镜模型图。图3-3菲涅耳透镜3.2.1.4 BISS0001 芯片简介BISS0001是一款传感信号处理集成电路，只要热释感应器把红外线接收到 信号传输到BISS0001里进行信号处理，它本身静态电流极小，工作电压在 3V 5V之间，当工作电压为5V时输出的驱动电流为10MA配以热释电红外 传感器和少量外围元器件即可构成被动式热释电红外传感器，广泛用于安防，自控等一些领域，它是有 16个管脚组成的一种集成块。如图 3-4所示为 BISS000集成芯片的内部框图，管脚功能说明如表 1所示。图3-4 BISS0001内部框图引脚名称I/O功能说明1AI可重
11、复触发和不可重复触发选择端。当A为“1”时，允许重复触发；反之，不可重复触发2VOO控制信号输出端。由 VS的上跳前沿触发，使 Vo输出从低电平跳变到高电平 时视为有效触发。在输出延迟时间Tx之外和无VS的上跳变时，Vo保持低电平状态。3RR1-输出延迟时间Tx的调节端4RC1-输出延迟时间Tx的调节端5RC2-触发封锁时间Ti的调节端6RR2-触发封锁时间Ti的调节端7VSS-工作电源负端，一般接 0V8VRFI参考电压及复位输入端。通常接VCC当接“ 0”时可使定时器复位9VCI触发禁止端。当 VcVR时允许触发(VR= 0.2VDD)10IB-运算放大器偏置电流设置端，经 RB接VSS端
12、，RB取值为1M左右。11VCC-工作电源正端，范围为35V122OUTO第二级运算放大器的输出端132IN-I第二级运算放大器的反相输入端141IN+I第一级运算放大器的同相输入端151IN-I第一级运算放大器的反相输入端161OUTO第一级运算放大器的输出端表1:管脚说明图由图可见BISS0001由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间 定时器、封锁时间定时器即参考电压等构成的数模混合专用集成电路。可广 泛应用于多种传感器和延时控制器。首先，根据实际需要，利用运算放大器 OP距成传感信号预处理电路，将信号放大。然后耦合给运算放大器 OP2再 进行第二级放大，同时将直流电位抬高为 VM
13、80.5VDD）后，将输出信号V绝 到由比较器COP和COP殂成的双向鉴幅器，检出有效触发信号 Vs。由于VH- 0.7VDD VL=0.3VDD,所以，当VDD=5V,可有效抑制士 1V勺噪声干扰，提 高系统的可靠性。COP况一个条件比较器。当输入电压VcVR寸，COP输出 为高电平，进入延时周期。当A瑞接“0”电平时，在TxM间内任何V2的变化都被忽略，直至Tx时间结束，即所谓不可重复触发工作方式。当 Tx时间结束 时，Vo下跳回低电平，同时启动封锁时间定时器而进入封锁周期Ti。在Ti时间内，任何V册变化都不能使Vo跳变为有效状态（高电平），可有效抑制负载 切换过程中产生的各种干扰。而可重
14、复触发工作方式下的波形在Vc= 0、A=“0”期间，信号丫部能触发Vo为有效状态。在Vc= 1、A= 1”时，Vs可重 复触发Vo为有效状态，并可促使VoftTx周期内一直保持有效状态。在Tx时间 内，只要Vs发生上跳变，则Vc#从Vs上跳变时刻起K续延长一个Tx周期；若 Vs保持为“1”状态，则Vl直保持有效状态；若Vs保持为“0”状态，则在 Tx周期结束后V。恢复为无效状态，并且，同样在封锁时间 Ti时间内，任何Vs 的变化都不能触发Vo为有效状态。3.2.1.5 信号采集处理模块图3-6实物图本电路是将人体辐射的红外线转变为电信号。热释红外感应2脚输入到前置放大器OP1进行放大，然后由C
15、4耦合给运算放大器OP册行第二级放大。再经过电压比较器COP而COP2勾成双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号去启动延时时间定时器输出信号在经过 R3进入单片机部分进行处理。延时周期可通过R12来调节输出，在延时时间内只要 Vs发生上跳变，Vo就会从Vs 上跳变时刻起继续延长一个周期，而电路中的电容为了能够更好的控制了芯片内的定时器，若Vs一直保持为高电平，这样就可以通过P10传输到单片机 内进行下一步处理。而根据不同的距离要求来调节 R13,最大可以调节到7米左右。图中BISS0001中1脚用跳线连连接住一个接高电平后，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，直到人离开后才将高电平变为低电平，本电路设计就是可触发方式。3.3 单片机部分3.3.1 STC89C52 单片机简介STC89C5奥一种低功耒、高性能CMOS8：微控制器，具有8K
