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1、 红外线报警系统的设计题目(中 文):红外线报警系统的设计姓 名姜萌、石柳、范慧芳、季发学 号20114810院 （系）通信工程学院专业、年级 通信工程专业2011级指导教师陈礼 教务处 红外线报警系统的设计 摘要 本系统是基于AT89S52单片机控制的红外线防盗报警器，主要由红外线发射部分、红外线接收部分、单片机以及声光报警部分组成。可通过发射电路发射的红外线被遮挡时控制报警系统报警, 通过单片机控制报警电路的运行，并能同时进行声光报警，用红外线收发管进行检测，安装隐蔽，不易被发现；探测信号采用脉冲信号，节能且抗干扰。系统可以探测到一定范围内的人的闯入, 可以应用在安防范围比较确定的情况下。
2、采用这种方法设计的防盗报警器具有成本廉价和探测效果好的优点，有着广阔的市场前景。关 键 词：单片机；红外线防盗报警器；声光报警1目录绪论41.1研究背景41.2 课题研究的意义41.3 课题研究的目的51.4无线通信的发展状况62系统分析62.1 系统总体构成62.1.4红外接收器72.2 总体设计方案72.2.1 方案选择72.2.2 总体设计框图82.3 方案的可行性论证92.3.1 实用性92.3.2 经济可行性92.3.3 技术可行性92.4小结103 硬件设计103.1单片机及其硬件电路设计103.1.1 单片机的介绍103.1.2 时钟电路及RC复位电路123.2 单片机红外发射器
3、的电路设计143.2.1 矩阵键盘电路143.2.2 红外发射电路153.2.3 存储器电路183.3 单片机红外接收器的电路设计183.3.1 红外接收电路193.3.2 LED七段数码管显示模块213.3.3 录音模块223.3.4 时钟模块263.3.5 温度传感器模块273.4小结274 程序设计274.1红外发射模块274.1.1 发射电路主程序流程图284.1.2红外发射子程序流程图284.2红外接收模块294.2.1红外接收电路主程序流程图294.2.2红外接收电路子程序流程图304.3小结315 系统测试325.1系统功能测试325.1.1发射模块测试325.1.2接收模块测试
4、325.2 红外线防盗报警系统的性能分析326 心得与体会32参考文献34附 录135附 录254绪论1.1研究背景近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。传统的遥控器大多数采用了无线电遥控技术，但是随着科技的进步，红外线遥控技术的成熟，红外也成为了一种被广泛应用的通信和遥控手段。继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。由于红外线抗干扰能力强，且不会对周围的无线电设备产生干扰电波
5、，同时红外发射接收范围窄，安全性较高。红外遥控虽然被广泛应用，但各产商的遥控器不能相互兼容。当今市场上的红外线遥控装置一般采用专用的遥控编码及解码集成电路，由于其灵活性较低，应用范围有限。所以采用单片机进行遥控系统的应用设计，遥控装置将同时具有编程灵活、控制范围广、体积小、功耗低、功能强、成本低、可靠性高等特点，因此采用单片机的红外遥控技术具有广阔的发展前景。1.2 课题研究的意义红外线报警器分主动式和被动式两种1。主动式红外线报警器，是报警器主动发出红外线，红外线碰到障碍物，就会反弹回来，被报警器的探头接收。如果探头监测到，红外线是静止不动的，也就是不断发出红线线又不断反弹的，那么报警器就不
6、会报警。当有会动的物体触犯了这根看不见的红线的时候，探头就会检测到有异常，就会报警。被动式报警器少了一项功能，就是发射红外线。物理学上告诉我们，当物体的温度高于0K的时候，就会发出红外线，换句话说任何物体都能发出红外线2。而其后的原理，被动式报警器和主动式是一样的。红外线报警器对温度敏感，温度越高的物体辐射出的红外线越强，当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发报警。主动式红外探测器是由收、发装置两部分组成3。发射装置向装在几米甚至于几百米远的接收装置辐射一束红外线，当被遮断时，接收装置即发出报警信号，因此，它也是阻挡式报警器，或称对射式探测器。通常，发射装置由多谐振荡器、波形变换电路、
7、红外发光管及光学透镜等组成。振荡器产生脉冲信号，经波形变换及放大后控制红外发光管产生红外脉冲光线，通过聚焦透镜将红外光变为较细的红外光束，射向接收端。接收装置由光学透镜、红外光电管、放大整形电路、功率驱动器及执行机构等组成4。光电管将接收到的红外光信号转变为电信号，经整形放大后推动执行机构启动报警设备。主动式红外报警器有较远的传输距离，因红外线属于非可见光源，入侵者难以发觉与躲避，防御界线非常明确。主动式红外报警器是点型、线型探测装置，除了用作单机的点警戒和线警戒外，为了在更大范围有效地防范，也可以利用多机采取光墙或光网安装方式组成警戒封锁区或警戒封锁网，乃至组成立体警戒区。单光路由一个发射器
8、和一个接收器组成。双光路由两对发射器和接收器组成5。两对收、发装置分别相对，是为了消除交叉误射；多光路构成警戒面；反射单光路构成警戒区。1.3 课题研究的目的近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展，人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强.造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。现在很多小区都安装了智能报警系统，因而大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。由于红外线是不见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的
9、应用。红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括被动式热释电型红外报警器。还有红外监控无线报警器,超声波防盗报警器,红外线防盗报警器,高灵敏红外报警器,触摸式延时防盗报警器, 触摸式防盗报警器,红外报警器, 红外线声先报警器6防盗报警系统是在探测到防范现场有入侵者时能及时发出报警信号的专用电子系统，一般由探测器（报警器）、传输系统和报警控制器组成。探测器检测到意外情况就产生报警信号，通过传输系统送入报警控制器发出声、光或其他报警信号7。探测器（报警器）的种类很多，按所探测的物理量的不同，可分为微波、红外、激光、超声波和振动等方式；按电信号传输方式不同，又可分为无线传输和有线
10、传输两种方式8。由于红外线是不见光，有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用，这时红外线报警器的简易、灵敏度高为人们解决了不少问题。但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构，价格高昂，一般人们难以接受，如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将为大多数需求者所利用，在人们的防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。本课题尝试用价格低廉、应用普遍的AT89S52单片机控制的电路来设计一个主动式对射式的红外线防盗报警器，期望达到方便、实用的效果。1.4无线通信的发展状况当今，全球无线通信产业主要体现出两个特点：一是公众移动通信保持增长态势强劲，但
11、也存在发展不均衡的现象。具统计，2003年全球移动用户数增长率在17以上，在市场值方面，比上年增长了11.3以上。尽管全球移动市场在增长，但这种增长也呈现出很大的不均衡性。从用户数来看，在北美、欧洲等发达国家和地区，由于移动用户普及率已经很高，因此新增用户数日益减少；而在亚洲、非洲等地区移动用户数增长迅猛。从用户创造的价值来看，欧美发达国家的ARPU值远远超过了新兴的发展中国家。二是宽带无线通信热点技术研究和应用十分活跃。目前，我国的移动通信市场呈现持续快速增长的局面，移动用户总数达到4亿左右，用户普及率达到30左右。所以，我国移动通信用户普及率相对还比较低，仍有相当巨大和持久的增长空间。2系
12、统分析2.1 系统总体构成 2.1.1 红外通信的基本原理红外通信是利用 950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体, 即通信信道。发送端采用脉时调制 ( PPM)方式, 将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列, 并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去, 接收端将收到的光脉冲转换成电信号, 再经过放大、滤波处理后送给解调电路进行解调, 还原为二进制数字信号后输出。换句话说, 红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制和解调, 以便利用红外进行传输, 红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。2.1.2 红外通信的组成红外通信系统采用红外光传输及无线工作机制, 其组成结构主要包括:发射器部
13、分: 需要传输的信号经数字化 (采样及量化) 后, 一般需要进行基带调制和传输调制, 有时还要进行信号源压缩编码, 采用所得的电信号驱动电光变换电路来完成红外脉冲发射。包括键盘输入模块、输入警报开启或关闭、密码等信息，红外线采用NEC编码。显示模块将显示输入信息。89C52根据输入，将信息处理后发送给红外发送模块和LED显示模块分别进行发送和显示。 通信信道: 红外无线数字通信的信道泛指发射器与接收器之间的空间。由于自然光及人工光源等背景光信号的介入, 信号源以及发射/接收端设备中电学或光学噪声的影响, 红外无线数字通信在某些场合的通信质量较差, 需要采用信道编码技术。接收器部分: 信道中的光
14、信号由光接收器部分实现光电变换, 为了消除噪声以及码间干扰, 需要加入滤波和均衡等环节。来提高抗干扰能力。接收模块接收到信息后发送到89C52单片机上进行解码等处理，然后将处理后的信息分别传送到显示模块进行显示和报警模块进行报警或提示。2.1.3 红外发射器完成信号的电光变换并向空间发射红外脉冲。红外发射器的关键部件是红外发光二极管 ( LED) 和相应的驱动电路。红外 LED器件首先要满足其调制带宽大于信号的频谱宽度, 保证通信线路畅通。此外 LED的发射波长应与接收器端的光电探测器 (一般选用硅光二极管) 的峰值响应率相匹配, 最大程度地抑制背景杂散光干扰, 现阶段一般选用 780 950
15、nm的红外波段进行数字信号传输。由于红外无线通信系统的信噪比与发射器发射功率的平方成正比所以适当提高红外发射器的发射功率, 并采用空间分集全息漫射片等可使发射端的光功率在空间均匀分布的措施来降低误码率, 提高通信质量。2.1.4红外接收器红外接收器包括红外光接收部分以及后续的信号采样、滤波、判决、量化、均衡和解码等。2.2 总体设计方案2.2.1 方案选择（一）单片机控制器模块采用目前比较通用的51系列单片机。此单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多见价格便宜且技术比较成熟容易实现。（二）38KHz载波实现利用载波对信号进行调制从而减少信号传输过程中的光波干扰,提高数据传输效率。方案：单片机T0定时产生38KHz载波电路原理:
