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1、热释电人体感应红外报警器设计制作本科毕业设计 摘 要 随着人们生活水平的不断的提高,入室抢劫时有发生,尤其是在现在化技术高度发展的今天,犯罪更趋于智能化,手段更隐蔽,所以采用电子技术、传感技术和计算机技术为基础的安全防范技术的器材设备,并将其构成一个系统,将发挥最大的功能做作用。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、警戒等安保装置中等到了广泛的应用 热释电红外传感器,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。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
2、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AT89S52,程序使用C语言编写,用Multisim仿真软件进行仿真。整个系统是在系统软件控制下工作的。 关键字:热释电红外传感器、AT89S52、红外线 目 录 一、引言3 二、设计任务分析3 三、技术方案的详细设计(实施)4 3.1本系统的设计方案4 3.1.1系统概述4 3.2硬件电路设计4 3.2.1红外感应部分5 3.2.1.1 电源模块5 3.2.1.2 热释电传感器5 3.2.1.3 菲涅耳透镜6 3.2.1.4 BISS0001芯片简介6 3.2.1.5 信号采集处理模块8 3.3单片机部分9 3
3、.3.1 AT89S52单片机简介9 3.3.2 单片机最小系统9 3.3.3按键控制电路10 3.3.4指示灯和报警电路11 3.4软件的程序实现11 3.4.1主程序工作流程图11 3.4.2中断程序工作流程图12 3.5硬件调试及调试中遇到的问题13 3.6软件调试及调试中遇到的问题14 四、总结评价14 致谢15 参考文献15 附件一:总体原理图设计16 附件二:实物图17 附件三:程序源代码17 附录四:元件清单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
4、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:电源接口部分、信号采集处理、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。主要工作由热释红外感应器完成信息采
5、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。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有硬件和软件组成。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、键盘控制、报警等模块子函数。 2.本红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、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
6、部分组成。 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,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AT89S52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。 4.红外线具有隐蔽性,在露天防护的地方设计一束红外线可以方便地检测到是否有人出入。此类装置设计的要点:其一是能有效判断是否有人员进入;其二是尽可能大地增加防护范围。当然,系统工作的稳定性和可靠性也是追求的重要指标。至于报警可采用声光信号。 三、技术方案的详细设计(实施)
7、 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、键盘控制、报警等模块子函数。电路结构做成可划分为:热释电红外传感器、家庭智能报警器、单片机控制电路、LED控制电路及相关控制管理软件
8、组成。用户终端完成信息采集、处理数据传送、功能设定、本地报警等功能。 就此设计的核心模块来说,单片机就是设计的中心单元,所以此系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。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,软件组成的系统,软件是各种工作程序的总称。 本设计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、报警等子模块。电路结构可划分为:热释电红外传感器、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、本地报警等功能。 就此设计的核心模块来说,单片机就是设计的中心单元,所以此
9、系统也是单片机应用系统的一种应用。单片机应用系统也是有硬件和软件组成。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,软件是各种工作程序的总称。单片机应用系统的研制过程包括总体设计、硬件设计、软件设计等几个阶段。 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、AT89S52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AT89S52。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,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AT89S52单片机。在单片
10、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制信号。驱动电路将控制信号放大并推动声光报警设备完成相应动作。 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。还有这种设置就是为了滤波提高电源质量,加一个LED指示灯,当电路接通时LED指示灯就亮了,可以清楚看到板子是否供电。如图3-2所示电源原理图。 图3-2放大电路图 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
11、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,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3-3所示。 图3-3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
12、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,控制越严密。如图3-4所示为菲涅耳透镜模型图。 图3-4 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
13、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3-5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3-5 BISS0001内部框图引脚 名称I/O功能说明1AI可重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0V8
14、VRFI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VR10IB-运算放大器偏置电流设置端,经RB接VSS端,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OP1组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VM0.5VDD后,将输出信号V2送到由比较器COP1和COP2组成的双向鉴幅器,检出有效触发信号Vs。由于VH0.7VDD、VL0.3VDD,所以,当VDD5V时,可有效抑制1V的噪声干扰,提高系统的可靠性。 COP3是一个条件比较器。当输入电压Vc
