热释电红外报警器

课程设计课程科研实践题目“热释电红外报警器二级学院延陵学院班级07电Y1姓名沙文琳学号07121020指导教师陈伦琼设计时间2010年1月10日-2-“热释电”红外报警器设计--硬件设计摘要：本次设计课题为基于单片机控制的热释电报警系统。在设计中包括硬件和软件设计两部分，本文主要为硬件设计，包括单片机控制电路、热释电红外传感器、驱动执行报警电路、显示控制电路等部分组成，处理器选用AT89C51单片机。整个系统在系统软件控制下工作。本设计为一简便的报警系统，当人体发出的红外信号被检测到时，报警器进行亮灯及发生报警。系统程序可划分为数据采集、报警和显示等几个模块。设计中采用热释电红外传感器，它具有制作简单、成本低、安装比较方便，防盗性能稳定，抗干扰能力强等优点。关键词：单片机、热释电红外传感器、数据采集、报警电路、显示电路-3-目录摘要.....................................................................1引言...................................................................1.1设计任务及要求........................................................1.2相关知识介绍..........................................................1.2.1热释电红外传感器简单介绍......................................1.2.2PIR的原理特性.............................................1.2.3AT89C51单片机的概述......................................2方案设计................................................................2.1总体设计思路..........................................................2.2硬件电路模块设计......................................................2.2.1单片机的选择2.2.2热释电红外传感器原理..........................................3.2.3放大电路的设计...............................................2.2.4时钟电路的设计................................................2.2.5复位电路的设计...............................................2.2.6发光二极管报警电路的设计......................................2.2.7声音报警电路的设计...........................................2.3系统硬件电路的选择及说明..............................................2.4软件的程序实现........................................................2.4.1主程序工作流程图.............................................2.4.2中断程序工作流程图...........................................3总结....................................................................4参考文献................................................................附录一设计编程程序......................................................END.......................................................................附录二单片机控制的红外防盗报警器原理图...................................附录三单片机控制的红外防盗报警器PCB图....................................附录四Proteus仿真原理图.................................................-4-1引言随着社会的不断进步和科学技术、经济的不断发展，人们生活水平得到很大的提高，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。尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，所以采用以电子技术、传感器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—个系统，将发挥最大的功能作用。本设计就是为了满足现代住宅防盗的需要而设计的家庭式电子防盗系统。目前国内使用的各类防盗、保安报警器基本都是以超声波、主动式红外发射/接收以及微波等技术为基础.而这里所设计的被动式红外报警器则采用了美国的传感元件——热释电红外传感器.这种热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线,并将其转变为电压信号,同时,它还能鉴别出运动的生物与其它非生物.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，同时它的信号经过单片机系统处理后方便和PC机通信，便于多用户统一管理。本系统采用了热释电红外传感器，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。1.1设计任务及要求(1)报警系统设计包括硬件和软件设计两个部分。本文主要详述硬件设计部分。(2)热释电红外报警器系统由单片机控制电路、热释电红外传感器、报警器、LED控制电路及相关的控制管理软件组成。对各部分分别进行分析、设计。(3)系统可实现功能。热释电红外传感器是报警器设计中的核心器件，它可以把人体的红外信号转换为电信号以供信号处理部分使用。当有人闯入时，热释电红外传感器将探测到动作，将人体辐射的红外光谱送至至AT89C51单片机，经单片机处理运算后驱动执行报警电路实现非法入侵报警。报警器采用声光报警。(4)保证报警系统能有效判断是否有人员进入，并尽可能大地增加防护范围。同时要满足稳定性和可靠性要求。至于报警可采用声光信号。1.2相关知识介绍1.2.1热释电红外传感器的原理热释电红外线(PIR)传感器是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器，它能组成防入侵报警器或各种自动化节能装置。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。如图1示为热释电红-5-外传感器的内部电路框图。图1热释电红外传感器的内部电路框图1.2.2PIR的原理特性热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件，在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。人体辐射的红外线中心波长为9--10um，而探测元件的波长灵敏度在0.2--20um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7--10um，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。一旦人侵入探测区域内，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，经信号处理而输出电压信号。1.2.3AT89C51单片机的概述（1）AT89C51单片机的结构AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。图2为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。-6-外时钟源外部事件计数外中断控制并行口串行通信图2AT89C51功能方块图2）AT89C51的管脚说明ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写1时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八振荡器和时序OSC程序存储器4KBROM数据存储器256BRAM/SFR定时器/计数器2×16AT89C51CPU64KB总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口内中断-7-位。在给出地址1时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡