對射式紅外線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 在一些電影、電視劇中我們?？梢钥吹剑行┎┪镳^等安全性要求比較 高的場所，在安防電腦系統(tǒng)的屏幕上面，顯示著一根根紅線，如果有人進(jìn)入 不小心“觸”到了這根紅線，那么報(bào)警器就會發(fā)響。這就是 紅外線報(bào)警器。 1.1 課題研究的意義 紅外線報(bào)警器分主動式和被動式兩種1。主動式紅外線報(bào)警器，是報(bào)警器 主動發(fā)出紅外線，紅外線碰到障礙物，就會反彈回來，被報(bào)警器的探頭接收。 如果探頭監(jiān)測到，紅外線是靜止不動的，也就是不斷發(fā)出紅線線又不斷反彈的， 那么報(bào)警器就不會報(bào)警。當(dāng)有會動的物體觸犯了這根看不見的紅線的時(shí)候，探 頭就會檢測到有異常，就會報(bào)警

2、。 被動式報(bào)警器少了一項(xiàng)功能，就是發(fā)射紅外線。物理學(xué)上告訴我們，當(dāng)物 體的溫度高于 0k 的時(shí)候，就會發(fā)出紅外線，換句話說任何物體都能發(fā)出紅外 線2。而其后的原理，被動式報(bào)警器和主動式是一樣的。紅外線報(bào)警器對溫度 敏感，溫度越高的物體輻射出的紅外線越強(qiáng)，當(dāng)感應(yīng)到環(huán)境中存在高出背景強(qiáng) 度的輻射時(shí),就觸發(fā)報(bào)警。 主動式紅外探測器是由收、發(fā)裝置兩部分組成3。發(fā)射裝置向裝在幾米甚 至于幾百米遠(yuǎn)的接收裝置輻射一束紅外線，當(dāng)被遮斷時(shí)，接收裝置即發(fā)出報(bào)警 信號，因此，它也是阻擋式報(bào)警器，或稱對射式探測器。通常，發(fā)射裝置由多 諧振蕩器、波形變換電路、紅外發(fā)光管及光學(xué)透鏡等組成。振蕩器產(chǎn)生脈沖信 號，經(jīng)波形變換

3、及放大后控制紅外發(fā)光管產(chǎn)生紅外脈沖光線，通過聚焦透鏡將 紅外光變?yōu)檩^細(xì)的紅外光束，射向接收端。 接收裝置由光學(xué)透鏡、紅外光電管、放大整形電路、功率驅(qū)動器及執(zhí)行機(jī) 構(gòu)等組成4。光電管將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?jīng)整形放大后推動 執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動報(bào)警設(shè)備。主動式紅外報(bào)警器有較遠(yuǎn)的傳輸距離，因紅外線屬于 非可見光源，入侵者難以發(fā)覺與躲避，防御界線非常明確。主動式紅外報(bào)警器 是點(diǎn)型、線型探測裝置，除了用作單機(jī)的點(diǎn)警戒和線警戒外，為了在更大范圍 有效地防范，也可以利用多機(jī)采取光墻或光網(wǎng)安裝方式組成警戒封鎖區(qū)或警戒 封鎖網(wǎng)，乃至組成立體警戒區(qū)。單光路由一個發(fā)射器和一個接收器組成。 雙光路由兩對發(fā)射器和接

4、收器組成5。兩對收、發(fā)裝置分別相對，是為了 消除交叉誤射；多光路構(gòu)成警戒面；反射單光路構(gòu)成警戒區(qū)。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1.2 兩種紅外線探測器工作原理的比較 1. 被動式紅外探測器的工作原理： 世界上任何物體都存在紅外線，只不過紅外線的頻段是用人眼看不到的， 被動式紅外探測器就是通過采用對人體體溫輻射的紅外線頻段敏感的元件為核 心，在感應(yīng)到立體空間內(nèi)的熱源時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，被動式紅外探測器在技術(shù)層面上 相對而言存在以下弱點(diǎn)： 1).容易受到動物體溫輻射、陽光照射、熱氣流溫度輻射等多種因素干擾而引 發(fā)誤報(bào)警； 2).當(dāng)氣溫與人體溫度接近或高于人體溫度時(shí)，這一類探測器

5、將根本無法正常 工作。 因以上技術(shù)層面上的原因，所以被動式紅外探測器相對于主動式紅外對射探測 網(wǎng)較容易產(chǎn)生誤報(bào)與漏報(bào)。不過隨著現(xiàn)在生產(chǎn)工藝和技術(shù)的進(jìn)步，只要您能根 據(jù)自己的實(shí)際環(huán)境選擇使用適合的紅外線防盜報(bào)警器這種情況會大大降低。 2.主動式紅外探測器的工作原理： 以數(shù)字通訊方式通過 cpu 的程序控制，使主動紅外線對射探測器具有智能 性，可精確區(qū)分每條射束，以便采用多束紅外線射束構(gòu)成多線束的密集防衛(wèi)； 同時(shí)還可通過調(diào)整 cpu 的程序，設(shè)定在規(guī)定的若干束紅外線射束被阻斷時(shí)產(chǎn)生 報(bào)警輸出。由于其工作特點(diǎn)，可以構(gòu)成對窗、陽臺等建筑物的出入口形成封閉 式的防范，為現(xiàn)代化建筑防盜方案提供“御賊于戶外

6、” 、住戶自由活動于戶 內(nèi)的高度人性化的安全防護(hù)。 所以，本課題打算設(shè)計(jì)一個主動式紅外報(bào)警器。 1.3 課題研究的目的 近年來，隨著改革開放的深入發(fā)展，電子電器的飛速發(fā)展，人民的生活水 平有了很大提高。各種高檔家電產(chǎn)品和貴重物品為許多家庭所擁有。然而一些 不法分子也是越來越多。這點(diǎn)就是看到了大部分人防盜意識還不夠強(qiáng).造成偷盜 現(xiàn)象屢見不鮮。因此，越來越多的居民家庭對財(cái)產(chǎn)安全問題十分擔(dān)憂。 現(xiàn)在很多小區(qū)都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng)，因而大大提高了小區(qū)的安全程度， 有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。由于紅外線是不見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保 密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外報(bào)警器大多數(shù) 采

7、用國外的先進(jìn)技術(shù),其功能也非常先進(jìn)。其中包括被動式熱釋電型紅外報(bào)警器。 還有紅外監(jiān)控?zé)o線報(bào)警器,超聲波防盜報(bào)警器,紅外線防盜報(bào)警器,高靈敏紅外報(bào) 警器,觸摸式延時(shí)防盜報(bào)警器, 觸摸式防盜報(bào)警器,紅外報(bào)警器, 紅外線聲先報(bào) 警器6 防盜報(bào)警系統(tǒng)是在探測到防范現(xiàn)場有入侵者時(shí)能及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號的專用 電子系統(tǒng)，一般由探測器（報(bào)警器） 、傳輸系統(tǒng)和報(bào)警控制器組成。探測器檢測 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 到意外情況就產(chǎn)生報(bào)警信號，通過傳輸系統(tǒng)送入報(bào)警控制器發(fā)出聲、光或其他 報(bào)警信號7。探測器（報(bào)警器）的種類很多，按所探測的物理量的不同，可分 為微波、紅外、激光、超聲波和振動等方

8、式；按電信號傳輸方式不同，又可分 為無線傳輸和有線傳輸兩種方式8。由于紅外線是不見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和 保密性，因此在防盜、警戒等安保裝置中得到了廣泛的應(yīng)用，這時(shí)紅外線報(bào)警 器的簡易、靈敏度高為人們解決了不少問題。但是市場上的報(bào)警器大部分都是 用于一些大公司財(cái)政機(jī)構(gòu)，價(jià)格高昂，一般人們難以接受，如果再設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 一種價(jià)廉、性能靈敏可靠的防盜報(bào)警器，必將為大多數(shù)需求者所利用，在人們 的防盜和保證財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮更加有效的作用。 本課題嘗試用價(jià)格低廉、應(yīng)用普遍的 at89s52 單片機(jī)控制的電路來設(shè)計(jì)一 個主動式對射式的紅外線防盜報(bào)警器，期望達(dá)到方便、實(shí)用的效果。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生

9、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第二章 總體設(shè)計(jì)的方案 該系統(tǒng)以單片機(jī) at89s52 系列為核心，采用紅外線發(fā)射管和紅外線接收管 為發(fā)射和接收裝置，由反相器芯片反相間接控制 cpu 工作。在 cpu 程序運(yùn)行 以后控制輸出口電平使得蜂鳴器與發(fā)光二極管組成的聲光報(bào)警電路同時(shí)進(jìn)行聲 光報(bào)警。系統(tǒng)原理框圖如圖 2-1 所示。 圖 2-1 系統(tǒng)方框圖 采用 at89s52 單片機(jī)，直流可調(diào)開關(guān) mc34063，反相器 74ls14d 等芯片 9。其中，at89s52 的 p1.2p1.7 為輸出口，而 p3.03.5 為輸入口。p1 口連接 紅外線發(fā)射電路，p1 口為低電平時(shí)，紅外線發(fā)射電路導(dǎo)通，正常發(fā)射紅外

10、線10。 p3 口輸入經(jīng)接收紅外線電路接收并由反相器反相的電平，當(dāng)電平到達(dá)單片機(jī) cpu 后，若各口均為低電平，則 cpu 不做任何反應(yīng)，此時(shí)不報(bào)警；而當(dāng)紅外 線被認(rèn)為擋住而使接收電路無法接受到時(shí) p3 輸入口就會輸入高電平，此時(shí)當(dāng)在 一定的時(shí)間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮擋時(shí)，由 p3.7 口輸出報(bào)警信號， 驅(qū)動聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警。 電源電路 紅外線發(fā)射電路 單 片 機(jī) 反相器 聲光報(bào) 警電路 紅外接收電路 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 第三章 硬件電路各部分電路設(shè)計(jì) at89s52 單片機(jī)式一種低功耗，高性能的 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程

11、flash 存儲器。使用 atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造， 與工業(yè) 80s51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上的 flash 允許程序存儲器在系統(tǒng) 可編程，亦適于常規(guī)編程器11。在單芯片上擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系統(tǒng)可編 程 flash，使得 at89s52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決 方案。 3.1 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路 單片機(jī) p1 口與紅外線發(fā)射電路相連，p3 口與紅外線接收電路相連，p3.7 口連接聲光報(bào)警電路輸出方波脈沖信號驅(qū)動聲光報(bào)警。x1、x2 腳與晶振相連， 用于定時(shí)計(jì)數(shù)，以形成一秒周期的方波脈沖信號12。 3.1.1 主控芯片的性能以及標(biāo)

12、準(zhǔn)功能 主要性能： 與 mcs-51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8k 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作：0hz33hz 三級加密程序存儲器 32 個可編程 i/o 口線 三個 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 八個中斷源 全雙工 uart 串行通道 低功耗空閑和掉電模 標(biāo)準(zhǔn)功能： at89s52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32位i/o口線，看 門狗定時(shí)器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)， 全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，at89s52可降至0hz靜態(tài)邏輯操作， 支持兩種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu停

13、止工作，允許ram、定時(shí) 器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保存，振蕩 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止15。 3.1.2 主控芯片的主要結(jié)構(gòu)及引腳功能 主體單片機(jī)芯片at89s52的引腳結(jié)構(gòu)如圖3-1所示： 圖3-1 系統(tǒng)方框圖 各主要管腳介紹如下： vcc : 電源 gnd: 地 p0 口：p0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 i/o 口。作為輸出口，每 位能驅(qū)動 8 個 ttl 邏輯電平。對 p0 端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，p0 口也被作為低

14、 8 位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這 種模式下，p0 具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash 編程時(shí)，p0 口也用來接收指令字 節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 p1口：p1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 輸出緩沖 器能驅(qū)動 4 個ttl 邏輯電平。對 p1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉 高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部 電阻的原因，將輸出電流（iil）。 此外，p1.0 和 p1.2 分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex）。 p2

15、口：p2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖 器能驅(qū)動 4 個ttl 邏輯電平。對 p2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高， 此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻 的原因，將輸出電流（iil）。 在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部 數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 movx dptr） 時(shí)，p2 口送出高八位地址。在這種 應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用8 位地址（如 movx ri） 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，p2 口輸出 p2 鎖存器的內(nèi)容。在 fla

16、sh 編程和校驗(yàn)時(shí)， p2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號。 p3 口：p3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 輸出緩沖 器能驅(qū)動 4 個 ttl 邏輯電平。對 p3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉 高，此時(shí)可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部 電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3 口亦作為 at89s52 特殊功能（第二功 能）使用，在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p3 口也接收一些控制信號13。如下表3-1 所示。 表3-1 p3口的引腳號及其第二功能 rst: 復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，rst 腳持續(xù) 2 個機(jī)器周期高電平將使

17、單片 機(jī)復(fù)位?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，rst 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存 器 auxr(地址 8eh)上。 ale/prog：地址鎖存控制信號（ale）是訪問外部程序存儲器時(shí)，鎖存 低 8 位地址的輸出脈沖。在 flash 編程時(shí)，此引腳（prog）也用作編程輸 入脈沖。 在一般情況下，ale 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來 作為外部定時(shí)器或 時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ale 脈沖將會跳過。 如果需要，通過將地址為 8eh 的 sfr 的第 0 位置 “1”，ale 操作將無效。這一位置 “1”， ale 僅在執(zhí)行 movx 或 movc 指令

18、時(shí)有效。否則，ale 將被微弱拉高。這個 ale 使 能標(biāo)志位（地址 為 8eh 的 sfr 的第 0 位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 psen:外部程序存儲器選通信號（psen）是外部程序存儲器選通信號。當(dāng) at89s52 從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時(shí)，psen 在每個機(jī)器周期被激活兩 次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，psen 將不被激活。 ea/vpp:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000h 到 ffffh 的外部 程序存儲器讀取指令，ea 必須接 gnd。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，ea 應(yīng)該接 引腳號第二功能 p3.0rxd（串行輸入） p3.1txd（串行輸出） p

19、3.2 int0(外部中斷 0) p3.3 int0(外部中斷 0) p3.4t0（定時(shí)器 0 外部輸入） p3.5t1（定時(shí)器 1 外部輸入） p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 vcc。在 flash 編程期間，ea 也接收 12 伏 電壓。 xtal1: :振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端14。 xtal2: :振蕩器反相放大器的輸出端。 3.1.3 單片機(jī)控制部分電路 如圖所示為單片機(jī)組成的控制電路，其中晶振與其相連構(gòu)成時(shí)鐘電路，而 復(fù)位開關(guān)與其相連構(gòu)成單片機(jī)小系統(tǒng)。如圖 3-2

20、 所示。 89s52 圖3-2 單片機(jī)控制電路電路圖 3.2 紅外線發(fā)射部分 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 紅外線發(fā)射電路主要由 d7d12 六個紅外線發(fā)射管組成。紅外發(fā)射管的負(fù) 極依次接到單片機(jī) p1.2p1.7 口，當(dāng)電源接通時(shí)，單片機(jī)的 p1 口設(shè)為輸出狀態(tài)， 當(dāng) p1 口輸出均為“0”時(shí)，各個二極管均成導(dǎo)通狀態(tài)，發(fā)出紅外光，覆蓋包括 了接收電路的一定的區(qū)域。正常情況下沒有遮擋時(shí) p1 口輸出為 00h。紅外線發(fā) 射二極管在使用時(shí)，須由電流驅(qū)動， 在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，最重要的是在 if電流的控 制，設(shè)計(jì)出的驅(qū)動電流 if不能太大，若大于 if(max)則元件有燒毀之慮，

21、if若 太小，則其發(fā)射束就會變小。通過查閱資料可知 if(max)在 20ma 左右，通過計(jì) 算可得限流電阻的最小值為 200 歐，本電路選取 470 歐如圖 3-3 所示。 圖 3-3 紅外線發(fā)射電路圖 3.3 紅外線接收部分 紅外線接收電路主要由 d1d6 六個紅外線接收二極管組成，主要功能是用 來接收 d7d12 發(fā)射的紅外線，正常情況下能夠成功接收，如果有人闖入，中 斷紅外線，將接受不到紅外線，此時(shí)判斷為應(yīng)當(dāng)報(bào)警，由單片機(jī)控制報(bào)警。具 體電路連接如下圖，d1d6 六個紅外線接收管的負(fù)極與反相器芯片 74ls14d的 a1a6腳，當(dāng)沒有遮擋時(shí)接收管正常接收到紅外線時(shí)并導(dǎo)通，+5v電源通過

22、 d1d6 的正極加到反相器 74ls14d的輸入端，進(jìn)行反相為低電平，輸出管腳 y1y6 接單片機(jī)的 p3.0 到 p3.5 腳，這時(shí)的 p3.0p3.5 口為低電平：而當(dāng)有人闖 入使紅外線被遮擋時(shí)，接收管截止，反相器輸入端為低電平，反相后輸出高電 平，這時(shí)的單片機(jī)的 p3.0p3.5 口為高電平。當(dāng)在一定得時(shí)間內(nèi)檢測到位于不 同位置的光束被遮擋時(shí)，則由 p3.7 口輸出高低電平間隔為 1s 的脈沖報(bào)警信號 16。此脈沖信號驅(qū)動聲光報(bào)警電路，直至斷開開關(guān) sw2。如圖 3-4 所示。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 3-4 紅外線接收電路圖 3.4 聲光報(bào)警電路

23、聲光報(bào)警電路與單片機(jī) p3.7 口相連，當(dāng)單片機(jī)的 p3.7 口輸出一系列脈沖 方波，開始驅(qū)動報(bào)警電路報(bào)警。聲光報(bào)警部分主要由發(fā)光二極管和蜂鳴器組成， 當(dāng)報(bào)警開始時(shí)，發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出聲響，聲光并用，同時(shí)報(bào)警17。 聲光報(bào)警部分電路圖如圖 3-5 所示。 圖 3-5 聲光報(bào)警部分電路圖 3.5 電源電路 電源開關(guān) sw1 送入 220v 經(jīng)過保險(xiǎn)絲后送入變壓器，保險(xiǎn)絲起保護(hù)電路的作 用18。變壓器 l1 將 220v 的交流電源經(jīng)磁場耦合轉(zhuǎn)換成 12v 的交流電源，四個 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 全波整流二極管將 12v 交流源整流為直流 12v 電源提供

24、給后面電路。由電容組 成的濾波電路將整流后的電源進(jìn)行紋波濾除，濾除頻率較高的干擾紋波。再經(jīng) 直流開關(guān)電源，轉(zhuǎn)換出 5v 電源為后端供電，具體工作過程：經(jīng)整流、濾波的 12v 電源，經(jīng)直流開關(guān)電源 u1，第 6 腳供給電源，1、7、8 腳為電源芯片的比 較輸入端，ra 為大功率限流電阻，電源經(jīng)芯片的 2 腳輸出，tl1 為功率電感， 電源經(jīng) tl1 的 2 腳輸出。d2 為快速開關(guān)二極管。c1/bc3 組成電容濾波電路。如 圖 3-6 所示。 圖 3-6 電源電路部分的電路 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第四章 紅外線防盜報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要集中在單片

25、機(jī)功能流程的設(shè)計(jì)上，要監(jiān)視是否有人 闖入，紅外線接收是否中斷、如何控制聲光報(bào)警等。軟件設(shè)計(jì)的好壞也直接決 定了系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，在編寫軟件之前，對系統(tǒng)的流程進(jìn)行設(shè)計(jì)是十分必要的， 這樣可以保證在編寫軟件時(shí)思路清晰，不易出錯，修改也變得容易。程序流程 圖的設(shè)計(jì)遵循自頂向下的原則，即從主體逐步細(xì)分到每一個模塊的流程20。 4.1 系統(tǒng)的主流程 （1）下圖 4-1 為系統(tǒng)主程序流程圖 主程序、脈沖信號產(chǎn)生程序、中斷服務(wù)程序存放在 at89s52 單片機(jī)中，整 個程序設(shè)計(jì)思想是當(dāng)檢測到有人闖入時(shí)，就由 p3.7 口輸出高低電平間隔為 1 秒 的脈沖信號去驅(qū)動聲光報(bào)警電路。這可以通過使 p3.7 口每隔

26、1 秒取反一次實(shí)現(xiàn)。 而 1 秒時(shí)間可以讓定時(shí)器重復(fù)定時(shí) 100ms 十次實(shí)現(xiàn)。用寄存器 r1 做循環(huán)計(jì)數(shù)器 初值為 10。采用中斷方式編程，整個程序由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成 21。 （2）主程序的功能:起監(jiān)視作用,主要用來判斷是否有人闖入,紅外線的接收是 否中斷。 主程序的流程圖如4-1所示.程序開始后，系統(tǒng)初始化結(jié)束后判斷是否有人 闖入，若有則報(bào)警，若無則回到上一級繼續(xù)判斷是否有人闖入。 開 始 系統(tǒng)初始化 有人闖入？ h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h /

27、m h / m h / m 轉(zhuǎn)向報(bào)警程序 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 h / m h / m h / m h / m

28、 h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m h / m yes x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 x =1 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 4-1 主程序流程圖 （3）以下是脈沖信號產(chǎn)生程序流程。 主要功能

29、：通過定時(shí) 100ms 等待，并連續(xù)計(jì)時(shí) 10 次最終得到一個周期的以 1s 為周期的方波信號，重復(fù)此過程，最終得到一列 1s 周期的方波脈沖信號， 最終此列脈沖信號由單片機(jī) p3.7 口輸出與報(bào)警電路連接驅(qū)動發(fā)光二極管以 1s 頻率閃動和蜂鳴器鳴叫報(bào)警。其主要流程如圖 4-2 所示。 定時(shí) 100ms x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x =

30、 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 等待時(shí)間 到嗎？ 轉(zhuǎn)向報(bào)警程序 等待至?xí)r間到 no yes 確定有人闖入 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x

31、= 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 圖 4-2 方波脈沖信號產(chǎn)生流程圖 （4）以下是中斷服務(wù)程序 主要功能：判斷定時(shí)1秒是否完成，從而決定是否對p3.7口取反。中斷子程 序流程圖如圖4-3所示。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 4-3 中斷服務(wù)程序流程 保護(hù)現(xiàn)場 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x =

32、 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0

33、 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10

34、 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 0 5 10 15 20 x = 0 x = 0.4 x = 0.8 x =1 h / m 15 20 重設(shè)定時(shí)初值 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q /

35、l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 2 q / l 4 6 2 q / lh-1 h-1 1s 到了嗎？ x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8

36、 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 p3.7 取反 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x =1 x =1 x =1 x =1 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x =1 x =1 x =1 x =1 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x =1 x =1 x =1 x =1 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x = 0.8 x =1 x =1 x =1 x =1 恢復(fù)現(xiàn)場 x = 0

37、x = 0 x = 0 x = 0 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 x = 0.4 中斷返回 no 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m

38、 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m 4 6 x =1 h / m yes x = 0 x = 0.4 x h / m h / m h / m h / m x = 0.4 x = 0 x = 0.4 x h / m h / m h / m h / m x = 0.4 x = 0 x = 0.4 x h / m h / m h / m

39、h / m x = 0.4 x = 0 x = 0.4 x h / m h / m h / m h / m x = 0.4 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試及性能分析 5.1 系統(tǒng)的調(diào)試 (1) 在keilc51環(huán)境中進(jìn)行軟件調(diào)試再利用編程器將調(diào)試好的程序固化到 89s52單片機(jī)中。 (2）檢查線路應(yīng)焊接無誤。 (3）電源電路調(diào)試。斷開負(fù)載用萬用表測量78l05的3腳應(yīng)有+5v電壓。 (4）先不裝入單片機(jī)用短路線把u1插座的12腳接地調(diào)整vd1和vd7的 安裝位置和角度，測量u1插座的2腳電壓。當(dāng)vd1和vd7之間無遮擋時(shí)2腳電壓為0 伏，有遮擋時(shí)為+

40、5伏。用相同方法反復(fù)調(diào)整其他幾對紅外收發(fā)管的位置和角度。 使u1插座的3、6、7、8、9各腳的電壓符合要求。 (5) 將固化好程序的at89s52插入電路中的u1插座上接上電源即可工作。 5.2 紅外線防盜報(bào)警系統(tǒng)的性能分析 此紅外線報(bào)警系統(tǒng)屬于主動式紅外線對射防盜報(bào)警系統(tǒng)，主要由系統(tǒng)自發(fā) 發(fā)射接收紅外線，由發(fā)射電路部分通過紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外線，然后通過紅 外線接收電路中的紅外接收管接收紅外線，正常的情況下，發(fā)射與接收活動正 常進(jìn)行，一旦有人闖入，使得接收中斷，此時(shí)就通過線路連接反映給單片機(jī)系 統(tǒng)電路，通過軟件設(shè)計(jì)部分來使單片機(jī)及時(shí)掌握是否有人闖入使紅外線接收受 阻的信息，從而控制報(bào)警器電路

41、的發(fā)光管與蜂鳴器部分同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。以 上是該紅外線防盜報(bào)警系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)過程。該系統(tǒng)所使用的都是一些新型實(shí) 用的芯片，性能優(yōu)良價(jià)格便宜，軟件設(shè)計(jì)方面也十分簡單，適用于開發(fā)實(shí)用型 家庭防盜報(bào)警器，且系統(tǒng)適用于一般家庭的 220v 電壓，原理簡易，安裝和使 用都非常方便。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第六章 報(bào)警器誤報(bào)及處理意見 6.1 故障引起的誤報(bào)及處理意見 產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不能完成規(guī)定的功能，稱為故障。 故障的類型有損壞性故障和漂移性故障。損壞性故障包括性能全部失效和突然 失效。這類故障通常是由元器件的損壞或生產(chǎn)工藝不良(如虛焊等)造成。漂移

42、 性故障是指元器件的參數(shù)和電源電壓的漂移所造成的故障。例如：溫度過高會 導(dǎo)致電阻阻值的變化，此時(shí)設(shè)備表現(xiàn)為時(shí)好時(shí)壞。事實(shí)上，環(huán)境溫度、元件制 造工藝、設(shè)備制造工藝、使用時(shí)間、儲存時(shí)間及電源負(fù)載等因素都可能導(dǎo)致元 器件參數(shù)的變化，產(chǎn)生漂移性故障。 無論是損壞性故障還是漂移性故障都將使系統(tǒng)誤報(bào)警，要減少由此產(chǎn)生的 誤報(bào)警必須提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，在作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需作可 行性設(shè)計(jì)，如冗余設(shè)計(jì)、三防設(shè)計(jì)(防潮、防鹽霧、防霉菌)等。在此基礎(chǔ)上， 提高產(chǎn)品制造過程的可行性，如對元器件質(zhì)量的嚴(yán)格篩選。 6.2 安裝引起的誤報(bào)及處理意見 報(bào)警器安裝位置、安裝角度、防護(hù)措施以及系統(tǒng)布線等方面。例如

43、：將被 動紅外入侵探測器對著空調(diào)、換氣扇安裝時(shí)，將會引起系統(tǒng)的誤報(bào)警；室外用 主動紅外探測器如果不作適當(dāng)?shù)恼陉柗雷o(hù)(有遮陽罩的最好也作防護(hù))，勢必會 引起系統(tǒng)的誤報(bào)警；報(bào)警線路與動力線、照明線等強(qiáng)電線路間距小于 1.5m 時(shí)， 而未加防電磁干擾措施，系統(tǒng)亦將產(chǎn)生誤報(bào)警。 要減少此類誤報(bào)，在安裝前要準(zhǔn)確設(shè)定安裝位置、安裝角度以及系統(tǒng)線路 走向，避免安裝紅外探測器時(shí)面對空調(diào)、換氣扇，同時(shí)若在室外安裝應(yīng)該做好 遮陽防護(hù)。 6.3 環(huán)境引起的誤報(bào)及處理意見 由于環(huán)境引起的誤報(bào)警是指報(bào)警系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的，從原理上 講是不可避免的，而事實(shí)又是不需要的，屬于誤報(bào)警。例如：老鼠在防范區(qū)出 沒；寵物在

44、居室內(nèi)走動等。 隨著傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的推廣應(yīng)用，報(bào)警系 統(tǒng)智能化程度將不斷提高，環(huán)境噪聲干擾引起的誤報(bào)警現(xiàn)象必將隨之降低。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 結(jié) 論 本人設(shè)計(jì)的課題是紅外線防盜報(bào)警器，經(jīng)過幾個月的思考和準(zhǔn)備，通過對 課題的設(shè)計(jì)，大大提高了自己各方面的能力，例如對書本基礎(chǔ)知識的掌握程度， 對資料的查找方法，對自己知識面的擴(kuò)展都有相對的提高，但在這其中，也有 自己茫然和不知所措的一面，當(dāng)初決定做此課題時(shí)，不知該從何下手，頭腦中 也一片空白，后來經(jīng)過老師對課題的剖解，頭腦中才逐漸有了輪廓。 資料搜集花費(fèi)了大量時(shí)間，在此過程中我了解到采集

45、的資料不能從頭至尾 的抄寫，而要取己所需，認(rèn)為有價(jià)值的材料才能引用，后來在網(wǎng)上，請教經(jīng)驗(yàn) 豐富的老師，終于獲得了第一手資料，然后在其中加入自己的思想，通過對材 料和自己構(gòu)思的組織整理，漸漸有了頭緒。萬事開頭難，只要把前段的準(zhǔn)備工 作做好了，后面的工作自然就可以順利很多了。 梅花香自苦寒來，經(jīng)過幾個月不斷的修改及創(chuàng)新終于看到了自己的勞動成 果，終于完成了紅外線防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)，一種勝利感油然而生。經(jīng)過這一次 設(shè)計(jì)，體會頗多，感覺到平時(shí)的粗心大意，以及不完善的理論知識讓我錯過了 一次就要成功的那種感覺，而是做了很多次的修改，但在制作電路的過程中感 覺到了一種力量，那種力量可以讓我廢寢忘食的不斷改善

46、調(diào)試電路，可以讓自 己興奮的久久的為了電路而深思，可以讓自己在深夜寫著畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，回 顧自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)制作過程時(shí)，心中油然而生一陣感慨，有失落，有興奮，有 喜悅，有苦惱，但我覺得它值得我這樣去做，因?yàn)樗粌H讓我有了一次對于電 子技術(shù)的實(shí)踐機(jī)會，更讓我學(xué)會怎樣去面對制作過程中遇到的困難，怎么去解 決困難，讓我學(xué)會了獨(dú)立思考，讓我隱隱約約記憶起以前學(xué)過的知識，原來不 知道有何實(shí)用性的枯燥電路原理的知識，現(xiàn)在我在實(shí)際應(yīng)用卻覺得少了解了好 多東西，心中無限后悔。但這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我的是很真、很純的感受，親身體 會其制作的艱難路程，這不僅加深了我以前因?yàn)榉N種迷惑不知道的電路知識的 認(rèn)識，而且為我將來的

47、人生也奠定了一定的基礎(chǔ)，相信通過以后的學(xué)習(xí)鍛煉,理 論結(jié)合實(shí)踐，為社會作貢獻(xiàn)。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 致 謝 在本次論文的設(shè)計(jì)過程中，參考了各方面的相關(guān)文獻(xiàn)資料，使本人對單片 機(jī)的使用和設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識。為了完成這份論文，指導(dǎo)老師付出了很多 心血，給予了我很大的幫助，設(shè)計(jì)過程中，他從多方面進(jìn)行指導(dǎo)，不斷對文章 提出建議，要求密切地把理論用于實(shí)驗(yàn)加以論證，使設(shè)計(jì)更具有可靠性，在此， 深表感謝。其次，本人要感謝信息學(xué)院的所有老師，感謝他們在大學(xué)三年里的 關(guān)心和培養(yǎng)，并使本人掌握了高深的專業(yè)知識和熟練的專業(yè)技能。最后，要感 謝對這次論文有所幫助的所有老師和同學(xué)，

48、感謝電子信息工程技術(shù) 083 班的全 體同學(xué),感謝參考文獻(xiàn)中著作與期刊以及外文資料的所有作者們。 時(shí)光如逝，三年的大學(xué)生活就快結(jié)束了，最后幾個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對 我所學(xué)專業(yè)知識、技術(shù)、技能各方面的一個總結(jié)。由于個人能力有限，因此畢 業(yè)設(shè)計(jì)還存在一些問題，也有很多不完善的地方。但我懂得在以后的工作中要 全面考慮事情，不能急于求成。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)三年最難忘的一件事， 也是給各位老師的一個匯報(bào)，在以后的路上，我會更加充滿信心向更深處學(xué)習(xí)， 絕對不辜負(fù)你們的期望。 天津工業(yè)大學(xué) 2008 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 參考文獻(xiàn) 1 吳政江. 單片機(jī)控制紅外線防盜報(bào)警器j. 錦州師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2007, 4(5): 46. 2 王宜懷.單片機(jī)原理及其嵌入式應(yīng)用j.應(yīng)用電子學(xué)雜志，2008, 1(6): 24. 3 朱力恒.電子技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)的若干討論j.電子學(xué)報(bào)， 2006, 8(9): 2021.