精品資料（2021-2022年收藏）熱釋電紅外報警器報告

1、熱釋電紅外報警系統(tǒng)目 錄1課程設(shè)計目的22 設(shè)計介紹22.1 技術(shù)要求22.2 主要任務(wù)23 基礎(chǔ)知識簡介23.1 熱釋電紅外傳感器簡單介紹23.2 AT89S51單片機簡單概述34 方案設(shè)計44.1 總體設(shè)計思路44.2 具體電路模塊設(shè)計54.2.1 熱釋電紅外傳感器原理54.2.2 調(diào)整電路的設(shè)計64.2.3 時鐘電路的設(shè)計64.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計74.2.5 數(shù)碼管顯示報警電路的設(shè)計74.2.6 聲音報警電路的設(shè)計84.3 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明85 軟件編程及仿真85.1 軟件簡介85.1.1 Proteus軟件簡介及使用85.1.2 Keil軟件簡介105.2 軟件程序的實現(xiàn)1

2、26 課程設(shè)計心得體會177 參考文獻18附圖1：單片機控制的紅外防盜報警器原理圖19附圖2：仿真原理圖20附圖3：實物圖211課程設(shè)計目的隨著時間的推移，計算機革命的完成，信息高速公路的發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財產(chǎn)的保護意識在不斷的增強，因而對防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計的家庭式電子防盜系統(tǒng)。本次設(shè)計所用的這種熱釋電紅外傳感器能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，同時，熱釋電紅外傳感器既可用于防盜報警裝置，也可用于制動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。經(jīng)過本次課程設(shè)計會使我們進一步對單片機有個感觀認識，增強動手能力。使理論

3、與實際相結(jié)合。2 設(shè)計介紹2.1 技術(shù)要求基于單片機控制的熱釋電紅外報警，將檢測到人體紅外信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)調(diào)理電路整形處理為TTL電平送入單片機，單片機對送入信號進行判別，是哪一路報警信號，發(fā)出音響報警并通過數(shù)碼管顯示報警位置。2.2 主要任務(wù)1.系統(tǒng)分析與設(shè)計：對系統(tǒng)進行調(diào)研，詳細分析系統(tǒng)，設(shè)計出基于單片機控制的熱釋電紅外報警系統(tǒng)方案；2實現(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)：熱釋電傳感器調(diào)理電路；報警音響電路；報警顯示電路；軟件控制；3系統(tǒng)電路的設(shè)計與實現(xiàn)：器件選擇；地址分配和硬件連接；4系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn):單片機代碼的實現(xiàn)，計算機控制代碼的實現(xiàn)；5系統(tǒng)調(diào)試；6系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；7寫課設(shè)報告。3 基礎(chǔ)知識簡介

4、3.1 熱釋電紅外傳感器簡單介紹熱釋電紅外線(PIR)傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報警器或各種自動化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路。如圖1示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。圖1 熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖3.2 AT89S51單片機簡單概述AT89S51單片機是美國Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128 bytes的

5、隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強大。振蕩器和時序OSC程序存儲器4 KB ROM數(shù)據(jù)存儲器256 B RAM/SFR定時器/計數(shù)器 2 ×16 AT89S51CPU64 KB總線 擴展控制器可編程 I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷 外時鐘源 外部事件計數(shù) 外部中斷 控制 并行口 串行通信圖2 AT89S51 功能方塊圖圖2為AT89S51片機的基本組成功能方塊圖。由圖可見，在這一塊芯片上，集成了一臺微型計算機的主要組成部分，其中包括CPU、存

6、儲器、可編程I/O口、定時器/計數(shù)器、串行口等，各部分通過內(nèi)部總線相連。下面介紹幾個主要部分。4 方案設(shè)計4.1 總體設(shè)計思路本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報警器、單片機控制電路、LED控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報警等功能。就此設(shè)計的核心模塊來說，單片機就是設(shè)計的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機、輸入/輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研

7、制過程包括總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計等幾個階段。從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報警電路、單片機、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框圖如圖3總體設(shè)計框圖所示： AT89S51復(fù)位電路傳感器報警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示調(diào)整電路驅(qū)動驅(qū)動驅(qū)動發(fā)光二極管圖3 總體設(shè)計框圖 處理器采用51系列單片機AT89S51整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號，經(jīng)放大電路送出TTL 電平至AT89S51單片機。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出入侵報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動聲光報警設(shè)

8、備完成相應(yīng)動作。當報警延遲10s一段時間后自動解除，當警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位。4.2 具體電路模塊設(shè)計4.2.1 熱釋電紅外傳感器原理本設(shè)計所用的熱釋感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計電路如圖4所示, 在VCC電源端利用C1和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。圖4 熱釋電紅外傳感器原理圖4.2.2 調(diào)整電路的設(shè)計如圖5所示為最基本的調(diào)整電路，圖中1為輸出，接單片機的P0.7,P0.6輸入輸出口。圖5 調(diào)整電路電路圖4.2.

9、3 時鐘電路的設(shè)計XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。因為一個機器周期含有6個狀態(tài)周期，而每個狀態(tài)周期為2個振蕩周期，所以一個機器周期共有12個振蕩周期，如果外接石英晶體振蕩器的振蕩頻率為12MHZ，一個振蕩周期為1/12us，故而一個機器周期為1us。如圖6所示為時鐘電路。圖6 時鐘電路圖4.2.4 復(fù)位電路的設(shè)計復(fù)位方法一般有上電自動復(fù)位和外部按鍵手動復(fù)位，單片機在時鐘電路工作以后, 在RESET端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復(fù)位操作。例如使用晶振頻率為12

10、MHz時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于2us。該復(fù)位電路連接單片機的RESET引腳，如圖7示為復(fù)位電路。圖7 復(fù)位電路圖4.2.5 數(shù)碼管顯示報警電路的設(shè)計由2個數(shù)碼管接上電阻后連上單片的P0,P2輸入輸出口的引腳，外接VCC，當單片機的相應(yīng)引腳被置低電平后，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字，起到報警作用。注：當P0口輸出0F9H時，數(shù)碼管DS1顯示數(shù)字1，當P2口輸出025H時，數(shù)碼管DS2顯示數(shù)字2。圖8所示為數(shù)碼管報警電路。圖8 發(fā)光二極管報警電路圖4.2.6 聲音報警電路的設(shè)計如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機的P2.0引腳上，構(gòu)成聲音報警電路，低電平觸發(fā)，如圖9示為聲音報警電

11、路。圖9 聲音報警電路圖4.3 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明硬件電路的設(shè)計見附圖1示，從以上的分析可知在本設(shè)計中要用到如下器件： AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、發(fā)光二極管、蜂鳴器等一些單片機外圍應(yīng)用電路。5 軟件編程及仿真5.1 軟件簡介5.1.1 Proteus軟件簡介及使用Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、

12、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。該軟件具有4大功能模塊一智能原理圖設(shè)計（ISIS） 豐富的器件庫：超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜

13、索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，大大縮短繪圖時間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計簡明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。 二完善的電路仿真功能（Prospice） 1 ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；2 超過27000個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計仿 真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件。3 多樣的

14、激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。 4 豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等； 5 生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動；6 高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性

15、、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行一致性分析。 三獨特的單片機協(xié)同仿真功能（VSM） 1 支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器； 2 支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進/伺服電機、RS232虛擬終端、電子溫度計等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過PC機串口和外部電路實現(xiàn)

16、雙向異步串行通信； 3 實時仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真； 4 編譯及調(diào)試：支持單片機匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試； 軟件仿真：支持當前的主流單片機，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。 1）提供軟件調(diào)試功能 2）提供豐富的外圍接口器件及其仿真 RA

17、M，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。這樣很接近實際。在訓(xùn)練學(xué)生時，可以選擇不同的方案，這樣更利于培養(yǎng)學(xué)生。 3） 提供豐富的虛擬儀器 利用虛擬儀器在仿真過程中可以測量外圍電路的特性，培養(yǎng)學(xué)生實際硬件的調(diào)試能力。電路功能仿真：在PROTUES繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標代碼文件：*.HEX，可以在PROTUES的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。通過以上介紹讓我深入了解了該軟件的使用，本次課設(shè)的仿真原理圖參見附錄。5.1.2 Keil軟件簡介一. 系統(tǒng)概述 Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言

18、軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 二. Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，其中uVision與Ishell分別是C51 for W

19、indows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標準的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。 使用獨立的Keil仿真器時，注意事項 ：* 仿真器標配11.0592MHz的晶振，但用戶

20、可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。 * 仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標系統(tǒng)。 * 仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統(tǒng)中使用。三應(yīng)用Keil進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟編寫源程序并保存建立工程并添加源文件設(shè)置工程編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標文件程序調(diào)試。Keil使用“工程”（Project）的概念，對工程（而不能對單一的源程序）進行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連

21、接產(chǎn)生目標文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File-New，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或C語言源程序（或選擇File-Open，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴展名.asm（.a51）或.c；然后選擇菜單Project-New Project，建立新工程并保存（保存時無需加擴展名，也可加上擴展名.uv2）；工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，選擇CPU后點確定返回主界面。這時工程管理窗口的文件頁（Files）會出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜單，選擇“Add File to

22、 Group Source Group1”，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并加入源文件（在加入一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件）。加入文件后點close返回主界面，展開“Source Group1”前面+號，就會看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開該源程序文件。緊接著對工程進行設(shè)置，選擇工程管理窗口的Target1，再選擇Project-Option for TargetTarget1（或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項），打開工程屬性設(shè)置對話框，共有8個選項卡，主要設(shè)置工作包括在Target選項卡中設(shè)置晶振頻率、在Debug選項卡中設(shè)置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在Out

23、put選項卡中選中“Creat Hex Fi”；其它選項卡內(nèi)容一般可取默認值。工程設(shè)置后按F7鍵（或點擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標）進行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標文件。 成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5鍵）進入程序調(diào)試狀態(tài)。5.2 軟件程序的實現(xiàn)按上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可知系統(tǒng)主程序工作流程圖如下圖10所示；四 課程設(shè)計總結(jié)17一、課題概述目前，隨著科技的不斷進步，電子技術(shù)的快速發(fā)展，人們的生活水平得到了很大的改善，電話、手機、空調(diào)等高科技產(chǎn)品的使用越來越成為家庭生活的主旋律。但是，除了環(huán)境因素外，科學(xué)技

24、術(shù)的發(fā)展也給人們的生活、財產(chǎn)帶來不安定因素，利用社會進步創(chuàng)造出來的技術(shù)產(chǎn)品達到個人犯罪目的的事情時有發(fā)生。這就為監(jiān)控設(shè)備在居家安全、政府文件保密等領(lǐng)域的研究提供了必要的前提，當然，純粹用于自然環(huán)境所帶來的一些必要的監(jiān)控處理方面的設(shè)計也是很廣泛的。如何進行安全監(jiān)控成了一個熱點。本學(xué)期我們學(xué)習(xí)了單片機原理及應(yīng)用這門課程。在此基礎(chǔ)之上我們又開展了關(guān)于單片機的課程設(shè)計，我們小組設(shè)計的是基于單片機控制的紅外熱釋電報警系統(tǒng)?；趯φn題的理解，本次設(shè)計要求我們完成一個基于單片機控制的紅外熱釋電報警的完整系統(tǒng)，即當有人闖入時，熱釋電便會采集到紅外信號，并對信號進行放大，然后通過調(diào)理電路，有LED亮對信號輸入進

25、行提示并將其轉(zhuǎn)化為適合單片機處理的低電平；通過單片機的處理，判斷當某一路有信號輸入時，相應(yīng)的LED數(shù)碼管會顯示房間號同時啟動報警器，以實現(xiàn)報警的效果。二、設(shè)計目的理論學(xué)習(xí)固然重要，但僅僅止于紙上談兵是沒有意義的，只有實踐才是檢驗真理的唯一標準。因此為了進一步深入地學(xué)習(xí)單片機技術(shù)，將實踐動手能力與課堂上學(xué)習(xí)的理論知識有機的結(jié)合起來，從而開展了此次單片機的課程設(shè)計。我們小組設(shè)計的課題為基于單片機控制的紅外熱釋電報警系統(tǒng)。這從硬件和軟件兩個方面鍛煉了我們的實際動手能力和編程能力，目的是為了考查：1能夠讀懂并分析技術(shù)資料2鞏固、加深和擴大單片機應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運用所學(xué)知識解決實際應(yīng)用的能力

26、3了解紅外熱釋電傳感器的組成及其工作原理 4如何將采集到的信號送入單片機處理 5定時程序、延時程序、顯示程序、功放、循環(huán)、串口程序的編寫6學(xué)會設(shè)計熱釋電紅外報警系統(tǒng)的電路 7學(xué)會課題設(shè)計方案的分析、選擇、比較、熟悉單片機用系統(tǒng)開發(fā)、研制的過程，軟硬件設(shè)計的方法、內(nèi)容及步驟。3、 熱釋電紅外報警系統(tǒng)的設(shè)計 31 系統(tǒng)分析本系統(tǒng)是由紅外熱釋電傳感器模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、串口模塊、報警模塊五部分組成。熱釋電紅外探測器探測人體的紅外輻射信號，經(jīng)過調(diào)理電路，將人體的移動信號轉(zhuǎn)為電信號輸入到單片機中，電平轉(zhuǎn)換模塊則是對電平信號進行處理，使其能夠適合單片機讀取信號。通過單片機查詢后驅(qū)動報警電路并且在

27、數(shù)碼管和上位機上顯示從而達到報警的目的。系統(tǒng)框圖如圖1：熱釋電紅外傳感器被測目標電平轉(zhuǎn)換單片機數(shù)碼管顯示上位機顯示功 放 報 警 圖1 系統(tǒng)框圖32 設(shè)計方案本系統(tǒng)根據(jù)上面框圖共設(shè)計了三套方案，第一套方案如圖2，在剛接到設(shè)計題目和要求的時候，通過查找相關(guān)的資料，設(shè)計出第一套方案。第二套方案如圖3，第二套方案是在拿到單片機試驗板以后設(shè)計出來的簡單的實現(xiàn)電路。第三套方案（如圖4）是在第二套方案的基礎(chǔ)上進行了進一步的改進，使其更加合理化。三種方案的比較：第一種方案是這樣設(shè)計的，傳感器在檢測到人體移動信號以后，產(chǎn)生相應(yīng)的電壓脈沖信號，通過后邊對電壓信號的兩次放大，窗口比較以后，使電壓脈沖信號轉(zhuǎn)換成TT

28、L電平，然后通過單片機的查詢來實現(xiàn)相應(yīng)的現(xiàn)實報警操作。第二種方案是在拿到實驗板和熱釋電傳感器模塊后設(shè)計的，因為熱釋電模塊中含有了脈沖到TTL電平轉(zhuǎn)換的電路，所以可以精簡了這部分。第三種方案，除了第二種方案的功能以外，需要根據(jù)報警的方向和位置使數(shù)碼管循環(huán)顯示，而且需要靈活增加相應(yīng)的模塊和上位機顯示一樣，所以選取兩個數(shù)碼管，并且采用暫停按鍵模式。使系統(tǒng)更加的人性化，合理化。所以最后選擇了第三種方案。 圖2 圖 3 圖 4 具體方案設(shè)計：系統(tǒng)總體設(shè)計圖如圖5所示，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點上的紅外探頭將輻射的紅外光譜變換成脈沖電信號，經(jīng)過調(diào)理電路，送出TTL電平至電平轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)

29、換后的信號送AT89C52單片機。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢及識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出人侵報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動電路將控制信號放大并推動功放報警設(shè)備完成相應(yīng)動作。若是檢測到有人走動的情況，就會產(chǎn)生報警信號，持續(xù)5秒，要是偶爾有人路過，持續(xù)五秒后自動停止，要是一直有人在走動，則報警器會一直持續(xù)響，直到監(jiān)控人員通過按鍵手動解除，并通數(shù)碼管顯示報警位置而且在上位機中顯示。鑒于本次試驗僅僅是實驗，所以并沒有做的更復(fù)雜，及多增加傳感器模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊，本實驗只用了兩個傳感器模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊已實現(xiàn)更多的功能，如果需要可以繼續(xù)增加，靈活性較高。如圖5所示，是本次設(shè)計的系統(tǒng)框圖，亦即紅外熱釋電報警系統(tǒng)的這個工作

30、流程圖數(shù)碼管顯示電平轉(zhuǎn)換傳感器模塊監(jiān)測點1單片機系統(tǒng) . .上位機顯示 .電平轉(zhuǎn)換傳感器模塊監(jiān)測點n功放報警 圖 533 硬件模塊設(shè)計331熱釋電傳感器熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部的熱電元由高熱電系數(shù)的鐵鈦酸鉛汞陶瓷以及鉭酸鋰、硫酸三甘鐵等配合濾光鏡片窗口組成，其極化隨溫度的變化而變化。為了抑制因自身溫度變化而產(chǎn)生的干擾該傳感器在工藝上將兩個特征一致的熱電元反向串聯(lián)或接成差動平衡電路方式，因而能以非接觸式檢測出物體放出的紅外線能量變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。熱釋電紅外傳感器在結(jié)構(gòu)上引入場效應(yīng)管的目的在于完成阻抗變換。由于熱電元輸出的是電荷信號，并不能直接使用因而需要用電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓形式該電阻阻抗

31、高達，故引入的溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式，源極跟隨器來完成阻抗變換。熱釋電紅外傳感器由傳感探測元、干涉濾光片和場效應(yīng)管匹配器三部分組成。設(shè)計時應(yīng)將高熱電材料制成一定厚度的薄片并在它的兩面鍍上金屬電極，然后加電對其進行極化，這樣便制成了熱釋電探測元。由于加電極化的電壓是有極性的，因此極化后的探測元也是有正、負極性的。 圖3是一個雙探測元熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。使用時漏極接電源正極，源極為信號輸出。該傳感器將兩個極性相反、特性一致的探測元串接在一起，目的是消除因環(huán)境和自身變化引起的干擾。它利用兩個極性相反、大小相等的干擾信號在內(nèi)部相互抵消的原理來使傳感器得到補償。對于輻射至傳感器的紅外輻

32、射，熱釋電傳感器通過安裝在傳感器前面的菲涅爾透鏡將其聚焦后加至兩個探測元上，從而使傳感器輸出電壓信號。 制造熱釋電紅外探測元的高熱電材料是一種廣譜材料，它的探測波長范圍為。為了對某一波長范圍的紅外輻射有較高的敏感度，該傳感器在窗口上加裝了一塊干涉濾波片。這種濾波片除了允許某些波長范圍的紅外輻射通過外，還能將燈光、陽光和其它紅外輻射拒之門外。它由陶瓷氧化物或壓電晶體元件組成，元件兩個表面做成電極，當傳感器監(jiān)測范圍內(nèi)溫度有T的變化時，熱釋電效應(yīng)會在兩個電極上會產(chǎn)生電荷Q，即在兩電極之間產(chǎn)生一微弱電壓V。由于它的輸出阻抗極高，所以傳感器中有一個場效應(yīng)管進行阻抗變換。熱釋電效應(yīng)所產(chǎn)生的電荷Q會跟空氣中

33、的離子所結(jié)合而消失，當環(huán)境溫度穩(wěn)定不變時，T=0，傳感器無輸出。當人體進入檢測區(qū)時，因人體溫度與環(huán)境溫度有差別，產(chǎn)生T，則有信號輸出；若人體進入檢測區(qū)后不動，則溫度沒有變化，傳感器也沒有輸出，所以這種傳感器能檢測人體或者動物的活動傳感器主要有外殼、濾光片、熱釋電元件PZT、場效應(yīng)管FET等組成。圖 6 熱釋紅外傳感器人體都有恒定的體溫，一般在37度左右，所以會發(fā)出波長約10WM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10WM左右的紅外線而進行工作的。人體發(fā)射的10WM左右的紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度變化

34、時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。系統(tǒng)采用LN - 206P 熱釋電型紅外溫度傳感器。硅窗是探測器的窗口?？墒剐∮?m 左右的輻射不能進入窗口,避免太陽光或白熾燈及其反射光的干擾。332電平轉(zhuǎn)換 此電平轉(zhuǎn)換電路是這樣設(shè)計的，因為從傳感器模塊過來的信號為0V或3V，所以為了使單片機能夠識別到人體移動帶來的高電平，采取是電平做相反轉(zhuǎn)換。當有高電平通過基極的時候，高電平信號與三極管集電極的高電平抵消，從而產(chǎn)生需要的低電平，同理，當有低電平通過基極的時候，三極管的集電極輸出為所需要的高電平。 圖7 電平轉(zhuǎn)換333數(shù)碼管顯示電路 圖8 數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管LED1（

35、A-G）與CPU的P0.0-P0.6口一一對應(yīng)數(shù)碼管LED2（A-G）與CPU的P2.7-P2.1口一一對應(yīng) 因為本次用的數(shù)碼管比較少，所以直接用三極管驅(qū)動，并且接口直接接到I/O上，利用多余的口來實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。334.功放電路 3腳輸入端接10K電阻用來調(diào)節(jié)音量。1，8腳之間接10uf的電解電容可以使放大倍數(shù)為200，電源端加一個濾波電容。此電路為驅(qū)動喇叭發(fā)出想要的聲音的驅(qū)動電路。 圖9 功放電路335串口電路 串口電路是一個重要的部分，我們利用串口和PC機或其他微處理器進行通信。 RS-232規(guī)定的電平與一般微處理器的邏輯電平不一致，必須進行邏輯電平轉(zhuǎn)換，所以用MAX232來完成這個工

36、作，來滿足與PC機的通信。這里有兩個發(fā)送和接受，我們只用了其中一個。注意接收與發(fā)送和PC機的接法。具體接法如圖10所示. 圖1034軟件設(shè)計341程序設(shè)計思想首先將子程序進行調(diào)試，將功放，串口，數(shù)碼管顯示，數(shù)據(jù)采集這幾部分進行分別調(diào)試，將這幾部分調(diào)試成功以后，再將這幾部分進行整合，以得到最后的結(jié)果。按鍵是否按下？程序框圖：是檢查信號否檢查是否有電平變化？否暫停報警產(chǎn)生500hz和1khz交替變化的一個音頻信號是上位機顯示揚聲器報警數(shù)碼管顯示位置 總框圖1 揚聲器報警模塊框圖2定時器和串口初始化檢查是哪一路電平變化啟動定時器和串口檢查到第n路檢查到第1路將要發(fā)送的數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖器. . . .

37、 . .檢查是否發(fā)送完畢？是否還有其他路有電平變化？否. . . . . .否是繼續(xù)發(fā)送發(fā)送中斷清零，循環(huán)發(fā)送兩次僅顯示第一路的位置是循環(huán)顯示各路的位置 數(shù)碼管顯示框圖3 串口發(fā)送框圖4 342重要程序設(shè)計1.初始化程序uchar code table=0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0xC0;/顯示位置uchar code table1=0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x03;sbit L0=P10;sbit L1=P11;sbit L2=P12;sbit L3=P13;sbit buz=P14;sbit key=P30;2.延時程序 void delay500(uint p)/延時500usunsigned char i;for(;p>0;p-)for(i=250;i>0;i-) _nop_; 3.揚聲器程序void buz0(void) /響鈴uint k; if(key=0) while(1) buz=0; else for(k=0;k<200;k-) for(count=200;count>0;count-) buz=buz; delay500(1); for(count=200;count&