單片機(jī)電子二班1315212017江璐課設(shè)報(bào)告

1、 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì) 題 目： 人體紅外感應(yīng)自動(dòng)門 姓 名： 江 璐 班 級(jí)： 電子信息工程2班 學(xué) 號(hào)： 1315212017 指導(dǎo)老師： 戴在平老師 時(shí) 間： 20151206 目 錄一：摘要3二: 正文3（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)3（二）單元電路設(shè)計(jì)4（三）軟件設(shè)計(jì)7（四）硬件調(diào)試9（五）結(jié)論9三心得體會(huì)9四參考文獻(xiàn) 10五附錄 10（一）總體原理圖設(shè)計(jì) 10（二）PCB 圖 10（三）程序源代碼 11一：摘要隨著現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展，時(shí)代進(jìn)步，高新技術(shù)的快速融入，人們的生活發(fā)生了巨大的改變，隨著國(guó)民科技水平的提高，自動(dòng)門的應(yīng)用也越來越廣泛，已成為銀行、賓館、超市、大型建筑等現(xiàn)代建筑所必備的，隨著國(guó)家對(duì)節(jié)

2、能減排的深化，自動(dòng)控制開關(guān)越來越得到青睞。自動(dòng)門控制系統(tǒng)采用熱釋電紅外傳感器做敏感元件，檢測(cè)人體的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到有人進(jìn)出門時(shí)自動(dòng)開啟和關(guān)閉門的目的。熱釋電紅外傳感器的控制電路制作簡(jiǎn)單、成本低、實(shí)用、可靠性好、性能比較穩(wěn)定，靈敏度高。設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。硬件部分包括單片機(jī)控制模塊、紅外探頭模塊、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行報(bào)警模塊、LED控制模塊等部分組成。處理器采用51系列單片機(jī)STC89C52，程序使用C語言編寫。二: 正文（一）系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外線傳感器，它的制作簡(jiǎn)單、成本低，安裝比較方便，而且性能比較穩(wěn)定、靈敏度高、安全可靠。為了探測(cè)移動(dòng)人體，通常使用雙元件型熱釋電紅外線傳感器，在這種傳

3、感器內(nèi)部，兩個(gè)靈敏元件反相連接，當(dāng)人體靜止時(shí)兩元件極化程度相同，互相抵消。但人體移動(dòng)時(shí)，兩元件極化程度不同，凈輸出電壓不為0，從而達(dá)到了探測(cè)移動(dòng)人體的目的。該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。模塊化分為數(shù)據(jù)采集、按鍵控制、報(bào)警等模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、蜂鳴器、單片機(jī)控制電路、LED指示燈組成。處理器采用51系列單片機(jī)STC89C52。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，送出TTL電平至STC89C52單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)，單片機(jī)報(bào)警器有兩種模式，一種緊急報(bào)警模式，另一種

4、布防報(bào)警模式。三個(gè)LED指示燈，當(dāng)有人靠近時(shí)報(bào)警紅色發(fā)光二極管閃爍，否則熄滅;綠色用做布防指示燈;黃色傳感器信號(hào)指示燈（有信號(hào)就亮，否則滅）。按下布防鍵，系統(tǒng)計(jì)時(shí)30秒進(jìn)入布防狀態(tài)（此時(shí)綠色的燈閃爍），30秒后系統(tǒng)進(jìn)入布防狀態(tài)（此時(shí)綠色的亮長(zhǎng)亮），此時(shí)當(dāng)有人靠近時(shí)，紅外熱釋電傳感器信號(hào)輸送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到信號(hào)馬上報(bào)警，對(duì)應(yīng)的自動(dòng)門打開。.當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，按下緊急報(bào)警鍵，自動(dòng)門打開。電路總原理圖如圖1所示：圖1 總體設(shè)計(jì)框圖（二）單元電路設(shè)計(jì)1.紅外感應(yīng)部分本次設(shè)計(jì)是采用一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器（HC-SR501），是直接在淘寶買的模塊。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的

5、窗口，這個(gè)濾光片可通過光的波長(zhǎng)范圍為710-um，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)，而對(duì)其它波長(zhǎng)的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測(cè)人體輻射的紅外線傳感器，本傳感器是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，只有本傳感器才能感應(yīng)到人體紅外線。菲涅耳透鏡片相當(dāng)于熱釋感應(yīng)傳感器的“眼鏡”，它和人的眼睛一樣的作用，配用得當(dāng)與否直接影響到使用的功效，它的作用是有效的將探測(cè)到空間的紅外線集中到傳感器上，菲涅耳透鏡根據(jù)性能要求不同，具有不同的焦距（感應(yīng)距離），從而產(chǎn)生不同的監(jiān)控視場(chǎng)，視場(chǎng)越多，控制越嚴(yán)密。 使用的信號(hào)采集處理模塊是BISS0001芯片，BISS0001 由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時(shí)間定

6、時(shí)器、封鎖時(shí)間定時(shí)器即參考電壓等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?，是一款傳感信號(hào)處理集成電路，只要熱釋感應(yīng)器把紅外線接收到信號(hào)傳輸?shù)紹ISS0001里進(jìn)行信號(hào)處理，它本身靜態(tài)電流極小，工作電壓在3V5V之間，當(dāng)工作電壓為5V時(shí)輸出的驅(qū)動(dòng)電流為10mA。配以熱釋電紅外傳感器和少量外圍元器件即可構(gòu)成被動(dòng)式熱釋電紅外傳感器，廣泛用于安防，自控等一些領(lǐng)域，它是有16個(gè)管腳組成的一種集成塊。如圖2所示為BISS000集成芯片的內(nèi)部框圖。圖3所示為由BISS000集成芯片的外圍電路圖組成的信號(hào)處理模塊。 圖2 BISS0001內(nèi)部框圖 圖3 BISS000的外圍電路圖 本電路是將人體輻射的紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。熱

7、釋紅外感應(yīng)2腳輸入到前置放大器OP1進(jìn)行放大，然后由C4耦合給運(yùn)算放大器OP2進(jìn)行第二級(jí)放大。再經(jīng)過電壓比較器COP1和COP2構(gòu)成雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號(hào)去啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間定時(shí)器輸出信號(hào)在經(jīng)過R3進(jìn)入單片機(jī)部分進(jìn)行處理。延時(shí)周期可通過R12來調(diào)節(jié)輸出，在延時(shí)時(shí)間內(nèi)只要Vs發(fā)生上跳變，Vo就會(huì)從Vs上跳變時(shí)刻起繼續(xù)延長(zhǎng)一個(gè)周期，而電路中的電容為了能夠更好的控制了芯片內(nèi)的定時(shí)器，若Vs一直保持為高電平，這樣就可以通過P10傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)進(jìn)行下一步處理。而根據(jù)不同的距離要求來調(diào)節(jié)R13，最大可以調(diào)節(jié)到7米左右。圖中BISS0001中1腳用跳線連連接住一個(gè)接高電平后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)如果有人體在

8、其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才將高電平變?yōu)榈碗娖?，本電路設(shè)計(jì)就是可觸發(fā)方式。2. 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成。 STC89C52 單片機(jī)的工作電壓范圍：4V-5.5V,所以通常給單片機(jī)外界5V直流電源。連接方式為單片機(jī)中的40腳VCC接正極5V，而20腳VSS接電源地端。復(fù)位電路就是確定單片機(jī)的工作起始狀態(tài)，完成單片機(jī)的啟動(dòng)過程。單片機(jī)接通電源時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，完成單片機(jī)啟動(dòng)確定單片機(jī)起始工作狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到外界環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。 時(shí)鐘電路就是振蕩電路，向單片機(jī)提供一個(gè)

9、正弦波信號(hào)作為基準(zhǔn)。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。圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.按鍵控制電路 本電路的設(shè)計(jì)就是為了控制電路中布防和緊急狀態(tài)下不同的工作形式，當(dāng)按下布防按鍵后， 30秒后進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，當(dāng)有人靠近時(shí)，熱釋紅外感應(yīng)到信號(hào)，傳回給單片機(jī)，單片機(jī)馬上進(jìn)行報(bào)警，自動(dòng)門打開，感應(yīng)不到時(shí)自動(dòng)門關(guān)閉。當(dāng)遇到特殊緊急情況時(shí)，可按下緊急報(bào)警鍵，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。如圖5所示。 圖5按鍵部分 圖6 指示燈和報(bào)警電路4.指示燈和報(bào)警電路在單片機(jī)的I/O 里會(huì)輸出高低電平,在P20、P21和P22分別接上LED指示燈而P23接上蜂鳴器而蜂鳴器外接個(gè)8550的三

10、極管起到開關(guān)作用，當(dāng)三極管達(dá)到飽和狀態(tài)下就驅(qū)動(dòng)了蜂鳴器工作了。當(dāng)有人靠近時(shí)黃燈亮，蜂鳴器響并且紅燈亮對(duì)應(yīng)的自動(dòng)門打開。 （三）軟件設(shè)計(jì)1.主程序工作流程圖開始布防按鍵按下倒計(jì)時(shí)結(jié)束30秒倒計(jì)時(shí)開始檢測(cè)到有無信號(hào)蜂鳴器報(bào)警，發(fā)光二級(jí)管閃爍緊急按鍵按下YYN 蜂鳴器報(bào)警，自動(dòng)門打開結(jié)束 圖7 主程序工作流程圖2. 報(bào)警判斷程序 檢測(cè)到脈沖信號(hào)后，表示有人闖入監(jiān)控區(qū)，從而經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路開始報(bào)警，持續(xù)報(bào)警,然后程序開始循環(huán)工作。/*紅外報(bào)警處理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) /報(bào)警red = red; /紅燈報(bào)警beep =

11、beep; /蜂鳴器報(bào)警if(flag_bufang_en = 1) /準(zhǔn)備開始布防green = green; /綠燈閃 if(flag_bufang = 1) /確認(rèn)布防green = 0; /如果延時(shí)布防成功 綠燈長(zhǎng)亮if(hw = 1) /紅外有輸出flag_alarm = 1;（四）硬件調(diào)試1.目測(cè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路全部手工焊接在洞洞板上，因此對(duì)每一個(gè)焊點(diǎn)都要進(jìn)行仔細(xì)的檢查。檢查它是否有虛焊、是否有毛剌等。2.萬用表測(cè)試 先用萬用表復(fù)核目測(cè)中認(rèn)為可疑的連線或接點(diǎn)，查看它們的通斷狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)規(guī)定相符，再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。3.加電檢查 當(dāng)系統(tǒng)加電時(shí)，首先檢查所有插

12、座或器件引腳的電源端是否有符合要求的電壓值，接地端電壓值是否接近零，接固定電平的引腳端是否電平正確。4.聯(lián)機(jī)檢查 在對(duì)硬件電路調(diào)試過程中，還遇到了不少問題，第一次把所有的元件都焊上去后，都準(zhǔn)備調(diào)試了，才發(fā)現(xiàn)正負(fù)電源的插針離得太近了，不容易接電源，本不該犯的錯(cuò)誤，這些都是由于自己的粗心大意造成的，所以說，做任何事情都必需經(jīng)過“三思而后行”，來不得半點(diǎn)的馬虎，否則浪費(fèi)了時(shí)間和精力。（五）結(jié)論人體紅外線感應(yīng)自動(dòng)門有兩種報(bào)警模式，一種緊急報(bào)警模式，另一種布防報(bào)警模式。三個(gè)LED指示燈，當(dāng)有報(bào)警時(shí)紅色發(fā)光二極管閃爍報(bào)警，自動(dòng)門打開，否則熄滅;綠色用做布防指示燈;黃色傳感器信號(hào)指示燈（有信號(hào)就亮，否則滅）

13、。按下布防鍵，系統(tǒng)計(jì)時(shí)30秒進(jìn)入布防狀態(tài)（此時(shí)綠色的燈閃爍），30秒后系統(tǒng)進(jìn)入布防狀態(tài)（此時(shí)綠色的亮長(zhǎng)亮），此時(shí)當(dāng)有人靠近時(shí)，紅外熱釋電傳感器信號(hào)輸送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到信號(hào)馬上報(bào)警。當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，按下緊急報(bào)警鍵，系統(tǒng)馬上報(bào)警，自動(dòng)門打開。3 心得體會(huì)在這次的課程設(shè)計(jì)中，自己學(xué)習(xí)到了很多以前沒有沒有經(jīng)歷過的知識(shí)，讓我更加清楚了理論知識(shí)和實(shí)踐能力的差別了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨(dú)立思考能力，進(jìn)一步提高了自己在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問題的存在，并有待進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展，讓自己在未來的工作和學(xué)習(xí)之中更快的適應(yīng)和提高自己。四參考

14、文獻(xiàn) 1.胡萍.串口通信的紅外報(bào)警器的研制J.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2010（10）：15-16.2.時(shí)德鋼等.基于串口通信的紅外報(bào)警器的研究J.計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2009,10（7）：480-482.五附錄（一）總體原理圖設(shè)計(jì)（二）PCB圖（三）程序源代碼#include /調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char /無符號(hào)字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int /無符號(hào)整型 宏定義變量范圍065535#define key_io P1uchar key_can;/ 紅外熱釋電平時(shí)為0 有輸出為1sbit beep = P23

15、; /蜂鳴器定義sbit red = P22; /紅色發(fā)光二極管定義sbit green = P21; /綠色發(fā)光二極管定義sbit yellow = P20; /黃色發(fā)光二極管定義sbit hw = P13; /紅外熱釋傳感器定義bit flag_300ms = 0;/*獨(dú)立按鍵處理函數(shù)*/ void key()static uchar key_new = 0,key_old = 0,key_value = 0;if(key_new = 0) /按鍵松開if(key_io & 0x07) = 0x07)key_value +;else key_value = 0;if(key_value =

16、 5) /按鍵松開松手檢測(cè)key_value = 0;key_new = 1;/按鍵松開后進(jìn)入等待按鍵狀態(tài)else if(key_io & 0x07) != 0x07) /按鍵按下key_value +;else key_value =0;if(key_value = 5)/按鍵按下消抖key_value = 0;key_new = 0; /按鍵松開后進(jìn)入等待松開按鍵狀態(tài)key_can = 20;if(key_new = 0) & (key_old = 1)switch(key_io & 0x07)case 0x06: key_can = 1; break; /得到按鍵值 case 0x05:

17、 key_can = 2; break; /得到按鍵值 case 0x03: key_can = 3; break; /得到按鍵值 key_old = key_new; /*定時(shí)器0初始化程序*/void time_init() EA = 1; /開總中斷TMOD = 0X01; /定時(shí)器0工作方式1ET0 = 1; /開定時(shí)器0中斷 TR0 = 1; /允許定時(shí)器0定時(shí)uchar flag_alarm ; /報(bào)警標(biāo)志位uchar flag_bufang ; /布防標(biāo)志位uchar flag_bufang_en ; /布防標(biāo)志位使能uint flag_value; /用做定時(shí)器的變量/*紅外報(bào)

18、警處理*/ void hongwai_dis()if(flag_alarm = 1) /報(bào)警red = red; /紅燈報(bào)警beep = beep; /蜂鳴器報(bào)警if(flag_bufang_en = 1) /準(zhǔn)備開始布防green = green; /綠燈閃 if(flag_bufang = 1) /確認(rèn)布防green = 0; /如果延時(shí)布防成功 綠燈長(zhǎng)亮if(hw = 1) /紅外有輸出flag_alarm = 1;/*對(duì)應(yīng)不同按鍵處理*/ void key_with()if(key_can = 1) /按鍵緊急報(bào)警flag_alarm = 1; /報(bào)警標(biāo)志位 ; if(key_can