人體紅外報警器設計畢業(yè)設計論文終稿

PAGEPAGE16PAGEPAGE17畢業(yè)設計說明書題目：人體紅外報警器產(chǎn)品設計工藝設計方案設計√類型：學生姓名：學號：學院：電子信息工程學院專業(yè)：應用電子技術(shù)班級：學校指導教師：企業(yè)指導教師：2016年4月30日摘要由于時代的不斷進步，人們對自己所處的環(huán)境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居方面，不得不時刻留意那些不法分子。因此我想設計以熱釋電紅外傳感器作為檢測儀，并進行報警的系統(tǒng)的設計。紅外感應源通常采用熱釋電變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，然后當開關(guān)感應到時，傳感器就會探測到人體紅外光譜的變化。該設計包括硬件和軟件設計兩個部分，硬件部分由紅外探頭模塊、單片機控制模塊、報警模塊、LED控制模塊部分構(gòu)成，使用單片機STC89C52處理器，并且用C語言編寫程序。關(guān)鍵詞：熱釋電紅外傳感器；電荷；紅外光譜；單片機目錄TOC\o"1-3"\h\u245381.緒論 4195302.設計任務分析 4254263.技術(shù)方案設計 41643.1系統(tǒng)設計簡介 4233273.2硬件電路設計簡介 5264453.2.1紅外感應模塊 559074.單片機部分 7218244.1STC89C52單片機簡介 748414.1.1單片機最小系統(tǒng) 739214.1.2按鍵控制電路模塊 8246084.1.3指示燈和報警電路模塊 8105165.軟件的程序?qū)崿F(xiàn) 9132485.1主程序工作流程圖 9235685.2程序編寫與調(diào)試 10244075.2.1Keil編譯器軟件簡介 1085306.結(jié)論 1130369參考文獻 1226850致謝 1314835附錄一：總原理圖設計 1426401附錄二：程序源代碼 141、緒論如今我們的生活越來越智能化，然而不法分子也越來越聰明，為了防止我們不在家時，家里被偷竊的事件，因此想設計一種設計一種價格實惠，但可靠性、智能化都不錯的報警系統(tǒng)。由于想到紅外線是不可見光，并且隱蔽性能好，因此本設計以紅外光作為檢測來設計產(chǎn)品。本設計的電路包括硬件和軟件兩個部分。硬件部分包括紅外感應電路與單片機控制電路；軟件主要是程序通過編寫程序來控制電路。2、設計任務分析2.1產(chǎn)品設計組成本設計分別包括硬件和軟件設計兩個部分。模塊劃分為電源模塊、傳感器模塊、單片機控制電路模塊。2.2單片機模塊單片機控制由最小系統(tǒng)和指示燈電路、報警電路等子模塊組成。2.3產(chǎn)品的功能當人員外出時，設置報警系統(tǒng)處于外出布防狀態(tài)，此時探測器工作起來,如有不法分子闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，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，紅外熱釋電模塊將送出TTL電平至STC89C52單片機，單片機處理運算后驅(qū)動執(zhí)行報警電路使蜂鳴器鳴叫。3、技術(shù)方案設計3.1系統(tǒng)設計簡介整個系統(tǒng)電路可劃分為：電源模塊、傳感器模塊、單片機控制電路模塊，而單片機控制由最小系統(tǒng)和指示燈電路、報警電路等子模塊組成。主要工作由熱釋電紅外感應器完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過單片機功能設定到達報警模塊這一過程。就此設計的核心模塊來說，單片機就是設計的中心單元。3.2硬件電路設計簡介硬件電路主要是由：紅外感應電路、STC89C52單片機控制電路、報警系統(tǒng)電路三大部分組成。電路總框圖如下圖所示：電源開關(guān)電源開關(guān)電源STC89C52單片機復位電路LED指示燈報警電路按鍵控制圖3.1總體設計框圖3.2.1紅外感應模塊根據(jù)人體輻射的紅外線波長，紅外感應能夠檢測體輻射的紅外線，并且去除其它的光波。它含有一個信息采集部分，功能特點有以下幾點：1.光敏控制（可選擇，出廠時未設）可設置光敏控制，白天或光線強時不感應。2.全自動感應:人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。3.溫度補償(可選擇，出廠時未設)：在夏天當環(huán)境溫度升高至30～32℃，探測距離稍變短，溫度補償可作一定的性能補償。4.兩種觸發(fā)方式：（可跳線選擇）a、不可重復觸發(fā)方式:即感應輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平；b、可重復觸發(fā)方式：即感應輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應范圍活動，其輸出將一直保持高電平，直到人離開后才延時將高電平變?yōu)榈碗娖剑ǜ袘K測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時間的起始點)。信號采集處理模塊如下圖所示：圖3.2信號采集模塊圖3.2信號采集模塊3.2.2電源模塊該系統(tǒng)電壓接近為5v。3.2.3熱釋電傳感器熱釋電紅外傳感器(簡稱PIR)是一種可靜態(tài)探測人體的紅外新型高靈敏度探測元件。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。由于菲涅耳透鏡片相當于把若干個直徑不等的環(huán)狀透鏡套在一起，光路原理與傳統(tǒng)透鏡相同，所以具有不同的焦距（感應距離），從而將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個明區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的移動物體能以溫度變化的形式在PIR上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號。圖一為熱釋電傳感器，圖二為菲涅耳透鏡，如下圖所示:圖3.4菲涅耳透鏡圖3.3熱釋感應傳感器圖3.4菲涅耳透鏡 4、單片機部分4.1STC89C52單片機簡介STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀儲存器。STC89C52的功能有以下兩點：1.8k字節(jié)儲存器，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。2.支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。4.1.1單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)分別由STC89C52單片機、時鐘電路、復位電路組成。STC89C52單片機的工作電壓范圍為4V-5.5V,但一般輸入5V直流電源。單片機中的20腳VSS是接地，40腳VCC接+5V電源。時鐘電路(振蕩電路)是產(chǎn)生象時鐘一樣準確的振蕩電路。復位電路的工作原理為當VCC上電時，C充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位；幾個毫秒后，C充滿，10K電阻上電流降為0，電壓也為0，使得單片機進入工作狀態(tài)。工作期間，按下S，C放電。S松手，C又充電，在10K電阻上出現(xiàn)電壓，使得單片機復位。幾個毫秒后，單片機進入工作狀態(tài)。單片機最小系統(tǒng)如下圖所示：圖4.1單片機最小系統(tǒng)圖4.1單片機最小系統(tǒng)4.1.2按鍵控制電路模塊本電路的設計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，當按下布防按鍵后，30秒后進入監(jiān)控狀態(tài)，當人員靠近時，熱釋紅外感應到信號，傳回給單片機，單片機馬上進行報警。如有特殊緊急情況時，可按下緊急報警鍵，蜂鳴器進行報警。如下圖所示。圖4.2按鍵部分4.1.3指示燈和報警電路模塊當報警器按鈕S1按下時揚聲器報警，報警指示燈亮，揚聲器用1KHZ信號響100ms，500HZ信號響200ms交替進行聲響報警。當按鈕S2按下，解除報警，報警指示燈滅。圖4.3指示燈和報警電路5、軟件的程序?qū)崿F(xiàn)5.1主程序工作流程圖根據(jù)上述工作原理和硬件結(jié)構(gòu)分析可到系統(tǒng)主程序工作流程圖，如下圖所示：開始開始布防按鍵按下倒計時結(jié)束15秒倒計時開始檢測到有無信號蜂鳴器報警，發(fā)光二級管閃爍緊急按鍵按下YYN蜂鳴器報警結(jié)束圖5.1主程序工作流程圖5.2程序編寫與調(diào)試5.2.1Keil編譯器軟件簡介KeilC51是兼容單片機C語言軟件開發(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，KeilC51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。6、結(jié)論我此次設計的作品主要是以STC89C52單片機為處理器核心構(gòu)成的人體紅外報警器。它可以感應出人體發(fā)出的紅外輻射光譜，并將紅外光譜轉(zhuǎn)化為相應的電信號，還可以抑制人體輻射波長以外的紅外光線與可見光的干擾。平時傳感器輸出低電平，當有人在探測區(qū)范圍內(nèi)移動時輸出低電平變?yōu)楦唠娖?，此高電平輸入單片機單片機輸出控制信號，驅(qū)動聲光報警電路開始報警。在硬件調(diào)試及調(diào)試中有遇到很多問題，第一次把所有的元件都焊上去后，都準備調(diào)試了，才發(fā)現(xiàn)正負電源的插針離得太近了，不容易接電源，本不該犯的錯誤，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”，來不得半點的馬虎，否則浪費了時間和精力。該報警器的最大特點是使用戶能夠操作的操作，而且安裝方便、可靠性強、智能性高。在這次的畢業(yè)設計中，自己也學習到了很多以前沒有沒有經(jīng)歷過的知識，讓我更加清楚了理論知識和實踐能力的差別了，了解到自己的短處，培養(yǎng)了我的獨立思考能力，進一步提高了自己在實際設計過程中研究問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，同時，也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，和一些問題的存在，并有待進一步學習和發(fā)展。參考文獻[1]何立民.MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計.系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[2]雍楊等.電路設計教程[3]熊如貴.串口通信感應裝置.電子制作致謝在本次畢業(yè)設計中，我在指導老師的熱心指導下學到了很多有用的知識。老師自始至終關(guān)心督促畢業(yè)設計進程和進度。幫助解決畢業(yè)設計中遇到的許多問題。還不斷向我傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，使我在畢設過程中少走很多彎路。在這里非常感謝張艷陽老師的指導和幫助，并致以誠摯的謝意！同時，身邊的同學給了我許多的幫助。在此，我向身邊關(guān)心我的同學致以誠摯的謝意！另外，系里的領(lǐng)導和老師也給了我們必要的指導，我也向系和年級的領(lǐng)導們表示衷心的感謝！最后感謝學院對我這幾年的培養(yǎng)。附錄一：總原理圖設計附錄二：程序源代碼#include<reg52.h> //調(diào)用單片機頭文件#defineucharunsignedchar//無符號字符型宏定義 變量范圍0~255#defineuintunsignedint //無符號整型宏定義 變量范圍0~65535#definekey_ioP1ucharkey_can;//紅外熱釋電平時為0有輸出為1sbitbeep=P2^3; //蜂鳴器定義sbitred=P2^2; //紅色發(fā)光二極管定義sbitgreen=P2^1; //綠色發(fā)光二極管定義sbityellow=P2^0; //黃色發(fā)光二極管定義sbithw=P1^3; //紅外熱釋傳感器定義bitflag_300ms=0;/****************獨立按鍵處理函數(shù)************************/voidkey(){staticucharkey_new=0,key_old=0,key_value=0;if(key_new==0) //按鍵松開{if((key_io&0x07)==0x07)key_value++;elsekey_value=0;if(key_value>=5) //按鍵松開松手檢測{key_value=0;key_new=1; //按鍵松開后進入等待按鍵狀態(tài)}}else{if((key_io&0x07)!=0x07) //按鍵按下key_value++;elsekey_value=0;if(key_value>=5) //按鍵按下消抖{key_value=0;key_new=0; //按鍵松開后進入等待松開按鍵狀態(tài)}}key_can=20;if((key_new==0)&&(key_old==1)){switch(key_io&0x07){case0x06:key_can=1;break; //得到按鍵值case0x05:key_can=2;break; //得到按鍵值case0x03:key_can=3;break; //得到按鍵值}}key_old=key_new;}/*************定時器0初始化程序***************/voidtime_init(){EA=1; //開總中斷TMOD=0X01; //定時器0工作方式1ET0=1; //開定時器0中斷TR0=1; //允許定時器0定時}ucharflag_alarm;//報警標志位ucharflag_bufang;//布防標志位ucharflag_bufang_en;//布防標志位使能uintflag_value;//用做定時器的變量/******************紅外報警處理**********************/voidhongwai_dis(){if(flag_alarm==1) //報警{red=~red; //紅燈報警beep=~beep; //蜂鳴器報警}if(flag_bufang_en==1)//準備開始布防{green=~green; //綠燈閃}if(flag_bufang==1)//確認布防{green=0;//如果延時布防成功綠燈長亮if(hw==1) //紅外有輸出{flag_alarm=1;}}}/******************對應不同按鍵處理******