基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)PAGEPAGE3論文摘要本系統(tǒng)采用了熱釋電紅外傳感器，它的制作簡單、成本低、安裝比較方便，而且防盜性能比較穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、安全可靠。這種防盜器安裝隱蔽，不易被盜賊發(fā)現(xiàn)，同時它的信號經(jīng)過單片機(jī)系統(tǒng)處理后方便和PC機(jī)通信，便于多用戶統(tǒng)一管理。本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個部分。硬件部分包括單片機(jī)控制電路、紅外探頭電路、驅(qū)動執(zhí)行報(bào)警電路、LED控制電路等部分組成。處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51，整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。該報(bào)警器能探測人體發(fā)出的紅外線，當(dāng)人進(jìn)入報(bào)警器的監(jiān)視區(qū)域內(nèi)，即可發(fā)出報(bào)警聲，適用于家庭、辦公室、倉庫、實(shí)驗(yàn)室等比較重要場合防盜報(bào)警。概述了紅外輻射的知識、熱釋電紅外傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理。利用熱釋電紅外傳感器設(shè)計(jì)了一種紅外報(bào)警電路,分析了該電路的功能和工作原理。熱釋電紅外傳感器具有很多的優(yōu)點(diǎn),在防盜、警戒等裝置中應(yīng)用較廣。關(guān)鍵詞：單片機(jī)紅外傳感器數(shù)據(jù)采集報(bào)警電路基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第1頁?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第1頁。基于單片機(jī)的紅外線報(bào)警器蔡智林（開封大學(xué)電氣自動化專業(yè)）1緒論1.1設(shè)計(jì)概述及背景隨著社會的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平得到很大的提高，對私有財(cái)產(chǎn)的保護(hù)意識在不斷的增強(qiáng)，因而對防盜措施提出了新的要求。本設(shè)計(jì)就是為了滿足現(xiàn)代住宅防盜的需要而設(shè)計(jì)的家庭式電子防盜系統(tǒng)。就目前市面上裝備主要有壓力觸發(fā)式防盜報(bào)警器、開關(guān)電子防盜報(bào)警器和壓力遮光觸發(fā)式防盜報(bào)警器等各種報(bào)警器，但這幾種比較常見的報(bào)警器都存在一些缺點(diǎn)。而本設(shè)計(jì)中所使用的紅外線是不可見光，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(bào)警裝置，也可用于制動控制、接近開關(guān)、遙測等領(lǐng)域。1.2設(shè)計(jì)要求(1)該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等模塊子函數(shù)。(2)本紅外線防盜報(bào)警系統(tǒng)由熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)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(bào)警等功能。終端由中央處理器、輸入模塊、輸出模塊、通信模塊、功能設(shè)定模塊等部分組成。(3)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)功能。當(dāng)人員外出時，可把報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置在外出布防狀態(tài)，探測器工作起來,當(dāng)有人闖入時，熱釋電紅外傳感器將探測到動作，設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)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、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理運(yùn)算后驅(qū)動執(zhí)行報(bào)警電路使警號發(fā)聲。(4)紅外線具有隱蔽性，在露天防護(hù)的地方設(shè)計(jì)一束紅外線可以方便地檢測到是否有人出入。此類裝置設(shè)計(jì)的要點(diǎn)：其一是能有效判斷是否有人員進(jìn)入；其二是盡可能大地增加防護(hù)范圍。當(dāng)然，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性也是追求的重要指標(biāo)。至于報(bào)警可采用聲光信號。1.3設(shè)計(jì)意義加強(qiáng)對一些無人場所的防盜報(bào)警，以及對一些危險地帶生命跡象的探測?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第2頁?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第2頁。2方案設(shè)計(jì)2.1總體設(shè)計(jì)思路方案一：利用模擬電子電路構(gòu)成被動紅外線報(bào)警器。系統(tǒng)主要有紅外線傳感器，信號放大電路，電壓比較器，開機(jī)延時，音響報(bào)警延時和12V電源組成。被動紅外線感應(yīng)報(bào)警器的紅外感應(yīng)源采用熱釋電原件，這種元件在接收到人體紅外線輻射溫度發(fā)生變化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(bào)警信號。方案二：利用模擬構(gòu)成主動紅外線入侵報(bào)警器。主要由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，發(fā)射機(jī)是由電源，發(fā)光源和化學(xué)系統(tǒng)組成。接收機(jī)是由光學(xué)系統(tǒng)，光感傳感器，放大器，信號處理器等組成。主動紅外線報(bào)警器是當(dāng)有人侵入該警戒時，紅外線束被遮擋，接收機(jī)收到的紅外線信號發(fā)生變化，提取這一變化，經(jīng)放大和適當(dāng)處理，控制器發(fā)出的報(bào)警信號。目前此類報(bào)警器有二光束，三光束還有多光束的紅外柵欄等。一般應(yīng)用在周界防范居多，最大的優(yōu)點(diǎn)就是防范距離遠(yuǎn)。2.2選定方案方案二的主動式紅外線報(bào)警器的硬件電路相比于方案一較為復(fù)雜。由于是畢業(yè)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中要以電路原理為主題，因此在電路元件和模塊的選擇上盡量采用通用，基礎(chǔ)的元件，避免采用大規(guī)模的集成電路來設(shè)計(jì)電路。綜上所述，選擇方案一。組成框圖如下：圖2-1人體紅外線感應(yīng)報(bào)警器組成框圖基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第3頁。本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)兩個部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)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(bào)警等功能?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第3頁。硬件主要包括單片機(jī)系統(tǒng)，熱釋電紅外傳感器探頭，放大比較電路，控制顯示電路，鳴叫報(bào)警電路等部分。軟件部分主要包括熱釋電紅外傳感器輸出信號的采樣及A/D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)分析算法模塊，信息識別模塊。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個階段。從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、報(bào)警電路、單片機(jī)、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(jì)框圖所示：AT89C51復(fù)位電路信號檢測電路報(bào)警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示放大驅(qū)動驅(qū)動圖2-2總體設(shè)計(jì)框圖處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51。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(diǎn)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、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時發(fā)出入侵報(bào)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(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動作。當(dāng)報(bào)警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報(bào)警信號，當(dāng)警情消除后復(fù)位電路使系統(tǒng)復(fù)位，或者是在聲光報(bào)警10s鐘后有定時器實(shí)現(xiàn)自動消除報(bào)警。3元器件知識介紹3.1熱釋電紅外傳感器簡單介紹基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第4頁。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(bào)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[2]。如圖2示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第4頁。圖3-1熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第5頁。熱釋電紅外傳感器和熱電偶都是基于熱電效應(yīng)原理的熱電型紅外傳感器。不同的是熱釋電紅外傳感器的熱電系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱電偶，其內(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高達(dá)１０４ＭΩ，故引入的Ｎ溝道結(jié)型場效應(yīng)管應(yīng)接成共漏形式即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(jì)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(jìn)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(fù)極性的。

圖2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Ｄ端接電源正極，Ｇ端接電源負(fù)極，Ｓ端為信號輸出。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(bǔ)償。對于輻射至傳感器的紅外輻射，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０．２～２０μｍ。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?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第5頁。3.2紅外線傳感器的特點(diǎn)紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度，都能輻射紅外線。紅外線傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且有靈敏度高，響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。紅外線傳感器常用于無接觸溫度測量，氣體成分分析和無損探傷，在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。例如采用紅外線傳感器遠(yuǎn)距離測量人體表面溫度的熱像圖，可以發(fā)現(xiàn)溫度異常的部位，及時對疾病進(jìn)行診斷治療；利用人造衛(wèi)星上的紅外線傳感器對地球云層進(jìn)行監(jiān)視，可實(shí)現(xiàn)大范圍的天氣預(yù)報(bào)；采用紅外線傳感器可檢測飛機(jī)上正在運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的過熱情況等3.3PIR的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測元件，在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長為9--10um，而探測元件的波長靈敏度在0.2--20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7--10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長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人體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同不能抵消，經(jīng)信號處理而輸出電壓信號。3.4AT89C51單片機(jī)簡單概述3.4.1AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)AT89C51單片機(jī)是美國Atmel公司生產(chǎn)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）和128bytes的隨機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)大[3]。AT89C51單片機(jī)可提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。圖3為AT89C51單片機(jī)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(jì)算機(jī)的主要組成部分，其中包括CPU、存儲器、可編程I/O口、定時器/計(jì)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?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第6頁?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第6頁。振蕩器和時序OSC程序存儲器振蕩器和時序OSC程序存儲器4KBROM數(shù)據(jù)存儲器256BRAM/SFR定時器/計(jì)數(shù)器2×16AT89C51CPU64KB總線擴(kuò)展控制器可編程I/O可編程全雙工串行口內(nèi)中斷外中斷控制并行口串行通信圖3-2AT89C51功能方塊圖3.4.2AT89C51管腳說明ATMEL公司的AT89C51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝形式。AT89C51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫1時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址1時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第7頁。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第7頁。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時器0外部輸入）P3.5T1（記時器1外部輸入）P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許端的輸出電平用于鎖存地址的地址字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。PSEN：外部程序存儲器的選通信號端。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/VP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩器的輸出,如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，應(yīng)不接。基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第8頁?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第8頁。圖3-3AT89C51管腳4具體電路模塊設(shè)計(jì)4.1熱釋電紅外傳感器本設(shè)計(jì)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(jì)電路如圖5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(dāng)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4-1熱釋電紅外傳感器原理圖4.2放大電路的設(shè)計(jì)如圖6所示為最基本的放大電路，Vi是輸入電壓信號，Vo是輸出放大的電壓信號。圖4-2放大電路圖基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第9頁?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第9頁。4.3時鐘電路的設(shè)計(jì)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?yàn)橐粋€機(jī)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(jī)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(jī)器周期為1us。如圖7所示為時鐘電路。圖4-3時鐘電路圖4.4復(fù)位電路的設(shè)計(jì)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(jī)在時鐘電路工作以后,在RESET端持續(xù)給出2個機(jī)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12MHz時，則復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)不小于2us。本設(shè)計(jì)采用的是外部手動按鍵復(fù)位電路。如圖8示為復(fù)位電路。圖4-4復(fù)位電路圖4.5發(fā)光二極管報(bào)警電路的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第10頁。由4個發(fā)光二極管接上電阻后連上單片的RXD的引腳，外接VCC，當(dāng)單片機(jī)的RXD引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，起到報(bào)警作用[8]。圖9所示為發(fā)光二極管報(bào)警電路?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第10頁。圖4-5發(fā)光二極管報(bào)警電路圖4.6聲音報(bào)警電路的設(shè)計(jì)如下圖所示，用一個Speaker和三極管、電阻接到單片機(jī)的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報(bào)警電路，如圖10示為聲音報(bào)警電路。圖4-6聲音報(bào)警電路圖4.7電源的設(shè)計(jì)如下圖所示，P1為安全電源接口，VCC為正，VIN為負(fù)接地，當(dāng)系統(tǒng)供電，D1綠燈亮起，R為保護(hù)電阻。如圖11電源接口電路基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第11頁?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第11頁。圖4-7電源電路4.8系統(tǒng)硬件電路的總設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)見圖示，從以上的分析可知在本設(shè)計(jì)中要用到如下器件：AT89C51、熱釋電紅外傳感器、LED、按鍵、反相器74LS04、蜂鳴器等一些單片機(jī)外圍應(yīng)用電路，以及單片機(jī)的手工復(fù)位電路等。其中D1為電源工作指示燈，D2是正常工作指示燈，D3—D6是起報(bào)警指示作用，當(dāng)RXD腳被置低電平時，D3—D6亮紅燈開始報(bào)警，同樣，TXD腳置高電平時聲音報(bào)警電路開始工作。電路設(shè)有2個按鍵，S1鍵作為倒計(jì)時的暫停鍵,S2鍵作為作為電路復(fù)位鍵?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第12頁。圖4-8電路原理圖基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第12頁。第五章軟件的程序?qū)崿F(xiàn)5.1主程序工作流程圖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12所示；系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化聲光報(bào)警結(jié)束檢測外部有無信號輸入聲光報(bào)警是否持續(xù)10秒開始啟動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警是否還有檢測信號等待下次報(bào)警結(jié)束YNNYYN基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第13頁。圖4-9主程序工作流程圖基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第13頁。5.2中斷服務(wù)程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當(dāng)單片機(jī)檢測到外部熱釋電傳感器送來的脈沖信號后，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)動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警，報(bào)警持續(xù)10秒鐘后自動停止報(bào)警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報(bào)警從而使報(bào)警器進(jìn)入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報(bào)警的作用。手工按鍵停止報(bào)警中斷服務(wù)程序工作流程圖，如下圖13所示；中斷源發(fā)出中斷申請中斷源發(fā)出中斷申請關(guān)中斷、保護(hù)現(xiàn)場INTO端有輸入信號關(guān)閉報(bào)警恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖4-10中斷服務(wù)程序工作流程圖5.3軟件仿真將所編寫的程序用Keil軟件編譯，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。完成Proteus與KeilC的接口設(shè)置在Proteus中選擇Debug，UseRemoteDebugMonitor菜單項(xiàng)完成硬件電路的輸入。在KeilC中編寫應(yīng)用程序，并對程序進(jìn)行編譯，鏈接在Proteus中可以看到仿真頁面總結(jié)基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第14頁。本設(shè)計(jì)研究了一種基于單片機(jī)技術(shù)的無線智能防盜報(bào)警器。該防盜報(bào)警器通過以AT89C51單片機(jī)為工作處理器核心，外接熱釋電紅傳感器，它是一種新穎的被動式紅外探測器件，能夠以非接觸方式探測出人體發(fā)出的紅外輻射，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號輸出，同時能有效的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(dāng)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(jī)，作為單片機(jī)的外部觸發(fā)信號處理，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部軟件編程處理后，單片機(jī)輸出控制信號，驅(qū)動聲光報(bào)警電路開始報(bào)警。該報(bào)警器的最大特點(diǎn)就是使用戶能夠操作簡單、易懂、靈活；且安裝方便、智能性高、誤報(bào)率低。隨著現(xiàn)代人們安全意識的增強(qiáng)以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，相信報(bào)警器必將在更廣闊的領(lǐng)域得到更深層次的應(yīng)用?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第14頁。致謝時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)。人最寶貴的年華有幾個三年，在這里我度過了讓我真正成長成熟的三年，記得剛進(jìn)學(xué)校是我是多么的無助與陌生，三年的異地大學(xué)生活使我變的成熟，堅(jiān)強(qiáng)和獨(dú)立。感謝我的所有任課老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、認(rèn)真講解，他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。三年的大學(xué)生活中，它們不管在生活還是學(xué)習(xí)上都給我很大的幫助，讓我從靦腆的小男孩變成能獨(dú)立面對社會的畢業(yè)生。首先向跟隨我們?nèi)甑陌嘀魅巫T偉東老師致以最誠摯的感謝，他不僅是我的老師，更是我的益友，在我的三年大學(xué)生活中他不僅給予我們學(xué)習(xí)上的幫助還給我生活上很多幫助，鍛煉我的各方面能力，使我步入社會時能很快很好的融入。還要感謝的是在我平時學(xué)習(xí)中給我很大幫助的老師們，他們淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)，讓我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識，還教會了我如何做人，面對問題養(yǎng)成了沉著冷靜，努力解決。上班了，面對自己不熟悉的環(huán)境，我要適應(yīng)，上班了沒有很多的時間看書，更沒有多少時間來做畢業(yè)設(shè)計(jì)，在我現(xiàn)在做這個設(shè)計(jì)時，離我離開學(xué)校有半年多了，很多知識我們已經(jīng)忘掉了，在這里我要感謝李思政老師，在百忙之中抽出時間輔導(dǎo)我，幫助我做畢業(yè)設(shè)計(jì)輔導(dǎo)，使我節(jié)省和很多時間，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后要感謝的是我的父母，因他們的給予我才能在這校園里完成我的大學(xué)夢想，使我的人生閱歷提高，增長見識，提高了自己個方面的素質(zhì)和涵養(yǎng)。也要感謝我的同學(xué)。，因?yàn)槲覀儓F(tuán)結(jié)我們才能高效的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。在未來的日子里，我會更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報(bào)答他們！在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！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),2001.[2]宋文緒.傳感器與檢測技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2004.[3]余錫存.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.[4]唐桃波,陳玉林.基于AT89C51的智能無線安防報(bào)警器[J].電子設(shè)計(jì)應(yīng)用,2003,5(6):49～51.[5]李全利.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004.[6]薛均義,張彥斌.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2005.[7]徐愛鈞,彭秀華.單片機(jī)高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.[8]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M].北京:高等教育出版社,2004.基于單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第15頁?；趩纹瑱C(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)全文共20頁，當(dāng)前為第15頁。附錄一設(shè)計(jì)編程程序1.主程序清單如下：ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPPINT0ORG0200HMAIN:MOVIE,#81H;CPU開放中斷，INT0允許中斷SETBIT0;外部中斷為邊沿觸發(fā)方式MOVSP,#30H;指針入口地址SETBP3.0CLRP3.1MOVP1,#0FFH;使P1口全部置1MOVP2,#00H;P2口清零CLRP1.2LP:JNBP1.0,LA;監(jiān)測輸入信號，是否有輸入信號LA:ACALLDELAY;延時消抖JNBP1.0,ALARM;再次監(jiān)測輸入信號，若有輸入信號轉(zhuǎn)入報(bào)警子程序AJMPLPDELAY:MOVR1,0AAHLD2:MOVR2,0BBHLD1:NOPDJNZR2,LD1DJNZR1,LD2RETALARM:SETBP1.2;開始報(bào)警使運(yùn)行正常綠指示燈熄滅