紅外線報警系統(tǒng)

邵陽學院畢業(yè)設(shè)計(論文)PAGEPAGE1第1章緒論1.1課題背景隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們對其住宅的要求也越來越高，表現(xiàn)在不僅希望擁有舒適、溫馨的住所，而且對其安全性、智能性等方面也提出了更高的要求。然而經(jīng)濟的快速增長也帶來了相當大的負面社會效應，城鄉(xiāng)、區(qū)域收入差距進一步拉大，社會結(jié)構(gòu)、社會治安日趨復雜，社會矛盾開始凸顯。隨著流動人口迅速增加，盜竊、入室搶劫等刑事案件也呈現(xiàn)出了增長趨勢，并且危害越來越嚴重，人們越來越渴望有一個安全生活的空間，但是犯罪分子的作案手段越來越高明，他們甚至采用一些高科技的作案手段，使得以往那種依靠安裝防盜門窗、或靠人防的防范方式越來越不能滿足人們?nèi)粘７婪兜囊?；這時，傳統(tǒng)的家庭住宅顯然己經(jīng)遠遠不能滿足人們的需求。人們迫切需要一種智能型的家庭安全防范報警系統(tǒng)，能可靠的進行日常安全防范工作，及時發(fā)現(xiàn)各種險情并通知戶主，以便將險情消滅在萌芽狀態(tài)，這樣人們便可安心工作，同時也保證了居民的生命財產(chǎn)不受損失。于是有關(guān)家庭、辦公室和倉庫等處的安全防范和自動報警系統(tǒng)的開發(fā)研制日益被科研單位和生產(chǎn)廠家所重視，現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了各種名目繁多的報警裝置，但多由于可靠性較差、造價高或使用復雜而難于普及。而隨著電子通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，單片微機以其具有體積小、價格低、集成度高、性價比高等突出優(yōu)點已在工業(yè)控制、智能儀表、數(shù)控機床、數(shù)據(jù)采集以及各種家用電器等方面得到了廣泛應用。因此利用單片機和一些簡單的外圍器件來開發(fā)一種適合于家庭、倉庫、銀行等重要場所的低價位、運行可靠的多功能智能型安全防范報警系統(tǒng)，對室內(nèi)出現(xiàn)的入室盜竊事件自動發(fā)出報警信息并通知戶主進行及時處理已經(jīng)勢在行。1.2研究意義目前，國內(nèi)市場上的防盜報警系統(tǒng)大部分是國外品牌，國內(nèi)防盜報警產(chǎn)品廠商發(fā)展時間比較短，真正取得長足發(fā)展也是在2000年以后，特別是在2004年國內(nèi)有些廠商迅速成長，投資規(guī)模和企業(yè)規(guī)模都在迅速發(fā)展和擴大。但是與國外廠商相比還有很大差距?，F(xiàn)階段，大部分工程商安裝防盜報警產(chǎn)品時傾向于國外品牌，其中，安裝的國外產(chǎn)品主要來自美國、日本和韓國，這三個國家的產(chǎn)品占據(jù)我國報警市場的近80%的市場份額。這主要是因為，在產(chǎn)品供給市場上，絕大部分國外品牌來自美國和日韓，防盜報警產(chǎn)品在這些國家的發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品功能穩(wěn)定、性能完善，再加上進入我國是時間較早，所以在我國市場上占有相當大的份額。智能化住宅保安系統(tǒng)具有較高的自動化技術(shù)水平及完善的功能，安全性、可靠性高。每個住戶單元的防盜、防災報警裝置通過網(wǎng)絡系統(tǒng)與小區(qū)管理中心的監(jiān)控計算機連接起來，實現(xiàn)不問斷監(jiān)控。安防報警包括：門禁系統(tǒng)、紅外門磁報警、火災報警、煤氣泄漏報警、緊急求助、閉路電視監(jiān)控、周邊防越報警、對講防盜門系統(tǒng)等。第2章基礎(chǔ)知識介紹2.1AT89S51單片機概述AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。圖2.1為AT89S51單片機的基本組成功能方塊圖。有圖可見，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。外時鐘源外部事件計數(shù)時鐘電路程序存儲器4KBROM時鐘電路程序存儲器4KBROM數(shù)據(jù)存儲器256BRAM/SFR2×16位定時器/計數(shù)器AT89S51CPU64KB總線擴展控制器并行I/O串行口中斷控制系統(tǒng)圖2.1AT89S51功能方塊圖1.中央處理器（CPU）中央處理器是單片機最核心的部分，是單片機的大腦和心臟，具有運算和控制功能。AT89S51的CPU是一個字長為8位的中央處理單元，即它對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進行的。2.數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部RAM）芯片中共有256B的RAM單元，但其中后128個單元（80H-0FFH）被專用寄存器占用，能作為寄存器提供用戶使用的只是前128個單元（00-7FH），用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。因此常說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是指前128個單元，簡稱內(nèi)部RAM。3.程序存儲器（內(nèi)部ROM）芯片內(nèi)部有4KB的掩膜ROM，可用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格等，因此稱為程序存儲器，簡稱內(nèi)部ROM。4.定時器/計數(shù)器出于控制應用的需要，芯片內(nèi)部共有兩個16位的定時器/計數(shù)器以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對單片機進行控制。5.并行I/O口AT89S51共有4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3口），可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。6.串行口AT89S51有1個全雙工的可編程串行口，以實現(xiàn)單片機和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強，既可以作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可以作為同步移位寄存器使用。7.中斷控制系統(tǒng)AT89S51的中斷系統(tǒng)功能較強，可以滿足一般控制應用的需要。它共有5個中斷源：2個外部中斷源/INTO和/INT1；3個內(nèi)部中斷源，即2個定時/計數(shù)中斷，1個串行口中斷。8.時鐘電路AT89S51單片機芯片內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，系統(tǒng)允許的最高晶振頻率為12MHz。9.內(nèi)部總線上述部件只有通過內(nèi)部總線將其連接起來才能構(gòu)成一個完整的單片機系統(tǒng)?？偩€在圖中以帶箭頭的空心線表示。系統(tǒng)的地址信號、數(shù)據(jù)信號和控制信號分別通過系統(tǒng)的三大總線—地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線進行傳送，總線結(jié)構(gòu)減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。由上所述，AT89S51雖然是一塊芯片，但它包括了構(gòu)成計算機的基本部件，因此可以說它是一臺簡單的計算機。2.2管腳說明AT89S51是一種高效微控制器。采用40引腳雙列直插封裝（DIP）形式，如圖2.2所示。AT89S51單片機是高性能單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有不少引腳具有第二功能。圖2.2AT89S51引腳圖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FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，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口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，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，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。

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（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S51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）

P3.2/INT0（外部中斷0）

P3.3/INT1（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/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，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。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/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)。

/EA/VPP：當/EA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，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA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（VPP）。

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：來自反向振蕩器的輸出。2.3振蕩器特性（1）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應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。圖2.3振蕩電路圖（2）芯片擦除整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。

此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。2.4AT89S51單片機的工作周期單片機有了硬件和軟件就可以在控制器發(fā)出的控制信號作用下有條不紊地工作，控制信號必須定時發(fā)出，為了定時計算機內(nèi)部必須有一個準確的定時脈沖。這種定時脈沖是由晶體振蕩器產(chǎn)生的，并組成下面幾種工作周期，如圖2.4所示。圖2.4振蕩周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期振蕩周期：是指為單片機提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期。即由單片機的晶體振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖的周期。狀態(tài)周期：每個狀態(tài)周期為振蕩周期的2倍,是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。在一個狀態(tài)周期中有兩個時鐘脈沖，通常稱它為P1、P2。機器周期：一個機器周期包含6個狀態(tài)周期S1~S6,也就是12個振蕩周期。在一個機器周期內(nèi),CPU可以完成一個獨立的操作。指令周期：它是指CPU完成一條操作所需的全部時間?？刂撇考菃纹瑱C的神經(jīng)中樞，以主振頻率為基準（主振周期即為振蕩周期），控制器控制CPU的時序，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號，它將各個硬件環(huán)節(jié)組織在一起。一般情況下，算術(shù)邏輯操作發(fā)生在時相P1期間，而內(nèi)部寄存器之間的傳送發(fā)生在時相P2期間，這些內(nèi)部時鐘信號無法從外部觀察，故用XTAL2引腳振蕩信號作參考。2.5AT89S51單片機的工作過程和方式單片機工作過程遵循現(xiàn)代計算機的工作原理（馮·諾依曼原理），即程序存儲和程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運行中所需的數(shù)據(jù),通過一定的方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。程序控制是指計算機能自動地逐一取出程序中的指令，加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。單片機的工作方式有：復位、程序執(zhí)行、掉電保護和低功耗、編程、校驗與加密等方式。2.5.1復位方式通過某種方式,使單片機內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復位。復位方式是單片機的初始化操作。單片機除了正常的初始化外，當程序運行出錯或由于操作錯誤而使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需要按復位鍵重啟機器。MCS—51單片機復位后,程序計數(shù)器PC和特殊功能寄存器復位的狀態(tài)如圖2.5所示。復位不影響片內(nèi)RAM存放的內(nèi)容,而ALE在復位期間將輸出高電平。由圖2.5可以看出，復位后：(1)（PC）=0000H表示復位后程序的入口地址為0000H，即單片機復位后從0000H單元開始執(zhí)行程序；(2)（PSW）=00H，其中RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，表示復位后單片機選擇工作寄存器0組；(3)（SP）=07H表示復位后堆棧在片內(nèi)RAM的08H單元處建立；(4)P0口～P3口鎖存器為全1狀態(tài)，說明復位后這些并行接口可以直接作輸入口，無須向端口寫1。定時器/計數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)等特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)對各功能部件工作狀態(tài)的影響。能部件工作狀態(tài)的影響。圖2.5PC與SFR復位狀態(tài)表單片機在時鐘電路工作以后,在RST/VPD端持續(xù)給出2個機器周期的高電平時就可以完成復位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續(xù)時間應不小于2us。復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位以及“看門狗”復位三種類型。前兩種見圖2.6所示?！翱撮T狗”電路則是一種集成有單片機的電源監(jiān)測、按鍵復位以及對程序運行進行監(jiān)控，防止程序“跑飛”而出現(xiàn)死機而設(shè)計的電路。圖2.6（a）上電復位電路;（b）上電/外部復位電路2.5.2程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式。由于復位后PC=0000H，因此程序執(zhí)行總是從地址0000H開始，為此就得在0000H處開始的存儲單元安放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便跳轉(zhuǎn)到實際程序的入口去執(zhí)行。2.5.3待機方式待機方式也稱空閑方式，是一種節(jié)電工作方式。在待機工作方式中，振蕩器保持工作，時鐘脈沖繼續(xù)輸出到中斷、串行口、定時器等功能部件，使它們繼續(xù)工作，但時鐘脈沖不再送到CPU，因而CPU停止工作。2.5.4掉電方式掉電方式，也被稱為停機方式。在掉電方式中，振蕩器工作停止，單片機內(nèi)部所有功能部件停止工作。它同樣是一種為降低功耗而設(shè)計的節(jié)電工作方式。待機方式和掉電方式都是為了進一步降低功耗而設(shè)計的節(jié)電工作方式，它們特別適合于電源功耗要求很低的應用場合。這類系統(tǒng)往往是直流供電或停電時依靠備用電源供電，以維持系統(tǒng)的持續(xù)工作。CHMOS型單片機的節(jié)電方式是由特殊功能寄存器PCON控制，其具體使用可參考相關(guān)書籍和手冊?？臻e和掉電模式外部引腳狀態(tài)如下圖2.7所示：圖2.7空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)2.5.5.編程和校驗方式對于內(nèi)部集成有EPROM可以進入編程或校驗方式。（1）內(nèi)部EPROM編程編程時，時鐘頻率應定在3-6MHz的范圍內(nèi)，其余各有關(guān)引腳的接法和用法如下：P1口和P2口的P2.0~P2.3為EPROM的4k地址輸入，P1為8位地址；P2.4~P2.6以及PSEN應為低電平；P0口為編程數(shù)據(jù)輸入；P2.7和RST應為高電平；RST的高電平可為2.5V，其余的都以TTL的高低電平為準；EA/VPP端加+21V的編程脈沖，此電壓要求穩(wěn)定，不能大于21.5V，否則會損壞EPROM在出現(xiàn)正脈沖期間，ALE/PROG端加上50ms的負脈，完成一次寫入。（2）EPROM程序校驗在程序的保險位未設(shè)置前，無論在寫入的當時或?qū)懭胍院?，均可將片上程序存貯器的內(nèi)容讀出進行檢驗，在讀出時，除P2.7腳保持為TTL低電平之外，其他引腳與寫入EPROM的連接方式相同。要讀出的程序存貯器單元地址由P1口和P2口的P2.0~P2.3送入，P2口的其他引腳及保持低電平，ALE、EA和RST接高電平，檢驗的單元內(nèi)容由P0口送出。在檢驗操作時，需在P0的各位外部加上電阻10k?。（3）程序存貯器的保險位AT89S51內(nèi)部有一個保險位，亦稱保密位，一旦將該位寫入便建立了保險，就可禁止任何外部方法對片內(nèi)程序存貯器進行讀寫。將保險位寫入以建立保險位的過程與正常寫入的過程相似，僅只P2.6腳要加TTL高電平而不是像正常寫入時加低電平，而P0、P1和P2的P2.0~P2.3的狀態(tài)隨意，加上編程脈沖后就可使保險位寫入。保險位一旦寫入，內(nèi)部程序存貯器便不能再被寫入和讀出校驗，而且也不能執(zhí)行外部存貯器的程序。只有將EPROM全部擦除時，保險位才能被一起擦除，也才可以再次寫入。通過以上對單片機硬件系統(tǒng)的簡單介紹，應該已經(jīng)掌握了單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作的原理和過程，但是單片機要實現(xiàn)它的強大控制功能特性，只有硬件是不能工作的，還必須依靠它的指令才能發(fā)揮單片機的強大作用。下面介紹單片機的指令系統(tǒng)。2.6熱釋電紅外線傳感器簡介熱釋電紅外線傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元件，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)化成電壓信號輸出。將這個電壓信號加以放大，便可驅(qū)動各種控制電路，如作電源開關(guān)控制、防盜防火報警、自動檢測等。熱釋電紅外線傳感器應用電路如下：為了探測移動人體,通常使用雙元件型熱釋電紅外傳感器,在這種傳感器內(nèi)部,兩個敏感元件反相連接,當人體靜止時兩元件極化程度相同,互相抵消。但人體移動時,兩元件極化程度不同,凈輸出電壓不為0,從而達到了探測移動人體的目的。2.6.1PIR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)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm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)的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10-20米范圍內(nèi)人的行動。

菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光學原理，在探測器前方產(chǎn)生一個交替變化的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”，以提高它的探測接收靈敏度。當有人從透鏡前走過時，人體發(fā)出的紅外線就不斷地交替從“盲區(qū)”進入“高靈敏區(qū)”，這樣就使接收到的紅外信號以忽強忽弱的脈沖形式輸入，從而強其能量幅度。

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。在該探測技術(shù)中，所謂“被動”是指探測器本身不發(fā)出任何形式的能量，只是靠接收自然界能量或能量變化來完成探測目的。被動紅外報警器的特點是能夠響應入侵者在所防范區(qū)域內(nèi)移動時所引起的紅外輻射變化，并能使監(jiān)控報警器產(chǎn)生報警信號，從而完成報警功能。2.6.2PIR結(jié)構(gòu)特性及安裝圖１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。當人體輻射的紅外線通過菲涅爾透鏡被聚焦在熱釋電紅外傳感器的探測元上時，電路中的傳感器將輸出電壓信號，然后使該信號通過一個由C1、C2、R1、R2組成的帶通濾波器，該濾波器的上限截止頻率為16Hz，下限截止頻率為0.16Hz。由于熱釋電紅外傳感器輸出的探測信號電壓十分微弱（通常僅有１mV左右），而且是一個變化的信號，同時菲涅爾透鏡的作用又使輸出信號電壓呈脈沖形式（脈沖電壓的頻率由被測物體的移動速度決定，通常為0.1-10Hz左右），所以應對熱釋紅外傳感器輸出的電壓信號進行放大。本設(shè)計運用集成運算放大器LM324來進行兩級放大，以使其獲得足夠的增益。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2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)過場效應管FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過三極管Q2的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。第3章方案設(shè)計及論證3.1總體方案設(shè)計與論證方案一：利用模擬電子電路構(gòu)成被動紅外線感應報警器。系統(tǒng)主要有紅外線傳感器、信號放大電路、電壓比較器、開機延時、音響報警延時和12V電源電路組成。組成框圖如下：延時電路比較電路延時電路比較電路放大電路報警傳感器模式選擇開機延時電源模式選擇開機延時電源聲光報警方案二：本方案包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分，處理器采用51系列單片機AT89S52。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、比較電路送至門限開關(guān)，打開門限閥門送出TTL電平至AT89S52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)備完成相應動作。當報警延遲10s一段時間后自動解除，也可人工手動解除報警信號，當警情消除后復位電路使系統(tǒng)復位，本方案有白天黑夜工作模式，有退出延時功能，除了有聲光報警信號外，還具有報警次數(shù)計數(shù)等功能。組成框圖如下：CPUAT89S51復位電路信號檢測電路LED數(shù)字顯示報警執(zhí)行電路LED發(fā)光顯示放大驅(qū)動驅(qū)動驅(qū)動選定方案：方案一的模電式紅外線報警器的硬件電路相比于方案二較為復雜，元件多，不易實現(xiàn)。由于是系統(tǒng)要求有節(jié)能，抗干擾性強的特點，并且要在電路元件和模塊的選擇上盡量采用通用、經(jīng)濟的元器件，避免采用大規(guī)模的集成電路來設(shè)計電路，而且方案二操作性強，能隨時修改程序以改變功能，綜上所述，選擇方案二。3.2具體電路模塊設(shè)計3.2.1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3.1熱釋電紅外傳感器原理圖3.2.3復位電路的設(shè)計復位方法一般有上電自動復位和外部按鍵手動復位，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位操作。例如使用晶振頻率為12MHz時，則復位信號持續(xù)時間應不小于2us。本設(shè)計采用的是外部手動按鍵復位電路。如圖3.2示為復位電路。圖3.2復位電路圖3.2.4發(fā)光二極管報警電路的設(shè)計由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，當單片機的RXD引腳被置低電平后，發(fā)光二極管被點亮，起到報警作用。圖3.3所示為發(fā)光二極管報警電路。圖3.3發(fā)光二極管報警電路圖3.2.5聲音報警電路的設(shè)計如下圖所示，用一個sounder和三極管、電阻接到單片機的TXD引腳上，構(gòu)成聲音報警電路，如圖3.4示為聲音報警電路。圖3.4聲音報警電路圖3.2.6數(shù)碼顯示模塊的設(shè)計如下圖所示，該模塊由共陽七段數(shù)碼管接到單片機P2接口組成。如圖3.5為數(shù)碼顯示電路。圖3.5數(shù)碼顯示電路3.4軟件的程序?qū)崿F(xiàn)3.4.1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3.6所示：系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化聲光報警結(jié)束檢測外部有無信號輸入聲光報警是否持續(xù)10秒開始啟動聲光報警電路開始報警是否還有檢測信號等待下次報警結(jié)束YNNYYN圖3.6主程序工作流程圖3.4.2中斷服務程序工作流程圖本主程序?qū)崿F(xiàn)的功能是：當單片機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)過單片機內(nèi)部程序處理后，驅(qū)動聲光報警電路開始報警，報警持續(xù)10秒鐘后自動停止報警,然后程序開始循環(huán)工作，檢測是否還有下次觸發(fā)信號，等待報警從而使報警器進入連續(xù)工作狀態(tài)。同時，利用中斷方式可以實現(xiàn)報警持續(xù)時間未到10秒時，用手工按鍵停止的聲光報警的作用。手工按鍵停止報警中斷服務程序工作流程圖，如下圖3.7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、保護現(xiàn)場INTO端有輸入信號關(guān)閉報警恢復現(xiàn)場、開中斷中斷返回圖3.7中斷服務程序工作流程圖第4章軟件仿真4.1系統(tǒng)仿真原理圖本設(shè)計通過利用Proteus仿真，將所編寫的程序用Keil軟件編譯，所仿真原理圖4.1所示。圖4.1系統(tǒng)仿真原理圖4.2仿真測試結(jié)果如圖4.2所以，系統(tǒng)啟動后正常工作情況，綠燈亮，表明系統(tǒng)正常工作。圖4.2系統(tǒng)啟動正常工作如圖4.3所以，當系統(tǒng)第一次接受到信號時，數(shù)碼顯示為1次，警報燈快速閃爍，同時蜂鳴器發(fā)出警報聲。圖4.3系統(tǒng)第一次接收到信號如圖4.4所示，系統(tǒng)第一次報警結(jié)束后，警報燈滅，指示燈由滅變綠。圖4.4系統(tǒng)第一次報警結(jié)束如圖4.5所示，系統(tǒng)第二次接受到信號，數(shù)碼顯示為2次，警報燈快速閃爍，同時蜂鳴器發(fā)出警報聲。圖4.5系統(tǒng)第二次接收到信號結(jié)論本設(shè)計采用KeilC51開發(fā)系統(tǒng)，完成了程序模塊規(guī)劃及各個模塊的設(shè)計與編程，實現(xiàn)了對信號處理過程的編程和調(diào)試。它具有電路簡單、功能齊全、性能齊全、性價比高等特點，是一種經(jīng)濟、實用的家庭防盜報警系統(tǒng)。本論文完成了軟硬件主要功能模塊的設(shè)計，為進一步設(shè)計開發(fā)及功能擴展打下了良好的基礎(chǔ)。整個系統(tǒng)主要由AT89S51芯片、熱釋電傳感器、聲光報警、鍵控組成。性能好，工作穩(wěn)定，非常適合防盜報警領(lǐng)域！由于時間關(guān)系和水平有限，設(shè)計中存在著一些缺陷和不足，還有待于在今后的進一步設(shè)計過程中不斷完善。當然紅外線報警系統(tǒng)的開發(fā)是一個實踐應用性很強的課題，要使其產(chǎn)品化，能夠經(jīng)受住實際應用的嚴格考驗，還要進行許多深入細致的工作。而且隨著科技水平的不斷提高，對智能住宅小區(qū)的智能管理系統(tǒng)必然會有不斷增長的要求。為了提高靈敏度，減少誤報率，可以采用攝像頭作為探測頭，將采集到的信號進行圖像處理及判斷后再決定是否報警。如果系統(tǒng)接收到報警信號后，保安人員可以通過查詢報警記錄來確定是否真有人經(jīng)過。隨著人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，智能住宅小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)的功能也將日趨完善。在新的產(chǎn)品化的管理系統(tǒng)中，人們將會越來越多的體驗到現(xiàn)代生活的氣息。參考文獻[1]任杰．基于彩信的無線紅外防盜報警系統(tǒng)的硬件設(shè)計[D]．河北工業(yè)大學，2007．4-6．[2]胡敏強．智能防盜報警主機的研制[D]．廣東工業(yè)大學,2009．12-13．[3]李雪梅．熱釋紅外無線報警器[J]．山東紡織經(jīng)濟，2006(6):77-78．[4]徐甲強，張全法，范福玲．傳感器技術(shù)（下冊）[M]．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004．1-10.[5]張麗，樊文生．單片機應用系統(tǒng)的軟件抗干擾策略[J]．通信技術(shù)，2008，48(1):125-126．[6]許進雄．無線防盜報警——探照燈自動/手動控制器的制作[J]．實用電子制作，2007(4):17．[7]譚克俊,欒秀珍,房麗萍,范勁玻.基于單片機的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)鍵盤及報警控制卡設(shè)計[J].電子技術(shù).2004:80-81．[8]魯青膠.新穎實用的紅外探測防盜報警器[J].電子技術(shù)，1994:78-80．[9]史紀元，黃忠義．無線防盜報警系統(t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謝

首先，我要感謝我的導師周建華，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣，給了起到了指明燈的作用；他們循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，讓我很快就感受到了設(shè)計的快樂并融入其中。其次我要感謝同組同學對我的幫助和指點，沒有他們的幫助和提供資料，沒有他們的鼓勵和加油，這次畢業(yè)設(shè)計就不會如此的順利進行。

此次畢業(yè)設(shè)計歷時三個月，是我大學學習中遇到過的時段最長、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計相當如是把以前的小課程設(shè)計綜合在一起的過程，只要把握住每個小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強邏輯，那么這次的任務也就不難了。我此次的任務是做一個項目的招標文件。雖說老師說的話讓此次的畢業(yè)設(shè)計看起來不是那么的可怕，但是當我真的開始著手時，還的確是困難重重。

俗話說的好，“磨刀不誤砍柴工”，當每次遇到不懂得問題時，我都會第一時間記在本子上面，然后等答疑的時候問兩位老師，老師對于我提出來的問題都一一解答，從來都不會因為我的問題稍過簡單加以責備，而是一再的告誡我做設(shè)計該注意的地方，從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持，他們真正起到了“傳道授業(yè)解惑疑”的作用，讓人油然而生的敬佩。除此之外，我們組和老師還有另外兩個交流途徑：打電話和上網(wǎng)，為此老師還特意建立一個群，以便大家第一時間接收到畢業(yè)設(shè)計的最新消息和資料，每次大家都在群不亦樂乎的討論著畢業(yè)設(shè)計的事情。在論文即將完成之際，