《基于單片機的紅外報警器的探究與設計》10000字

-38-基于單片機的紅外報警器的研究與設計目錄TOC\o"1-2"\h\u21017基于單片機的紅外報警器的研究與設計 132714摘要 15342引言 218328第1章緒論 2133661.1課題研究意義與目的 240751.2熱釋電紅外報警器的發(fā)展現(xiàn)狀 2185121.3發(fā)展趨勢 3276511.4本文的結構安排 330175第2章系統(tǒng)硬件方案選擇 3230462.1硬件方案的選擇 426652.2系統(tǒng)總體方案 57021第3章系統(tǒng)硬件電路設計 660903.1STC89C51單片機系統(tǒng)設計 647743.2數(shù)碼管顯示電路設計 1060573.3HC-SR501人體熱釋傳感器原理介紹 1160233.4蜂鳴器電路的設計 12235913.5獨立按鍵電路的設計、 12119783.6原理圖繪制軟件的介紹 13199123.7系統(tǒng)硬件測試 13717第4章系統(tǒng)軟件部分設計 13270584.1軟件開發(fā)環(huán)境的介紹 13121164.2主函數(shù)的設計 1427984.3按鍵處理函數(shù)的設計 1424657第5章系統(tǒng)的仿真分析 167813結論與展望 191026參考文獻 19摘要科學技術發(fā)展迅猛，電子行業(yè)的地位突飛猛進，琳瑯滿目的電子產品普及了社會的各個領域。在人們生活范圍，智能的電子產品已經(jīng)非常普及了?？茖W技術的飛速發(fā)展提高了生產力，伴隨著人口增加，住宅小區(qū)增多，人們對于生活質量也有了高要求。紅外報警器發(fā)揮著越來越重要的意義。本文的核心部件是STC89C51單片機，通過熱釋傳感器，然后控制蜂鳴器和LED報警。系統(tǒng)總共三個模式：緊急報警模式、檢測報警模式和撤銷報警模式。緊急報警模式：發(fā)生了緊急報警的情況系統(tǒng)會立即處理，不需要檢測是否有人經(jīng)過；檢測報警模式：根據(jù)檢測是否生物接近，系統(tǒng)判斷是否需要報警，沒有生物接近，則不會報警；撤銷報警模式：系統(tǒng)是否檢測到生物接近，都不會報警。關鍵詞：紅外熱釋傳感器；STC89C51；防盜報警；引言改革開放以來，國家非常重視科技的發(fā)展，科技水平也隨之高速發(fā)展，收入水平直線上升，人們生活質量顯著提高，對生活的要求的也有了較高的要求。由吃飽穿暖到高品質的生活，例如對安全方面的問題越來越重視了，在許多小區(qū)已經(jīng)安裝了智能報警系統(tǒng)。紅外報警器價格也比較低廉,使用方便，因此被廣泛應用。作為一名大學生，出于自己的專業(yè)與興趣，觀察到在居民區(qū)，建筑物或者學校，紅外報警器得到了很廣泛的應用。紅外報警器的優(yōu)勢很多，控制范圍很廣，原理簡單，不需要麻煩的設備（紅外線發(fā)射源）還有就是很靈敏同時也具備一定的隱蔽性，對周圍環(huán)境具有很強的抗干擾能力，可以更好的保證人們的安全。紅外報警器在人們日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。近二十年以來，時代日新月異，單片機、探測器、移動通信和傳感器技術等持續(xù)飛速發(fā)展，紅外報警器的技術也越來越先進，需求推動進步，由此也可以看出人們對于紅外報警器的需求逐漸增大。通過閱讀書籍和自己的思考，我意識到未來的發(fā)展趨勢將會趨于高實時性、高精度、低功耗且體積適宜的系統(tǒng)會逐漸應用到各大領域。從發(fā)展空間上來說，不少有先見之明的大企業(yè)已經(jīng)注意到了這匹“黑馬”，投入了很多精力和成本培養(yǎng)相關的人才。通過本次設計完成對報警器的一種創(chuàng)新，采用了模塊化的思路，條理更加清晰。不僅具有普通報警器的作用，也因其加入了單片機模塊，使得報警器更加先進，敏銳和智能。下面從本次設計的整體思路及如何利用模塊化思想設計其各個模塊等方面進行說明。第1章緒論1.1課題研究意義與目的改革開放以來，希望自己的生活質量提高，比如周圍環(huán)境的隱蔽性和安全性。尤其是家庭安全方面,避免盜賊和小偷等不速之客，許多居民區(qū)為了人們的安全安裝了報警系統(tǒng),提高了幸福感和安全感,大大提高了整個區(qū)的安全,保證了居民的生命財產安全。紅外報警器價格也比較低,非常適合現(xiàn)在人們的需要。目前關于信息技術方面的不斷發(fā)展,人們的日常生活中越來越離不開報警器了。在學校，居民區(qū)，人們越來越重視自己和家人的安全問題，把安全當做生活的重中之重。眾所周知，人們安全的問題永遠不容小覷，男女老少都應該重視起來。通過查找資料和考慮到設計的實用性，我在眾多課題中選擇了紅外報警器，我想幫助人們解決日常生活的安全問題。本研究致力于幫助人們日常生活的安全問題，因為有越來越多的人重視安全問題，看似無用的報警器也會在關鍵時刻發(fā)揮作用，給人們提供了很強的安全感。安全感代表著幸福感，優(yōu)質的報警器能讓人增強幸福感，使社會更加和諧，人民安居樂業(yè)。1.2熱釋電紅外報警器的發(fā)展現(xiàn)狀當今社會報警器根據(jù)功能主要分為兩類：（1）用于周圍環(huán)境的監(jiān)控。檢測周圍是否存在異樣和危險，更加全面的保障大家的安全。（2）用于防盜，人們目前非常重視財產安全問題，大街小巷都布滿了監(jiān)控。監(jiān)控報警器是現(xiàn)代防盜報警器的熱門。原理是利用圖像傳輸技術，再利用傳感器，每當生物進入感應區(qū)時，報警器就會開始報警。通常情況下，傳統(tǒng)檢測方法會存在視覺死角，以致于造成誤報。改革開放以來，科技飛速發(fā)展，傳感器發(fā)生了巨大變化，也讓人們的生活變得更加方便。1.3發(fā)展趨勢介于目前防盜報警器的基礎元件是傳感器，因此我們從傳感器的發(fā)展情況開始介紹，更有利于大家熟悉紅外報警器。很多先進的國防技術核心都是傳感器技術，許多國家為了自身的安全和發(fā)展，需求決定發(fā)展，因此基于傳感器技術的防盜報警系統(tǒng)也得到了高速發(fā)展。家居防盜報警器是由紅外人體感應模塊和單片機組成。感應部分是用探頭實現(xiàn)的，根據(jù)不同探頭的功能不同，所以可以實現(xiàn)多功能報警，所以無論是哪種類型的報警器，其基本工作原理是將探測到的信號，先放大（利用放大電路），再通過控制電路判斷是否屬于異常，最后發(fā)出報警信號（報警電路）。時代飛速發(fā)展，隨著各類技術不斷發(fā)展的情況下，信息技術特別突出，紅外報警器的方法和技術也越來越先進，老式報警器之所以逐漸被淘汰是因為老式的防盜報警器無法滿足現(xiàn)代的要求，極其被損壞，不能滿足人們的需求。主要原因是內部沒有控制器作用，缺少主心骨，所以達不到想要的效果，并且也不利于使用。通過查找資料和分析目前形勢，未來的發(fā)展趨勢將是各類高實時性、高精度、低功耗、節(jié)能且體積適宜的報警器系統(tǒng)。本章節(jié)主要介紹系統(tǒng)所用到的器件的選擇與對比，根據(jù)一系列的綜合比較考慮選擇出最適合本設計的方案。1.4本文的結構安排第1章緒論。主要闡述了課題的研究意義與目的、發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢幫助讀者更好的了解本設計的目的。第2章系統(tǒng)硬件方案選擇。主要介紹了常見的幾種方案，結合實際需求分析利弊，最終選擇出最適合本設計的方案。第3章系統(tǒng)硬件電路設計。主要介紹了各個部分（基本元件和部分電路）的結構和原理以及繪圖、硬件測試。第4章系統(tǒng)軟件部分設計。主要介紹了代碼編寫的主要思路。第5章系統(tǒng)的仿真分析。主要介紹了如何用仿真軟件模擬本設計，幫助讀者更直觀的了解到本設計。第2章系統(tǒng)硬件方案選擇本章節(jié)主要介紹系統(tǒng)所用到的器件的選擇與對比，根據(jù)一系列的綜合比較考慮選擇出最適合本設計的方案。2.1硬件方案的選擇在硬件電路的搭建之前必須確定設計的方案，我們通過分析各個模塊的優(yōu)缺點，同時結合對于設計的要求，選擇出最適合本設計的方案，并盡可能的發(fā)揮出器件的功效。2.1.1主控芯片的選擇方案一:采用STC89C51單片機作為主控芯片。而且其功能比較特殊,不同于普通的單片機,比如該芯片需要使用的時候可以直接利用內部的存儲,而不是在需要在外接存儲芯片。方案二:主控芯片選用MSP430單片機，是一種混合信號處理器，將不同模塊綜合在一起開發(fā)難度比較大，使用成本太高，所以在本方案中不宜采用。綜合上述的描述,出于對成本和難易程度的考慮最終決定采用STC89C51單片機作為主控芯片。2.1.2顯示器件的選擇液晶是近年以來一種使用廣泛的高分子材料，因為其優(yōu)良的特性，多用于各種顯示器。方案一：LED數(shù)碼管，成本適中，用于顯示數(shù)字或者簡單的字母，采用LED動態(tài)掃描顯示的方法但是采用動態(tài)掃描法與單片機連接時，可能占用CPU的I/O口較多，還有一個很明顯的缺點就是，容易焊接錯誤方案二：采用LCD1602液晶顯示屏，這款液晶顯示屏功能強大，尤其是顯示功能，可以同時顯示多個字符，可以顯示的種類也非常多。，例如數(shù)字、字母、符號、或者自定義字符。通常采用并行傳輸或者串行傳輸模式，模式簡單控制起來也方便。方案三：采用LCD12864液晶顯示屏?？梢岳迷撃K的接口方式使用起來非常靈活的特點，適合初學者，該操作指令簡單，方便，其顯示分辨率很高為128×64。還有一個顯著特點是該顯示屏低電壓低功耗，非常節(jié)約能源。雖然LCD12864液晶功能很強大，但是造成了顯示空間的浪費，導致成本過高。根據(jù)綜合比較，所以選擇一位數(shù)碼管進行顯示比較合理。2.1.3報警模塊的選擇蜂鳴器分為兩種結構：有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。這里的“源”指的是振蕩源而不是電源，也就是說有源的類型內部是自帶振蕩源。無論哪種類型，我們可以通過編寫程序用單片機控制它發(fā)出不同的聲音（驅動方波的頻率決定了）。方案一：有源蜂鳴器。有源蜂鳴器工作采用的信號是直流電，原理比較簡單。因為蜂鳴器內部含有簡單的振蕩電路，所以有源的往往比無源的成本要高，一通電就會叫，可以將恒定的直流電轉化成脈沖信號，但是很少使用到。方案二：無源蜂鳴器。無源蜂鳴器是沒有內部驅動電路，直接通直流驅動，無法鳴叫。特殊頻率的方波是無源蜂鳴器工作的理想信號，要求很高，對于使用者來說，不是很方便，會突發(fā)情況導致無法發(fā)聲，不利于本設計。經(jīng)過比較，最后選取的是比較穩(wěn)定的有源蜂鳴器。2.2系統(tǒng)總體方案通過上述介紹，我們采用的主控芯片是STC89C51，利用人體熱釋傳感器檢測，當有人接近，并將接入單片機I/O口進行檢測，系統(tǒng)還設立了設立三個獨立按鍵作為輸入器件，可以通過按鍵可以進行切換三種工作模式。此外還利用了一位數(shù)碼管進行提示當前的工作模式。本設計的具體的系統(tǒng)方案如下圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)方案

第3章系統(tǒng)硬件電路設計本章節(jié)主要介紹本設計中各個部分電路的設計原理。我們可以通過了解各個模塊的功能進一步了解其工作原理以及在設計中發(fā)揮了哪些作用。3.1STC89C51單片機系統(tǒng)設計3.1.1STC89C51的概述STC89C51芯片作為一款主流單片機，是一種用編程程序控制的微型處理器。單片機不能單獨使用，具有特殊的功能，依靠數(shù)字或者模擬器件才能實現(xiàn)。離開了程序就是離開了靈魂，毫無用處?！癝TC”代表的是公司名稱、“C”表面是CMOS產品、“8”代表內核芯片、“9”代表內部存儲器的種類、“5”表示固定不變、“1”代表存儲空間的大小、后面的“C”代表使用的溫度范圍。在其內部包含一個位數(shù)比較高的CPU，是8位的。其中分為控制單元和運算單元兩大部分，VCC與VSS分別接+5V電源和地，分別在芯片的對角線兩端。一方面作用是因為引腳彼此之間離得很近，長時間工作可能會損壞，造成危險。另一方面內部資源緊張，若不能合理的分配資源，系統(tǒng)就會變得的不協(xié)調，效率降低，會產生很多不必要的干擾。3.1.2STC89C51的引腳說明無論是芯片還是單片機，表面有凹下去的小坑，或者用顏色標識的小標記，這就是單片機的引腳。我們要務必注意引腳的標記，若焊接錯誤則單片機不能正常工作，強記這些引腳的作用是沒用的，使用起來還是很生疏。先找到單片機的第一引腳，在左邊一個白色小三角，逆時針數(shù)下去，依次為2，3，…，40。按照功能類別可以分為4種：電源和時鐘、編程控制和I/O引腳。在了解每個引腳含義時，我們也要學會如何在實物上區(qū)分引腳序號，畢竟單片機非常注重實踐。P0、P1、P2、P3是用來控制的引腳，這些引腳可以單獨位控制，也可以對某一位的IO口同時進行控制。在控制的時候，無需定義使用非常方便，而且在賦值的時候IO口會自動轉變?yōu)檩敵?，給讀取時IO口會自動轉變成輸入。引腳的作用如下表3-1所示。表3-1STC89C51單片機引腳功能對照表引腳引腳名稱對應功能與作用1~8引腳P1.0~P1.7（P1）準雙向口，可以獨立控制每個口，內電路有上拉，所以可以提供電流，電流不大，但足以點亮LED。輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存。9引腳RST復位信號輸入端，單片機復位引腳10-17引腳P3.0~P3.7（P3）可以具有第二功能，比較強大，第一功能就是普通的接口。18引腳XTAL2內部時鐘電路的輸入、反向振蕩放大器的輸入口19引腳XTAL1反向振蕩器的輸出20引腳GND接地21~28引腳P2.0~P2.7（P2）位準雙向I/O口，與地址總線(高8位)復用，可驅動4個LS型TTL負載29引腳PSEN讀外部程序存儲器的選通信號?？梢则寗?個LS型TTL負載。30引腳ALE未涉及31引腳EA/VPP我們設計中直接該引腳截至VCC讓其處于一直高電平的狀態(tài)。讓其工作在內部程序存儲器。單片機的執(zhí)行指令：根據(jù)引腳的電平高低。高電平時，單片機讀取內部程序存儲器。低電平時，直接讀取外部ROM。32~39引腳P0.7~0.0(P0)沒有上拉電阻，不能正常的輸入電平。單片機的P0口是懸空的，由于內部電路原因，P0在芯片上電時，并不會被拉到高電位。也不會拉到低電位，會成為高阻的狀態(tài)。所以要使用它，就需要接上拉電阻。40引腳VCC單片機電源4.5~5.5V正極STC89C51單片機P3口第二功能對照表如下表3-2所示。表3-2STC89C51單片機P3口第二功能對照表引腳引腳名稱對應的功能作用10RXD串行數(shù)據(jù)輸入口11TXD串行數(shù)據(jù)輸出口12INT0外部中斷013INT1外部中斷114T0定時器/計數(shù)器0外部輸入15T1定時器/計數(shù)器1外部輸入16WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖17RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖3.1.3STC89C51單片機的最小系統(tǒng)通俗的來說，用最少的元器件組成單片機，但是能讓單片機正常工作起來的，下面介紹最小系統(tǒng)的原理和組成。內部RAM的應用，是存放隨機變量的數(shù)據(jù)空間，51單片機默認的RAM較小，只有128B。對于一個編程來說，RAM越大，編程過程就會越來越順利，程序寫起來會得心應手。第一部分是電源，它使系統(tǒng)正常運作，為其提供能源，是任何一個電子產品的命脈，對任何一個電子元件來說都非常重要。在本設計中，由于51單片機的工作電壓比較小，在4.5~5.5V之間。所以在本設計中我們采用了日常生活中常見的USB電源線或者5V的移動電源給系統(tǒng)進行供電，就能使其正常工作。第二部分是晶振電路，晶振電路是最小系統(tǒng)中的時鐘電路，對于機器來說也要有一個標準去衡量每條指令的間隔時間，這就是時間基準。一個時間基準可以實現(xiàn)單片機的程序的基本功能。而晶振電路主要作用就是用來提供這個時間基準的。XTAL1和XTAL2引腳是外接時鐘引腳，1接地，2輸入。在本實驗套件中采用的12M的石英晶振。我們在選擇晶振種類時，先考慮需求和成本，根據(jù)材料不同，選擇的電容大小也不同。圖3-1晶振電路第三部分是復位電路。復位電路的基本功能是:當單片機獲得電源時，它進入初始狀態(tài)工作。它是一種常用的電路裝置，用于將電路恢復到初始狀態(tài)。其工作原理與計算器相似，但啟動原理和方法不同。復位電路組成元件比較簡單，大多只有電阻和電容的組合才能完成，然后還有一個用三極管等復雜點的程序。在微機系統(tǒng)中復位電路是保證電路的穩(wěn)定可靠運行必不可少的一部分。復位電路的第一個功能是通電復位。由于微型電路是一種時序數(shù)字電路，需要一個穩(wěn)定的時鐘信號。因此，當電源通電時，只有當VCC處于特定值，晶體振蕩器工作穩(wěn)定時，將消除復位信號才，微型計算機電路才能開始正常工作。通常復位電路分為:上電自動復位和開關復位。復位電路的目的就是在瞬時時刻提供一個與正常工作狀態(tài)下相反的電平。電容電壓的特性是不能突變的原理，將電容與電阻串聯(lián)，上電時刻，電容沒有充電，兩端電壓為零，此時電源不斷的給電容充電，直至電容兩端電壓達到電源電壓，電路才能進入正常工作狀態(tài)。圖3-2

中當復位按鍵沒有被按下的時候電路實現(xiàn)上電復位，在芯片正常工作后，可以使用 按鍵使RST管腳出現(xiàn)高電平達到手動復位的效果。圖3-2復位電路完整的STC89C51單片機最小系統(tǒng)電路圖如圖3-3所示。圖3-3STC89C51單片機最小系統(tǒng)3.2數(shù)碼管顯示電路設計3.2.1共陽數(shù)碼管的概述LED數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成的器件，其引線構造已在內部連接完成，只需按照程序引出它們的各個筆劃，每一筆劃都是對應一個字母表示DP是小數(shù)點。公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等。發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陰數(shù)碼管:輸出端接低電平，為了記憶方便，可以用陰陽的寓意來記憶，陰代表低。此時在輸入端加入一個高電平，電路就有電流流過，數(shù)碼管發(fā)光。共陽數(shù)碼管：原理與共陰數(shù)碼管相同。不過是加入高電平，另一端加入低電平，電路開始工作。所以要是想判斷數(shù)碼管的類型并不難，根據(jù)輸入電平的高低即可，因此我們在顯示數(shù)字時首先做的就是給每個數(shù)字進行相應的編碼。當想要實現(xiàn)我們想要的數(shù)字時，直接送入編碼即可。編寫程序時，不能只單單區(qū)分高低電平的區(qū)別，我們應該多查找資料，找出它們功能和特性上的區(qū)別，從而對癥下藥，才能讓整個程序變得更有邏輯。3.2.2共陽數(shù)碼管的驅動方式常用的驅動方式分為：靜態(tài)和動態(tài)。我們根據(jù)的需要選擇匹配的驅動方式，在數(shù)碼管上顯示想要的數(shù)字。(1)靜態(tài)顯示驅動靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指當多位數(shù)碼管應用于某一系統(tǒng)時，“位選”可控，而“段選”聯(lián)系在一起，我們可以位選控制數(shù)碼管亮，而與此同時，位選選通的所有數(shù)碼管上顯示的數(shù)字是一樣的，因為段選相同，所以段選信號也相同，所以顯示的數(shù)字一樣。(2)動態(tài)顯示驅動目前使用最廣泛的是動態(tài)顯示接口,可以完成較復雜的顯示。動態(tài)顯示驅動,即字形符和相應的位選輪流向各位數(shù)碼管送出,利用人類眼睛視覺發(fā)和光管的余留光輝效應產生的短暫停留作用,讓人感覺數(shù)碼管是同時顯示,但其實是輪流顯示的,只不過人眼無法分辨。優(yōu)點是原理顯示驅動電路簡單,便于實現(xiàn)和操作，收到了很多工程師的喜愛。對于形形色色尺寸的LED顯示板,它可直接與多種板子直接連接,有些情況甚至不需要PCB板。同時非常節(jié)能,符合綠色環(huán)保,功耗低。缺點是要求的連線很復雜。圖3-4數(shù)碼管驅動電路在本設計中由于只選用了靜態(tài)驅動的一位的數(shù)碼管，驅動電路采用PNP型的三極管S8550。圖3-4為數(shù)碼管驅動電路圖。3.3HC-SR501人體熱釋傳感器原理介紹HC-SR501工作原理：利用人體的恒溫特點所發(fā)出的特定波長的紅外線。當采集到這種特殊的紅外線時，傳感器就會發(fā)出警報。為了提高靈敏度，可以采用濾光片增強紅外線，采集在紅外傳感器上。報警信號的產生是由于人進入感應區(qū)時溫度發(fā)生了變化，釋放了電荷，經(jīng)過系統(tǒng)處理，產生了報警信號。熱釋電效應：是一種物理現(xiàn)象。加熱晶體時，由于自身特殊的特性，在兩端產生了極性不同的電荷。這種極化現(xiàn)象稱為熱釋電效應。菲涅耳透鏡:根據(jù)菲涅耳原理制成,鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。菲涅耳透鏡利用特殊的光學原理，產生出明區(qū)和暗區(qū)，也就是所謂的的“盲區(qū)”和“高靈敏區(qū)”。當有人從透鏡前走過時，由于人體的介入，區(qū)域內的能量在這兩個區(qū)之間交替?zhèn)鞑ァC-SR501：運用廣泛,技術層面是通過自動控制模塊。通常利用比較先進的探頭,所以HC-SR501的靈敏度很高,工作所需的電壓很低,可靠性強。HC-SR501被廣泛應用尤到干電池作為電源的設備中,。模塊特性:探測目標必須是人體輻射，元器件要非常敏感，當遇到波長特殊的紅外輻射,元器件。其次以人體輻射為目標，不能無一例外的對任何紅外光線都敏感，前提必須是人發(fā)出的，改進方法是可以利用上文提到的濾光片提高整個系統(tǒng)的精度，盡可能的去排除環(huán)境之類的干擾。人進入報警區(qū)域時，由于自身的能量，通過濾光片（具有特殊光學特性）聚焦在熱釋電元上，通過產生的能量差，進行報警。因此我們在安裝模塊的時候,通常要考慮放置的方向（哪種接收面積最大，系統(tǒng)就會更加靈敏和準確）例如人體流動最多的方向放置探頭。當生物進入到檢測區(qū),生物溫度會和周圍的環(huán)境溫度產生溫度差,從而產生一個輸出;當生物進入到檢測區(qū)后保持不動,傳感器也沒有輸出,因為此時沒有溫度的變化。因此這種傳感器檢測的依靠是生物的運動產生的溫度差。人體熱釋感應實物圖如圖3-5所示。圖3-5熱釋傳感器實物圖感應范圍如圖3-6所示。圖3-6熱釋傳感器感應范圍3.4蜂鳴器電路的設計本設計選用5V電磁式有源蜂鳴器，不是由單片機直接驅動，因為工作電流太大了。本處選用的是8550三極管開關電路，它的電壓低,電流大,信號小的PNP型硅三極管。當輸出低電平時，三極管導通，蜂鳴器開始工作；當輸出高電平時，三極管截止，蜂鳴器停止工作。蜂鳴器電路如3-7所示。圖3-7蜂鳴器電路3.5獨立按鍵電路的設計、在由單片機組成的最小系統(tǒng)中，非編碼鍵盤使用較多，按鍵是最常見的輸入方式。最常用的按鍵電路分為獨立鍵盤和矩陣鍵盤。在本設計中，設置了一個按鍵電路，便于人機之間的通信，便于人們利用單片機的控制來滿足需求。其原理是用IO端口的級別來判斷是否有鍵。獨立按鍵電路直接由I/O端口線組成。獨立按鍵電路使用起來非常靈活，軟件結構也很簡單。它的特點是每個鍵單獨占用一條端口線，不會產生混亂端口之間不會產生干擾。缺點是當出現(xiàn)許多鍵時，很多端口線被浪費了，不應該被使用。如圖3-8所示。三個按鈕的功能如下:緊急報警模式:當發(fā)生緊急報警時，系統(tǒng)會立即進行處理，不需要檢測是否有人經(jīng)過;檢測報警方式:系統(tǒng)根據(jù)檢測生物的方式來判斷是否需要報警。如果沒有生物通道，則不響警報。撤銷報警模式:系統(tǒng)是否檢測到生物接近，都不會報警。圖3-8獨立按鍵電路3.6原理圖繪制軟件的介紹AltiumDesigner是用于設計電路的，包含了很多常用的元器件?？梢则炞C實驗原理和分析數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)該軟件從概念，頂層等多個方面，直到發(fā)出各種生產數(shù)據(jù)以及加重這之間的所有分析驗證實驗和設計電路元件數(shù)據(jù)的管理之間的聯(lián)系。隨著信息技術的飛速發(fā)展，電路已經(jīng)變得越來越復雜，如果光憑手工，考慮到成本問題，可能很多電路的設計工作已經(jīng)無法高效率完成，這種輔助軟件是必然。3.7系統(tǒng)硬件測試硬件電路的測試也是比較重要的，若實體電路出現(xiàn)問題，會對我們的設計產生很不利的影響，可能導致整個設計失敗，甚至有可能產生了安全問題。常見的錯誤比如漏焊、短路、斷路、虛焊、一些具有方向的元件是否方向弄錯、電路設計邏輯錯誤，不符合實際情況等情況。解決辦法：對于漏焊或者元器件方向弄錯：重新查看PCB圖（電路圖）的線路，細心檢查每一個導線有沒有錯誤出現(xiàn)。對于短路、斷路、虛焊：電路的某一個回路斷開了，電流不能正常流過。第一種方法電壓法：先斷開電流，此時所有元件都沒有電流流過，在斷點可以測出電源電壓。第二種方法電阻法：利用斷點處電阻無窮大，調節(jié)萬能表的檔位，測量各路的電阻值。第4章系統(tǒng)軟件部分設計4.1軟件開發(fā)環(huán)境的介紹本設計采用KeilμVision4進行編程實現(xiàn)。KeilC51知名度很廣，結構嚴謹上手方便。因為集成開發(fā)環(huán)境比較經(jīng)典的、可以實現(xiàn)很多強大的功能、適用范圍寬廣，受到了工程師的喜愛。其次與匯編語言相比，C語言具有了太多的優(yōu)勢，例如功能、結構、維護性上有明顯的優(yōu)勢，所以很適合沒什么基礎的人，非常容易上手，使用范圍很廣。如果你對C語言很感興趣，使用流暢，那Keil絕對是不二選擇，但即使選擇匯編語言，Keil仍然非常適合。C語言使用廣泛，受到了許多工程師的喜愛，雖然很多硬件都使用C語言但并不依賴硬件。很多人對于C語言的使用感受都是便于理解，使用快捷。C語言的語法不多，所以初學者可以很方便的上手。我們最重要的是使用C語言中的正確邏輯編寫出結構完善的程序，我們不能輕易放棄，在學習之前拿出絕對的信心。4.2主函數(shù)的設計主函數(shù)voidmain()是程序的入口函數(shù)，特點是任何一個程序只能包含一個主函數(shù)，后面沒有分號，而且無論一個程序的大小如何，都必須先運行主函數(shù)，是整個程序開始執(zhí)行的入口。寫完main()之后，會有兩個花括號，是C語言的基本寫法。每一個完整的程序都必須包含主函數(shù)，必不可少，而且main函數(shù)返回值必須是int型，該類型表示整數(shù)。返回類型不是void的函數(shù)必須返回一個值，特殊情況:允許主函數(shù)main沒有返回值就可結束。main函數(shù)不能重載。具體流程圖如下4-1所示。圖4-1主函數(shù)流程圖4.3按鍵處理函數(shù)的設計按鍵檢測處理主要是為了用戶可以根據(jù)自己的需求整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，根據(jù)自己的需求，按下按鍵，調整整個系統(tǒng)的狀態(tài)，讓系統(tǒng)時時刻刻都能滿足用戶的需要，更好的進行人機交互，隨時讓系統(tǒng)根據(jù)自己的需求進行工作。本系統(tǒng)的工作狀態(tài)共有三個分別為：緊急報警，檢測報警，撤銷報警。具體流程圖如圖4-2所示。圖4-2按鍵檢測處理函數(shù)第5章系統(tǒng)的仿真分析分析了本設計的基本情況，需要采用仿真調試。Proteus是一款使用便捷，功能強大的仿真軟件。其中包含了很多豐富的元器件資源，與實體電路元件高度對應，而且在使用中會大大縮減成本與時間，并且更改也十分靈活，使用十分廣泛?？梢杂柧氉约旱碾娐吩O計邏輯能力和使用仿真軟件的實際操作能力，讓我們更好的吸收知識以及實踐能力的提高。本設計采用了數(shù)碼管，按鍵和單片機等多個元件進行仿真。其仿真圖見附錄A。但是仿真軟件只能幫助我們更好的去了解這個設計，真正想學習的應該去親自實踐硬件。系統(tǒng)仿真結果如下：1：點擊開啟運行仿真，初始為撤網(wǎng)模式，數(shù)碼管顯示‘C’，不管有沒有人靠近都不會發(fā)出報警。2：當處于布網(wǎng)模式時候有人靠近時候，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警提示。圖5-1初始狀態(tài)圖5-2布網(wǎng)模式3：按‘緊急報警’鍵后，數(shù)碼管閃爍，不管有沒人靠近系統(tǒng)都一直報警。圖5-3緊急報警模式實驗結果分析：本仿真可以完成所設計的相關目標，完成課題相關的要求。將探測到的信號經(jīng)電路放大，再通過控制電路判斷是否屬于異常信號，然后決定是否應該發(fā)送報警信號給報警電路，從而達到防盜的效果。結論與展望因為人民的需求才產生了形形色色的研究和設計，是為了人們生活的更加方便。紅外報警器是人們尋求安全的利器，它被越來越多的人所喜愛，而一臺多功能的紅外報警器更是能給予人們更多的方便。經(jīng)過制作設計的這段時間的努力終于將本設計方案要求基本實現(xiàn)。由于時間、水平和經(jīng)驗有限，設計的作品還存在著一些的不足之處。本次畢業(yè)設計每個人選擇的題目均不同，而我則選擇了紅外報警器的研究與設計設計這個題目作為我此次設計的選題，這既自己畢業(yè)設計所必需的要選擇的，同樣也是對自己所學知識的實踐、驗證。對其多方面的資料進行查找，最終我設計了最初的方案，經(jīng)過指導老師的審閱，我最終把設計方案確定下來。經(jīng)過多周時間的不懈努力，對之前所學知識的整合以及搜集、查閱新的資料和技術手冊之后，最終完成了此次設計。我本次設計不僅使用了51芯片更是把它作為系統(tǒng)的控制中心，利用模塊化方法設計了熱釋紅外感應模塊，按鍵模塊，時鐘控制及定時報警模塊、液晶顯示模塊、溫度檢測模塊等多個模塊進行問題處理，雖能處理一些問題，但設計仍有很大的不