家用红外现场报警器设计.doc

家用红外报警器设计设计人：何宁摘要：本产品以单片机为核心，运用模拟电路进行采样，信号放大、对单片机电源控制与遥控开关机，工作时第一次延时1分钟保证了安装人员安全离开，然后进入单片机不工作的低耗能状态。该探头的有效范围是7米，在探测到人员之后立即开启单片机，利用单片机控制蜂鸣器周期性报警。关键词：单片机、延时、周期性报警、静态低功耗Summary：This product MCU, using analog circuit for signal sampling，signal amplification， on-chip power control and remote on/off control，delays 1 minutes when works for the first time for people who installs it to go away safely, and then goes to leave the MCU awaiting on a low energy State. The probe of the valid range is 7 meters，and the MCU opens when immediately detected people，microcomputer buzzer periodic report to the police.Key words: MCU，delay，periodic alerts，static，low power consumption 一、设计任务与要求1、设计任务： 在防范区域内安装报警器后，一旦有窃贼进入防范区域报警器立即发出周期性警报，起威慑及警示作用。（题目设计任务处摘要）2、 设计指标：工作电压 DC6V（4节7号干电池）工作电流 静态72A 报警 10mA使用环境：相对温度 -20+38 相对湿度85db工作要求：安装四节电池后挂在离地面2米处，拧开开关，延时1分钟（防止安装的人被误认为窃贼），立即进入工作状态。有人进入时，红色指示灯亮，周期性发出刺耳报警声10秒。间歇6秒。发挥部分：手动遥控打开、关闭3、 题目评析： 按题目要求，其要点是工作电压是6V，用4节7号干电池实现；而要求静态低功耗72A，按要求打开开关1分钟后进入工作状态，有人进入红色指示灯亮伴随报警声（周期性，响10秒，歇6秒），此时进入工作状态，电流10mA左右。二、方案评论方案一、采用555电路实现延时周期报警，其缺点较多：定时精度不够高，欲实现更多功能需要多只555电路与它集成电路，外围电路，故导致功耗过高。方案二、利用单片机控制，在控制上相对简单，工作时定时精度高，可实现很多实用功能，工作时电流不算高，保证功耗较低。三、硬件电路设计1、总体设计流程图2、 元件选取：（1）热释电红外传感器模块（仅用其基本功能）（2）电阻、电容、三极管（NPN全为8050，PNP全为 9012）、二极管等均选用普通件（3）单片机选用AT89C2051（4）遥控部分：红外光敏二极管、发射接收头、555等3、电子电路、单元电路 电路功能及原理：使用遥控器开机，第一次开机时，探头也同时检测到启动者，因此送来的3V高电平加到Q2的基极 ，使Q2导通，Q2集电极有电流，也使Q1基极有电流，使Q1导通，相当于接通电源，此电源经过D2稳压，输入单片机电源端，打开单片机电源，单片机复位电路也同时工作，单片机开始工作。而利用电容C5开机时电压不能突变，让单片机检测P1.1为低电平，则进入一分钟的延时程序，控制P1.5不动作可以防止开机报警，控制P1.6交替高低电平，闪动指示灯表明已经开机；一分钟后若探头无信号时，则进入待机模式，单片机拉低P1.3口，使Q1、Q2截止，电源部分的一些电容通过Q3放电，同时为防止Q1导通，故加R5做分流电阻防止非自主打开Q1；当再次检测到信号时，由于电容C5充满电，P1.1为高电平，从而单片机立即控制P1.5高电平使蜂鸣器工作，P1.6高电平使指示灯长亮；当检测没有信号时，再次进入上述待机模式。4、 发挥部分：实现红外线遥控开关机模式。当遥控发射电路发射关机信号时，红外线接收头接收到信号，输出由高到低的电平（可能持续多个）送到单片机P3.2端，触发单片机下降沿中断，进行延时后（延时是为了防止与开机信号混淆导致不能关机）使P3.7为低电平，从而拉低Q5基极电压而使Q5导通，然后Q4导通，拉低Q1基极电位，从而使Q1关断，Q2关断，使主电路与电源断开，R4可以防止Q1非自主导通；当发射开机信号时，红外线光敏管D1接收到红外信号，使Q1基极有电流，使Q1导通，然后使Q2导通，从而使主电路导通，R9为正反馈作用使电路保持一直导通。 红外接收红外发射四、软件设计1、流程图 2、程序清单（见附录）五、调试、结果、指标检测1、静态电流： 探头电流（据厂商标称）50A，电子开关静态电流(6V-0.7V)/（10K+20K+510K）约10A，（遥控）红外光敏二极管12A，共计50A+10A+2A65A,满足I静72A的要求。2、报警电流：单片机36mA蜂鸣器610mA红外接收头1mA发光二极管3mA总电流1320mA，稍超过10mA3、测试及所用软硬件说明 1、采用Proteus 7.4 模拟电路 2、测量时采用DT9205A万用表 3、用WAVE6000编程，用TOP853写入单片机六、性能分析1、优点： （1）满足静态72A （2）最初开机时延时，防止误报 （3）报警声满足要求，报警以3为轮数降低功耗 （4）无人入侵时进入待机状态，降低功耗 （5）扩展功能加入遥控开关机2、 缺点： （1）还有功能更强的单片机，如PIC12F629等更低功耗的系列，并未采用，