开题报告-基于单片机的红外报警器设计.doc

毕业设计（论文）开题报告 题 目 基于单片机的红外报警器设计 专 业 名 称 自动化 班 级 学 号 108202222 学 生 姓 名 邵尤亮 指 导 教 师 彭 洁填 表 日 期 2014 年 03 月 09 日说 明开题报告应结合自己课题而作，一般包括：课题依据及课题的意义、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）、研究内容及实验方案、目标、主要特色及工作进度、参考文献等内容。以下填写内容各专业可根据具体情况适当修改。但每个专业填写内容应保持一致。一、选题的依据及意义随着时代的不断进步，人们对自己所处环境的安全性提出了更高的要求，尤其是在家居安全方面，不得不时刻留意那些不速之客。现在很多小区也都安装了智能报警系统，大大提高了小区的安全程度，有效保证了居民的人身财产安全。然而红外线是不见光，具有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。红外线防盗报警器是当前使用比较普遍的报警器之一，它以其灵敏度高、价格实惠，受到了广大用户的欢迎。但是使用每一种红外线传感器都有其不足之处，如抗干扰能力弱、误报漏报现象严重等，可靠性不够高。目前市面上装备主要有压力触发式防盗报警器、开关电子防盗报警器和压力遮光触发式防盗报警器等各种报警器，但这几种比较常见的报警器都存在一些缺点5。 本课题是基于单片机设计的一种简易红外报警器，此热释红外报警器安装在禁区，根据检测人体自身的热量，检测到有人时，自动发出报警信息，并且能够自动或手动取消报警。二、国内外研究概况及发展趋势 目前红外报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括被动式热释电型红外报警器 ，红外线的波长在0.76-100 um之间，红外线按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在电磁波连续频谱中的位置处于无线电波与可见光之间的区域。红外技术最初的发展应用是红外光谱仪，随着红外探测材料技术的发展应用，红外技术目前已广泛应用于环境监测、分子类型和结构判定、石油勘探与分析、地质矿物的籀定、质量检测、交通运输、安全报警、医疗保健等一系列领域。其方法和原理目益成熟，各类红外器件层出不穷，仪器的精度也不断地提高。虽然早在19世纪就有了红外探测器，而且在第一次世界大战期间红外探测器已用于军事目的，但只是到了第二次世界大战期间有了PbS探测器以后，红外探测器技术才受到了人们广泛的重视并得到了迅速的发展。新的探测器材料不断被研制出来，探测器的响应波段很快就覆盖了1-3 um，3-5 um和8-12 um三个大气窗口，与此同时，探测器材料质量的不断改善使探测器的性能也不断得到提高，促进了红外技术的全面发展2。三、研究内容及实验方案(1) 本设计要求 1、设计出以单片机的热释电人体感应红外报警器设计硬件电路。 2、要求该设计能实现一下功能： 具有紧急报警功能。 具有布防报警功能，只要有人进入传感器的范围内系统马上就会报警。 并能够手动取消报警。 3、完成单片机及外围电路的设计、仿真以及控制程序仿真制作并进行联机调 试。 (2) 设计方案设计思路本课题研究的是热释红外报警系统，根据物理学知识，凡是温度大于绝对零度的物体都会发出红外线。不同的物体发出的红外线频率也不相同，因此用热释电红外传感器可以探测出监控环境中的某些特定范围的波长的红外线，达到报警的效果。该热释红外的报警系统由硬件和软件两部分组成，硬件主要包括单片机系统、热释电红外传感器探头、放大比较电路、控制显示电路、鸣叫报警电路等部分；软件部分主要包括热释电传感器输出信号的采样及A/D转换模块、数据分析算法模块、信息识别模块。 总体设计方案从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：红外感应部分、STC89C52单片机、报警系统三大部分。电路总原理图如图3-1所示： 红外感应 电源 STC89C52 单片机复位电路LED指示灯报警电路按键控制 图3-1 总体设计框图处理器采用51系列单片机STC89C52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的红外探头将人体辐射的红外光谱变换成电信号，送出TTL 电平至STC89C52单片机。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。 硬件电路设计 单片机的选择本设计模块划分为数据采集、按键设定、报警，红外线防盗报警系统由热释电红外传感器、蜂鸣器、单片机控制电路、LED指示电路及软件组成。本设计系统也满足STC89C52 单片机的最小系统，因此该徐彤选择STC89C52 单片机为主要硬件组成成分。STC89C52 单片机如图3-5所示; STC89C52 单片机实物图 STC89C52 单片机引脚图 图3-2 单片机介绍图 感应器模块热释电红外传感器(简称PIR)是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，如作电源开关控制、防盗防火报警、自动览测等，人体辐射的红外线中心波长为910-um，而探测元件的波长灵敏度在0.220-um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为710-um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器，本传感器是整个系统的关键，只有本传感器才能感应到人体红外线。如图3-6所示。 图3-3热释感应传感器 系统软件设计主程序工作流程图 按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如下图所示： 图4-1主程序工作流程图4、 目标、主要特色及工作进度本设计需要实现的目标如下： 具有紧急报警功能。 具有布防报警功能，只要有人进入传感器的范围内系统马上就会报警。 并能够手动取消报警。 本设计具有以下特点：不需要用红外线或电磁波等发射源。灵敏度高、控制范围大。隐蔽性好，可流动安装热释电红外传感器能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，同时，它还能鉴别出运动的生物与其它非生物。热释电红外传感器既可用于防盗报警装置，也可以用于自动控制、接近开关、遥测等领域。工作进度：1、查阅资料、翻译英文资料、撰写开题报告 第1周-第3周2、系统总体设计及软件设计 第4周-第7周3、系统分析与调试 第8周-第15周4、撰写论文并准备答辩 第16周-第18周5、 参考文献1 梅丽凤，王艳秋，张军等. 单片机原理及接口技术，北京：清华大学出版社，2004年.2 刘梅锋, 钟国韵. 基于单片机AT89C5 1热释电红外报警系统的设计J.安防科技产品设计与实现,2007,2:273房汉雄，王艳春.基于51系列单片机的被动式热释电型红外防盗报警器的设计J,齐齐哈尔 大学学报.2008,1(24):414 苏长赞. 红外线与超声波遥控，北京：人民邮电出版社.1995年. 5 杨恢先，王子菡，杨穗，陶霞. 一种基于单片机的红外遥控软件解码方法 自动化与仪器仪表.2004，22(2):1618. 6