基于单片机的红外报警器的设计

1、 基于单片机的红外报警器的设 计 作者： 日期： 微机原理与单片机系统课程设计 评语: 考勤 1分 守纪 0 分 过程 3分 设计报告 30 分 答辩 20 分 总成绩 （100 分） 专业 : 兰州交通大学自动化与电气工程学院 014 年 12 月 31 日 基于 1 单片机的红外防盗报警器的设计 1 设计说明 .1 设计目的 该设计以单片机 AT89C1 芯片为核心，加上必要的外围电路 , 构成了一个 基于单片机的红外线防盗报警器。 功能主要通过软件编程来实现， 降低了硬件电 路的复杂性和制作成本。此外，设计中所采用的红外线是不可见光 , 有很强的隐 蔽性和保密性，以满足现代人们住宅防盗的

2、需要。 .2 设计要求 该设计要求当热释电红外线传感器探测到人体辐射的红外线时， 单片机控制 电路启动声光报警并显示报警次数。 此外，用户还可以设定报警时间并手动解除 报警。 1.3 设计方法 该设计以 T9C5单片机为核心 , 由时钟电路、复位电路、外部触发电路、 报警时间选择电路、 声光报警电路、 报警次数显示电路和中断报警电路共同组成 报警系统。系统具有显示报警次数，设定报警时间，手动解除报警的功能。 2 设计方案及原理 2.1 设计方案简述 该设计使用 AT8951 单片机芯片控制电路，通过热释电红外传感器采集外 部触发信号，采用 7段 LD 数码管显示报警次数 ,采用蜂鸣器和红色发光

3、二极管 实现声光报警 ,手动解除报警功能由单片机外部中断实现 ,报警时间由单片机内部 定时器实现。 2. 热释电红外传感器简单介绍 热释电红外线 (PIR)传感器是 80 年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元 件。是一种能检测人体发射的红外线而输出电信号的传感器， 它能组成防入侵报 警器或各种自动化节能装置。 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。 2.3 I 的原理特性 热释电红外线传感器主要是由一种高热电系数制成的探测元件， 在每个探测 器内装入一个或两个探测元件， 并将两个探测元件以反极性串联，

4、 以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。 由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的 电压信号 , 经装在探头内的场效应管放大后向外输出。 人体辐射的红外线中心波长为 9- 10um，而探测元件的波长灵敏度的范围 在 0.2-20u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 7-10um, 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。 一旦人侵入探测区域内， 人体红外辐射通过部分镜面 聚焦, 并被热释电元接收 , 但是两片热释电元接收到的热量不同 ,热释电也

5、不同不 能抵消，经信号处理而输出电压信号。 2.4 系统组成框图 从设计的要求来分析该设计须包含如下结构 : 热释电红外传感探头电路、报 警电路、单片机、 复位电路及相关的控制管理软件组成； 它们之间的构成框图如 图 1 总体设计框图所示： 图 1 总体设计框图 处理器采用 51 系列单片机 A89C51。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 , 送至门限 开关，打开门限阀门送出 TTL 电平至 AT8951 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。 驱动电路将控制信号放 大并推动声光报警设备完成相应

6、动作。声光报警 s 钟后由定时器实现自动消 除报警, 也可手动解除报警。 硬件设计 .1 总体设计思路 本设计包括硬件和软件设计两个部分。 模块划分为数据采集、 键盘控制、 报 警等子模块。 电路结构可划分为 : 热释电红外传感器、 报警器、单片机控制电路、 ED 控制电路及相关的控制管理软件组成。用户终端完成信息采集、处理、数 据传送、功能设定、本地报警等功能。 就此设计的核心模块来说，单片机就是设计的中心单元 , 所以此系统也是单 片机应用系统的一种应用。 单片机应用系统也是有硬件和软件组成。 硬件包括单 片机、输入/输出设备、以及外围应用电路等组成的系统 , 软件是各种工作程序的 总称。

7、单片机应用系统的研制过程包括总体设计、 硬件设计、 软件设计等几个阶 段。 32 系统硬件电路的选择及说明 在本设计中用到如下器件： A 89C51 芯片、热释电红外线传感器、 LED 数码管、发光二极管、按键、开关、蜂鸣器等。其中 6是正常工作指示灯， D1D 起报警指示作用，当 XD 引脚置低电平时 ,D D5 亮红灯开始报警 ,同样， TX 引脚置高电平时蜂鸣器开始工作。电路设有个按键 ,键作为手动解除 报警键， S2 键作为电路复位键。 K1 作为报警时间选择开关。 软件设计 41 软件分析 报警计时是报警器系统设计的核心 ,用来完成报警时间的设定功能。在设计 中，采用 AT8C51

8、的内部定时器与软件计数器相结合的方法。 用外部中断实 现手动解除报警功能。内部定时器 T0 定时时间设为 0，循环 20 次获得 1 的基准时间，然后通过改变循环次数设定不同的报警时间。 .2 程序流程图 红外线防盗报警器的中断服务程序流程图如图 2 所示。 图 2 中断服务程序流程图 主程序流程图如图所示 开始 43 源程序 基于单片机的红外线防盗报警器设计的源程序如附录所示 5 系统仿真及实际调试 在 proeus中，找到各个元件，画出仿真电路，并用 K l Vision3 软 件生成.hex文件，把该文件导入 51 单片机中 ,然后进行仿真。其仿真图如图 4、 图 5 所示。 图4 仿真

9、运行截图 图报警时的仿真截图 6 总结 这次课设最大的收获是学会使用 Kil uVisin3和re软件。使用 Proteu感到很新奇，但在真正绘制电路图时才发现自己平时积累太少 , 根本无 法找到所需要电子元器件。本次单片机课程 , 将所学的单片机知识运用到实践当 中，进一步加深了知识的理解。此外，借本次课程设计的机会 , 我还了解了热释 电传感器 , 丰富了自己的知识。在设计的过程中，也遇到了许多问题，但是通过 查资料，向别人请教 ,最后得以解。归结到一点就是我们要有足够的耐心 , 足够的 细心，足够的分析问题、 解决问题的能力 ,才能不断地进取， 不断地创新 ,不断地 充实。用汇编语言编写

10、的程序另存为时应保存成 a文件，用 C 语言编写的 程序另存为时应保存成 .c 文件。初次使用 Prteus 感到有点无从下手， 所以在绘 制电路图时才发现无法找到所需要电子元器件， 最后在网上搜到电子元器件的中 英文对照表后才得以顺利进行。 参考文献 1 王思明 ,张金敏 ,张鑫等单片机原理及应用系统设计 M. 北京 :科学出版社 ,2012.5 李广弟 .单片机基础 北京航空航天大学出版社 ,2 1 8. 王毓银，数字电路逻辑设计 ,高等教育出版社 ,2 4. 附录 源程序 ORG 000H LP MAIN ORG 0003H LMP NT0 OG 00H .主程序 MAIN ：MOV R

11、0,#0 H MOV ,#1H ;CU 开放中断， IN 0允许中断 SETB IT ;外部中断为边沿触发方式 OV SP,#30H ;指针入口地址 SETB 30; 红灯不亮 LR P3.1; 喇叭不响 MOV 1， #0FFH ;使 P1 口全部置 1 MV P2,#00H ；2 口清零 MOV A,#3FH M V P2，A;数码管初始化显示 0 CL P1.;绿灯亮 JE:JNB P.0，FD ;检测外部触发信号 FD：ACALL DELA ;延时消抖 JN P1.0,BAO N ;再次检测外部触发信号， 若有就转入 报警子程序 JMP J 2.消抖延时子程序 DELA : MOV R

12、1, 0AAH LOD2: MO R, BB OD1: NOP DJ R2,LO DJNZ 1， LOD2 E 3.声光报警子程序 AO NG:SETB P. ;开始声光报警使正常工作指示灯熄灭 MO A,#00H INC R0 CJN R,#10,L MOV R0， 00 P: MO , MV DPT, B MOVC A, DPTR；查段码表 OV P2，A;送2 口显示 TAB: DB 3FH,6; 数码管段码表 B 5H,4F DB 66H，6H D DH, 7H DB FH，6FH MV 50H,#14H ；1S 循环次数 JNB P1.3，L7 P1.4，L 7: MOV 51 ,#05H AJMP L9 :MOV 5H,#0H;10秒循环次数 L9:O OD,#01H ;定时器 T0,工作方式 1 MOV TL ,#00H ;置 0ms 定时初值 OV T， #3CH ETB T ;启动定时器 T0 L:BC TF,1 ;查询记数溢出 SJP L L:CPL 30 ; 红灯亮 PL P3.1 ;喇叭响 MV TL0 ， 0B0H O H , 3CH N P3.，L 0 DJ Z 50H,L2 L P30 PL 31 MO 50,1H DNZ 1H,L2 ；未到 10S 继续循环 CL P2 ;报警结束，正常工作绿