红外探测报警课程设计

1、郑州轻工业学院课 程 设 计 任 务 书题目 简单的被动式红外线报警器 专业、班级 电子科技09-1 学号 540911010149 姓名 * 主要内容： 本实验将制做一个简单的被动式红外线防盗报警器。该报警器由红外线发射、接收、蜂鸣器和led指示灯组成。我们选择at89s52单片机作为控制芯片，硬件结构简单，程序设计也很简单。在系统完成中，我们采用at89s52单片机控制发射38k的方波信号来驱动红外发射头发出红外线，接收部分采用hrm380017来接收发射头发出的红外信号。基本要求：1) 理解简单的被动式红外线报警器的原理及其结构； 2) 列举元件种类、特性参数等详细的数据，并比较其特性和

2、应用条件；3) 设计红外线探测报警器原理图，验证电路并优化电路参数；4) 制作pcb版并调试电路；5) 说明书内容要求设计方案正确、表达清楚，设计思路、论证方法科学合理。主要参考资料：1 江月松主编，光电技术与实验，北京理工大学出版社，2000年。2 康华光，模拟电子技术基础，高等教育出版社，2004年。3 赵广林，protel99 se电路设计与制版，电子工业出版社，2005年。4 谭浩强，c程序设计，清华大学出版社，1999年。完 成 期 限： 2012-06-10 指导教师签名： * 课程负责人签名： * 2012年05月25日郑州轻工业学院课程设计说明书题目：简单的被动式红外线报警器

3、姓 名： * 院 （系）： 技术物理系 专业班级： 电子科学与技术09-1 学 号： 540111010149 指导教师： * 成 绩： 时间： 2012年 5月 25日至 2012年 6 月 10日目录摘要3第一章 器件介绍4第一节 三极管结构及功能4第二节 at89s52单片机介绍4第三节 红外接收装置8第四节 部分程序代码9第二章 设计思路及总体分析12第三章 元器件清单15总结16参考文献17摘要 随着社会的不断进步和科学技术，经济的不断发展，人们的生活水平得到了很大的提高，对私有财产的保护意识不断加强。因而对防盗措施提出了新的要求。本实验的程序主要完成三大功能：38khz载波信号的产

4、生、at89s52高低电平的输出、led和蜂鸣器的驱动。通过这个设计可以加强对一些无人场所，以及对一些危害地带生命迹象的探测。当人进入报警器的区域内，即可发出报警声，适用于家庭，学校，仓库，实验室等非常重要场合的报警。单片机做微信号处理，有利于与计算机相连接，利用计算机统一管理，使整个小区住户的基本情况，资料在计算机里存储起来，方便来防人的查询，和保安人员的统一管理。不易出现不报或错报的现象，可靠性好。 关键字：红外检测，防盗第一章 器件介绍第一节 三极管结构及功能半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的pn结，组成一个pnp（或npn）结构。如图

5、1所示三极管结构图。图1 半导体三极管中间的n区（或p区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极b、发射极e和集电极c，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。第2节 at89s52单片机介绍 at89s52 具有以下标准功能：8k 字节 flash，256 字节 ram，32 位 i/o 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，at89s52 可降至 0hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu停止工作，允许 ram、定时器/计

6、数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图 2.1 单片机引脚图 图2.2单片机实物图vcc : 电源 gnd: 地p0 口：p0 口是一个 8 位漏极开路的双向 i/o 口。作为输出口，每位能驱动 8 个 ttl 逻辑电平。对 p0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，p0 口也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下，p0 具有内部上拉电阻。在 flash 编程时，p0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校时，需要外部上拉电阻。p1 口：p1 口是一个

7、具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个ttl 逻辑电平。对 p1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil）。此外，p1.0 和 p1.2 分别作定时器/计数器 2 的外部计数输入（p1.0/t2）和时器/计数器 2的触发输入（p1.1/t2ex），具体如下表所示。表2.1 at89s52 p1口第二功能表脚号第二功能p1.0t2（定时器/计数器 t2 的外部计数输入），时钟输出p1.1t2ex（定时器/计数器 t2 的捕捉/重载触发信号和方向控制）p1.5mosi

8、（在系统编程用）p1.6miso（在系统编程用）p1.7sck（在系统编程用）p2 口：p2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个ttl 逻辑电平。对 p2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil）在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行 movx dptr）时，p2 口送出高八位地址。p3 口：p3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 i/o 口，p2 输出缓冲器能驱动 4 个ttl 逻辑电平。对 p3 端口写“1”时，内

9、部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（iil）。p3 口亦作为 at89s52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。表2.2 at89s52 p3口第二功能表脚号第二功能p3.0rxd（串行输入）p3.1txd（串行输出）p3.2int0(外部中断 0)p3.3int0(外部中断 0)p3.4t0（定时器 0 外部输入）p3.5t1（定时器 1 外部输入）p3.6wr(外部数据存储器写选通)p3.7rd(外部数据存储器写选通)rst: 复位输入。晶振工作时，rst 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完

10、成后，rst 脚输出 96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器 auxr(地址 8eh)上的 disrto 位可以使此功能无效。disrto 默认状态下，复位高电平有效。ale/prog：地址锁存控制信号（ale）是访问外部程序存储器时，锁存低 8 位地址的输出脉冲。在 flash 编程时，此引脚（prog）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ale 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ale 脉冲将会跳过。psen:外部程序存储器选通信号（psen）是外部程序存储器选通信号。当 at89s52 从外部程序存储器执行外部代码时

11、，psen 在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，psen 将不被激活。ea/vpp:访问外部程序存储器控制信号。为使能从 0000h 到 ffffh 的外部程序存储器读取指令，ea 必须接 gnd。为了执行内部程序指令，ea 应该接 vcc。在 flash 编程期间，ea 也接收 12 伏 vpp 电压。xtal1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。xtal2:振荡器反相放大器的输出端。第3节 红外接收装置 该设计用的红外接收器为hrm380017hrm380017简介：它是一种集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与

12、ttl电平信号兼容的所有工作，没有红外遥控信号时为高电平，收到红外信号时为低电平，而体积和普通的塑料三极管大小一致。它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。当红外线接收到发射器的红外指令信号时，hrm380017将红外信号变成电信号，再经放大、整形后的数据直接输入uart的rxd端，单片机串口直接接收。随着家用电器、视听产品的普及，自动化办公设备的广泛应用和网络化的不断发展，越来越多的产品具有了待机功能（如遥控开关、网络唤醒、定时开关、智能开关等）。产品的待机功能实现遥控操作，极大地方便了我们的生活，但也浪费了大量的能源。中国节能产品认证中心（cecp）调查显示，全球每个家庭处于待机状态下的家

13、电相当于亮着一个15 w30 w 的长明灯，仅一台彩电每年在“无用待机状态”下浪费电力近100，在我国彩色电视机待机一项一年就浪费电力150 多亿度，相当于十几个大型火力发电厂白白发电。澳大利亚电器设备能源委员会新近的研究成果显示，不仅会耗费可观的电能，每月支付数额不小的“冤枉电费”，而且其释放大量有害气体二氧化碳在一定程度上加速了气候的变暖。利用本系统可以良好的达到节能和环保的效果。同时在家庭或工业控制现场，一些手动操作不太方便的场合，可以使用现有遥控器通过设置代替手动操作，比如可以利用家中现有的彩电遥控器，控制其它没有遥控功能的电器（如电灯、计算机、音响、电脑、打印机、饮水机、热水器等），

14、方便生活。第4节 部分程序代码#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit p33=p33;sbit p32=p32;sbit fmq=p20;sbit fs=p15;sbit js=p10;uchar t,j=1; uchar tcount=0,second=0; void delay1ms(uchar i) uchar j; while(i-) for(j=0;j115;j+); /1ms基准延时程序 void beep() p2=0x00; delay1ms(200); p2=0xff; void ma

15、in() tmod=0x01; th0=(65536-26316)/256; tl0=(65536-26316)%256; tr0=1; et0=1; ea=1; while(1) p2=0xff; if(js=0)beep(); void t0(void) interrupt 1 using 0 fs=1 ; for(t=0;t13;t+); fs=0; th0=(65536-26327)/256; tl0=(65536-26327)%256;第二章 设计思路及总体分析简单的被动式红外线报警器原理图该电路工作原理非常简单，at89s52的p1.6端口输出经过调制的38khz的方波信号，然后经

16、q5驱动红外线发射管led3发出红外线信号。红外接收管是集红外线信号接收放大为一体的接收器。其中心接收频率为38kzh，输出为ttl电平，平时输出高电平，当收到码信号后，输出低电平。bell为长鸣蜂鸣器，两个引脚分别为正负极，当正负极两端加上5v电压后，蜂鸣器发出响声。注意，该蜂鸣器两脚不能接反，否则蜂鸣器会烧毁。电路工作后，正常情况下红外接收管接收到红外信号，而输出高电平。当有物体出现在发射管前方时，红外接收管会接收不到红外光信号，然后输出低电平通知p1.7打开蜂鸣器报警。本实验的程序主要要完成三大功能：38khz载波信号的产生、at89s52高低电平的输出、led和蜂鸣器的驱动。 本程序使

17、用8位定时计数器t/c0溢出中断使p1.6产生38khz的方波信号，然后驱动红外线发射管。t/c0计数器是单一向上计数器，其计数值tcnt0一旦计数到0xff后，t/c0马上产生溢出中断。因此，我们可以通过设置tcnt0的初始值来调整中断产生的频率。每产生一次中断就改变一次p1.6的电平状态，从而在p1.6口产生38khz的方波信号。本实验红外接收采用内部12mhz的rc时钟信号，t/c0的时钟源采用系统时钟8分频，即每计一个数（tcnt0增加1）需要1us的时间。38kzh的时钟周期大约为26us左右，因此，半周期需要计数13次左右，即tcnt0初始值为256-13243。另外，我们还需要在

18、38khz的载波信号上调制上一个码信号，也就是说38khz的载波信号不是一直在产生，而是间断的发射。at89s52具有以下标准功能： 8k字节flash，256字节ram， 32 位i/o 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，at89s52 可降至0hz 静态逻 辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。at89s52是一个低功

19、耗，高性能cmos 8位单片机，片内含8k bytes isp(in-system programmable)的可反复擦写1000次的flash只读程序存储器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准mcs -51指令系统及80c51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和isp flash存储单元，功能强大的微型计算机的at89s52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 at89s52具有如下特点：40个引脚，8k bytes flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器（ram），32个外部双向输入/输出（i/o）口，5个中断优先级

20、2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗（wdt）电路，片内时钟振荡器。 此外，at89s52设计和配置了振荡频率可为0hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，cpu暂停工作，而ram定时计数器，串行口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存ram的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有pdip、tqfp和plcc等三 种封装形式，以适应不同产品的需求。 第三章 元器件清单编号 名称型号数量q5、q6三极管npn2u2蜂鸣器蜂鸣器1r7电阻10k1r8电阻471r9、r10电阻1k2r11、r12电阻4702c5、c6电解电容300pf2c4电解电容1041at89s52单片机at89s5