基于單片機(jī)的紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的紅外報(bào)警器的設(shè) 計(jì)微機(jī)原理與單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)評語：考勤1（ 分0守紀(jì)1 分0過程30 分）設(shè)計(jì)報(bào)告30分答辯20分總成績（100 分）單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2014 年 12 月 31 日3單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告基于 51 單片機(jī)的紅外防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)說明1.1 設(shè)計(jì)目的該設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C51 芯片為核心，加上必要的外圍電路，構(gòu)成了一個(gè)基于單片機(jī)的紅外線防盜報(bào)警器。功能主要通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，降低了硬件電路的復(fù)雜性和制作成本。此外，設(shè)計(jì)中所采用的紅外線是不可見光，有很強(qiáng)的隱蔽性和保密性，以滿足現(xiàn)代人們住宅防盜的需要。1.2

2、 設(shè)計(jì)要求該設(shè)計(jì)要求當(dāng)熱釋電紅外線傳感器探測到人體輻射的紅外線時(shí)，單片機(jī)控制電路啟動(dòng)聲光報(bào)警并顯示報(bào)警次數(shù)。此外，用戶還可以設(shè)定報(bào)警時(shí)間并手動(dòng) 解除報(bào)警。1.3 設(shè)計(jì)方法該設(shè)計(jì)以 AT89C51 單片機(jī)為核心， 由時(shí)鐘電路、 復(fù)位電路、 外部觸發(fā)電路、 報(bào)警時(shí)間選擇電路、聲光報(bào)警電路、報(bào)警次數(shù)顯示電路和中斷報(bào)警電路共同組成報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)具有顯示報(bào)警次數(shù)，設(shè)定報(bào)警時(shí)間，手動(dòng)解除報(bào)警的功能。2 設(shè)計(jì)方案及原理2.1 設(shè)計(jì)方案簡述該設(shè)計(jì)使用 AT89C51 單片機(jī)芯片控制電路，通過熱釋電紅外傳感器采集外部觸發(fā)信號(hào)，采用 7 段 LED 數(shù)碼管顯示報(bào)警次數(shù)，采用蜂鳴器和紅色發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，手動(dòng)

3、解除報(bào)警功能由單片機(jī)外部中斷實(shí)現(xiàn)，報(bào)警時(shí)間由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。2.2 熱釋電紅外傳感器簡單介紹熱釋電紅外線（PIR）傳感器是80年代發(fā)展起來的一種新型高靈敏度探測元 件。是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號(hào)的傳感器，它能組成防入侵 報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能 量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。將這個(gè)電壓信號(hào)加以放大，便可驅(qū)動(dòng) 各種控制電路。2.3 PIR 的原理特性熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)制成的探測元件，在每個(gè)探測器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測元件，并將兩個(gè)探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接

4、收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成 微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。人體輻射的紅外線中心波長為 9-10um ,而探測元件的波長靈敏度的范圍在 0.2-20um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個(gè)裝有濾光鏡片的窗口， 這個(gè)濾光片可通過光的波長范圍為 7-10um,正好適合于人體紅外輻射的探測， 而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人 體輻射的紅外線傳感器。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面 聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不 同不能抵消，經(jīng)信號(hào)處理而輸出電壓信號(hào)。2.4 系統(tǒng)組成框圖從設(shè)計(jì)的要求來分析該設(shè)

5、計(jì)須包含如下結(jié)構(gòu)：熱釋電紅外傳感探頭電路、 報(bào)警電路、單片機(jī)、復(fù)位電路及相關(guān)的控制管理軟件組成；它們之間的構(gòu)成框 圖如圖1總體設(shè)計(jì)框圖所示：圖1總體設(shè)計(jì)框圖處理器采用51系列單片機(jī)AT89C51。整個(gè)系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。 設(shè)置在監(jiān)測點(diǎn)上的紅外探頭將人體輻射的紅外光譜變換成電信號(hào)，送至門限開 關(guān)，打開門限閥門送出TTL電平至AT89C51單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件查 詢、識(shí)別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警狀態(tài)控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)電路將控制信號(hào)放 大并推動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。聲光報(bào)警10s鐘后由定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消除 報(bào)警，也可手動(dòng)解除報(bào)警。3硬件設(shè)計(jì)3.1 總體設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)包括硬件和軟件設(shè)計(jì)

6、兩個(gè)部分。模塊劃分為數(shù)據(jù)采集、鍵盤控制、報(bào)警等子模塊。電路結(jié)構(gòu)可劃分為：熱釋電紅外傳感器、報(bào)警器、單片機(jī)控制電路、 LED 控制電路及相關(guān)的控制管理軟件組成。用戶終端完成信息采集、處理、數(shù)據(jù)傳送、功能設(shè)定、本地報(bào)警等功能。就此設(shè)計(jì)的核心模塊來說，單片機(jī)就是設(shè)計(jì)的中心單元，所以此系統(tǒng)也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種應(yīng)用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是有硬件和軟件組成。硬件包括單片機(jī)、輸入 / 輸出設(shè)備、以及外圍應(yīng)用電路等組成的系統(tǒng)，軟件是各種工作程序的總稱。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。3.2 系統(tǒng)硬件電路的選擇及說明在本設(shè)計(jì)中用到如下器件： AT89C51 芯片、熱釋電紅外線

7、傳感器、 LED數(shù)碼管、 發(fā)光二極管、 按鍵、 開關(guān)、 蜂鳴器等。 其中 D6 是正常工作指示燈， D1 D5起報(bào)警指示作用，當(dāng) RXD 引腳置低電平時(shí)， D1 D5 亮紅燈開始報(bào)警，同樣，TXD 引腳置高電平時(shí)蜂鳴器開始工作。電路設(shè)有2 個(gè)按鍵， S1 鍵作為手動(dòng)解除報(bào)警鍵,S2鍵作為電路復(fù)位鍵。K1作為報(bào)警時(shí)間選擇開關(guān)。4 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件分析報(bào)警計(jì)時(shí)是報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，用來完成報(bào)警時(shí)間的設(shè)定功能。在設(shè)計(jì)中，采用 AT89C51 的內(nèi)部定時(shí)器與軟件計(jì)數(shù)器相結(jié)合的方法。用外部中斷0實(shí)現(xiàn)手動(dòng)解除報(bào)警功能。 內(nèi)部定時(shí)器T0 定時(shí)時(shí)間設(shè)為50ms， 循環(huán) 20次獲得 1s的基準(zhǔn)時(shí)間，然后通

8、過改變循環(huán)次數(shù)設(shè)定不同的報(bào)警時(shí)間。4.2 程序流程圖紅外線防盜報(bào)警器的中斷服務(wù)程序流程圖如圖 2 所示。圖2中斷服務(wù)程序流程圖主程序流程圖如圖3所示- 3 -單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖3主程序流程圖4.3 源程序基于單片機(jī)的紅外線防盜報(bào)警器設(shè)計(jì)的源程序如附錄所示。5系統(tǒng)仿真及實(shí)際調(diào)試在proteus中，找到各個(gè)元件，畫出仿真電路，并用 Keil uVision3軟件生 成.hex文件，把該文件導(dǎo)入51單片機(jī)中，然后進(jìn)行仿真。其仿真圖如圖4、圖-7 -5所示。愕U1三TEA UEITHRF1J Ft，F(xiàn)P l> VSHJTF3W如 mmMl*必 力*AM EO如加 J”匕 RJTiAf

9、fF門用 PZW 37 FZ»fl FZ”記F27序右F3HH0 n. 0ED F33HTT MdRl P3JH1 F3j5I I3.W*TFT 7T4 rn?F圖4仿真運(yùn)行截圖3klUtc ng卜xi叫XT All3'，2 用 12.M 2S/U R3M .三尸£ aZflJFSf.i力PBT 睢 苧門叭q 1S.iiTd Mzm p3ytiT vi.ifni wn newt 值同R1，C2 T Al L叩川加口等昵 >Difiij3知界防 叫Mffi *n；iv口IT、 aw卯r btw13圖5報(bào)警時(shí)的仿真截圖6總結(jié)這次課設(shè)最大的收獲是學(xué)會(huì)使用 Keil

10、uVision3和Proteus軟件。使用Proteus 感到很新奇，但在真正繪制電路圖時(shí)才發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)積累太少，根本無法找到 所需要電子元器件。本次單片機(jī)課程，將所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中， 進(jìn)一步加深了知識(shí)的理解。止匕外，借本次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我還了解了熱釋電 傳感器，豐富了自己的知識(shí)。在設(shè)計(jì)的過程中，也遇到了許多問題，但是通過 查資料，向別人請教，最后得以解。歸結(jié)到一點(diǎn)就是我們要有足夠的耐心，足 夠的細(xì)心，足夠的分析問題、解決問題的能力，才能不斷地進(jìn)取，不斷地創(chuàng)新， 不斷地充實(shí)。用匯編語言編寫的程序另存為時(shí)應(yīng)保存成.asm文件，用C語言編寫的程序另存為時(shí)應(yīng)保存成.c文件。初次使用Pr

11、oteus感到有點(diǎn)無從下手，所以 在繪制電路圖時(shí)才發(fā)現(xiàn)無法找到所需要電子元器件，最后在網(wǎng)上搜到電子元器 件的中英文對照表后才得以順利進(jìn)行。參考文獻(xiàn)單片機(jī)原理及系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告1 王思明 ,張金敏 ,張鑫等單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京 :科學(xué)出版社，2012.52 李廣弟 .單片機(jī)基礎(chǔ) M. 北京航空航天大學(xué)出版社,2001.08.3 王毓銀 ,數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)M, 高等教育出版社 ,2004.附錄源程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0003HLJMP DINT0ORG 0200H1 .主程序MAIN ： MOV R0,#00HMOV IE,#81H ;CPU 開放中斷， I

12、NT0 允許中斷SETB IT0 ; 外部中斷為邊沿觸發(fā)方式MOV SP,#30H ; 指針入口地址SETB P3.0; 紅燈不亮CLR P3.1; 喇叭不響MOV P1,#0FFH ; 使 P1 口全部置 1MOV P2,#00H ;P2 口清零MOV A,#3FHMOV P2,A; 數(shù)碼管初始化顯示0CLR P1.2;綠燈亮JCE:JNB P1.0,FD ; 檢測外部觸發(fā)信號(hào)FD:ACALL DELAY ; 延時(shí)消抖JNB P1.0,BAOJING ; 再次檢測外部觸發(fā)信號(hào)， 若有就轉(zhuǎn)入報(bào)警 子程序 AJMP JCE2 .消抖延時(shí)子程序DELAY: MOV R1,#0AAHLOD2: MO

13、V R2,#0BBHLOD1: NOPDJNZ R2,LOD1DJNZ R1,LOD2 RET3 .聲光報(bào)警子程序BAOJING:SETB P1.2 ; 開始聲光報(bào)警使正常工作指示燈熄滅MOV A,#00HINC R0CJNE R0,#10,LOPMOV R0,#00HLOP:MOV A,R0MOV DPTR,#TABMOVC A,A+DPTR; 查段碼表MOV P2,A; 送 P2 口顯示TAB:DB 3FH,06H; 數(shù)碼管段碼表DB 5BH,4FHDB 66H,6DHDB 7DH,07HDB 7FH,6FHMOV 50H,#14H ;1S 循環(huán)次數(shù)JNB P1.3,L7JNB P1.4,

14、L8L7:MOV 51H,#05HAJMP L9L8:MOV 51H,#0AH;10秒循環(huán)次數(shù)L9:MOV TMOD,#01H ;定時(shí)器T0,工作方式1MOV TL0,#0B0H ;置 50ms 定時(shí)初值MOV TH0,#3CHSETB TR0 ; 啟動(dòng)定時(shí)器T0L2:JBC TF0,L1 ; 查詢記數(shù)溢出SJMP L2L1:CPL P3.0 ; 紅燈亮CPL P3.1; 喇叭響MOV TL0 ,#0B0HMOV TH0, #3CH JNB P3.2,L10 DJNZ 50H,L2CPL P3.0CPL P3.1MOV 50H,#14HDJNZ 51H,L2 ;未至ij 10S繼續(xù)循環(huán)CLR P1.2 ;報(bào)警結(jié)束，正常工