基于单片机的智能家居红外报警器设计电气工程专业.doc

基于单片机的智能家居红外报警器设计 目录 1 引言……………………………………………………………………………17 2 方案论证………………………………………………………………………18 2．1 方案一………………………………………………………………18 2．2 方案二………………………………………………………………… 18 3 各电路设计和论证……………………………………………………………19 3．1电源电路设计和论证………………………………………………………19 3．1．1 方案一…………………………………………………………………19 3．1．2 方案二………………………………………………………………19 3．2 主电路设计和论证……………………………………………………21 3．2．1 方案论证…………………………………………………………21 3．2．2 输入检测分………………………………………………………23 3．2. 3 AT89s51单片机介绍……………………………………………27 3．2．4 报警电路………………………………………………………30 4. 软件设计………………………………………………………………………33 4．1 程序流程…………………………………………………………………33 4．1．1 系统主程序流程图……………………………………………33 4．1．2 各子程序流程图……………………………………………………34 4．2 程序……………………………………………………………………34 4．2．1主程序………………………………………………………………34 4．2．2 各子程序……………………………………………………………35 5．软硬件系统的调试……………………………………………………………36 5．1 软件调试 ………………………………………………………………36 5．2 硬件调试 ………………………………………………………………36 5．3 测试方法 ……………………………………………………………… 36 6．附录（电路图）………………………………………………………………37 7．参考文献…………………………………………………………………………38 8．毕业设计总结……………………………………………………………………39 单片机控制红外报警器设计 摘要：本文设计采用单片机技术设计了一种新型的红外防盗报警器。这次的输入部分主要是红外传感器。目前的红外技术已成为先进科学技术的不可或缺的一部分, 并在各个领域得到广泛应用。因为他是隐形灯, 所以用他作为防盗报警器有很好的隐蔽性, 可以日夜使用, 并具有很强的抗干扰能力。该设计可以实现家庭的实时检测、报警和显示功能。对有关的信息。 关键词：单片机，热释电红外(PIR)传感器，报警器 1 引言 　　特别是在家居安全方面, 他们不得不密切关注那些不速之客。目前, 不少住宅小区都安装了智能报警系统, 大大提高了住宅小区的安全, 有效保障了居民人身和财产安全。在防盗、报警等安全设备中得到了广泛的应用。此外, 被动热释电红外探测器在电子防盗和人体检测领域成本低,。 目前, 我国使用的各种防盗安全报警器基本上都是以超声波、主动红外发射和接收以及微波技术为基础的。这里设计的红外报警器使用一种特殊的传感器元件--热释电红外传感器。热释电红外传感器能够以非接触式的方式探测人体的红外辐射, 并将其转化为电压信号。同时, 它还能识别移动生物和其他非生物。与市场上销售的许多防盗报警装置相比, 其制造的防盗报警装置具有以下特点: 不需要红外或电磁电源;灵敏度高, 控制范围广;良好的隐蔽性和移动装置。 市场上的防盗装置大致可分为报警型和计算机监控型。小偷还能逃跑。该制度不能留下有效的法律证据。正是由于其无效性阻碍了其市场的扩张。另一个是计算机监视类型。这种装置比较先进, 但成本很高。它必须在220V 电压的支持下工作, 需要一定的技术人员才能操作。 该系统主要结合了这两种器件的缺点。它采用了红外技术和单片机的原理。防盗系统具有便宜、科学、有效的特点。特别适用于大中城市防盗报警的控制。AT89S51 单片机是由 ATMEL 公司在美国生产的功耗低、高性能 CMOS 8位单片机。该芯片包含 4 Kb 可编程闪存只读程序内存，并与标准8051指令系统和引脚兼容。它集成了闪存程序内存。它可以在网上 (ISP) 或通过传统方法编程。它还可以通过普通的8位微处理器在单个芯片上编程。ATMEL 具有强大的功能。低成本 AT89S51 MCU 可以为您提供许多高性能应用。它可以灵活地应用于各种控制领域, 以满足各种性能要求。它可用于在该系统中执行控制工作。。 2 方案论证 2．1方案一： 报警器采用一对红外线和接收管。发射器由红外发光二极管组成。当它工作时, 电路脉冲会驱使它发出散射光, 调制光, 通过它前面的凸透镜, 成为近似平行光的光束。通常情况下, 上光束是通过接收凸透镜聚焦在光电接收器上的。通过光电接收机将其转化为相应的交流电压信号。经过耦合和放大, 该信号的输出功率相对较低。但这种电路需要使用红外或电磁波发射器, 红外发射的频率不容易控制, 而且隐蔽性也不好, 所以这种设计方法没有使用, 如图1所示。。 图1 红外发射与接收原理 2．2方案二： 该系统采用热释电红外传感器红外报警器。该电路的红外隐蔽性在报警系统中得到了很好的应用, 一定程度上体现了防盗报警功能效果, 实现了安全保护的要求。热释电红外传感器的热电系统非常高。热释电红外传感器的热电元件由铅钛酸铅陶瓷、钽酸锂和硫酸甘油三酯等具有高热电系数的滤网组成。它们的极化随温度的变化而变化。热释电红外探测器检测波长从0.2 微米到20微米不等。该传感器在一定波长范围内对红外辐射具有较高的灵敏度。干扰滤波器安装在传感器的窗口上。除了允许一定范围波长范围内的红外辐射能够通过外, 此时的带有特殊功效的过滤器能够抵御灯光、太阳光和其他的辐射光波。该器件灵敏度高, 控制范围广, 不需要红外或电磁波发射机。。 菲涅耳透镜可以将人体的红外辐射聚焦在热释电红外探测器上, 产生交替的高灵敏度和红外辐射盲区, 以适应热释电探测器不断变化的特性;传感器可以将人体的红外信号转换为电信号处理;信号处理主要设置在监测点。顶部的红外探头将人体辐射的红外光谱转换为电信号, 然后对微弱的电信号进行放大、滤波、延迟和比较, 并将其发送到阈值开关输出光电信号需要控制的。。 3 各电路设计和论证 3.1电源电路设计和论证 3．1．1方案一 它们大多由交流电网供电。通过降压整流和滤波将交流电压转化为脉动直流, 以获得相对光滑的直流。但该直流电源性能较差, 输出电压不稳定。特别是在电容滤波器的情况下, 当负载电流增大时, 其输出直流电压大量降低, 其外部特性较差。电源的性能直接影响放大器电路的性能。所以我们不使用这种电源电路设计。。 3．1．2方案二 (本系统采用) 交流电源220V 变压 整流 滤波 稳压 78L05 5V 电池 负载 方案1的直流电源采用电压稳定措施 (目的是在电网或负载变化时保持输出直流电压基本不变)。为了防止因停电而引起的漏电报警, 电源电路采用交流和直流电源模式, 可以自动转换。当存在交流电源时, 将整流器输出5V 电源添加到二极管 D3 的负极上, 将二极管 D3 切断, 电路通过交流工作。一旦交流电源被切断, 二极管 D3 的负端被打开, 因为失去了5V 电压。5V 电池通过二极管 D3 为电路供电, 实现交流和直流电流的自动切换。最常用的方法是输出5V 直流电流与三端稳压器集成块78L05。电源电路和电路的框图如图2和图3所示。。 图2 电路的框图 图3 交直流电源电路 一、三端正稳压7805介绍 （1）概述 H7805 系列是3端正压稳压器电路, TO-220 封装, 可提供各种固定输出电压, 应用范围广。它包含过流、过热和过载保护电路。使用散热器, 输出电流可达到1A。虽然它是一个固定的电压调节器电路, 但使用外部元件可以获得不同的电压和电流。。 （2）外形图及引脚排列 图4 引脚排列 （3）主要特点 l 输出电流可达 1A l 输出电压有：5V l 过热保护 l 短路保护 l 输出晶体管 SOA保护 （4）极限值（Ta=25℃） VI——输入电压(VO=5~18V)…………………………… 35V RθJC——热阻（结到壳）……………………………… 5℃/W Rθ JA——热阻（结到空气）………………………… 65℃/W TOPR——工作结温范围…………………………… 0~125℃ TSTG——贮存温度范围………………………… -65~150℃ （5）功能框图 图5 功能框图 （6）应用电路 图6 固定输出稳压器 注： 输出电压对应于 "XX" 值。输入电压, 即如果它是纹波电压的低点, 则必须高于要求。输出电压超过2V。当调节器远离电源滤波器时, 需要 C1。CO 提高了稳定性和瞬态响应。 （7）典型特性曲线 图7 特性曲线 3．2 主电路设计和论证 3.2.1 方案论证 方案1主电路主要由单片机 AT89s51 组成。所有输入和输出信号均通过单片机 AT89s51 通过软件编程进行处理。将报警声音信号放大 0.15 W 音频功率放大器 LM386 完成 015 W 功率放大器, 已足以引起看门人的注意;光信号的发射是由一组高亮度 LED 发光管 (VD1-VD6) 实现的;光信号的接收由一组 LED (VD7-VD12) 接收, 通过软件编程实现输入和输出信号。要严格控制信号输入的红外频率，否则会出现误报或没有报警。因此, 不使用此设计方法。。 其相应的发射、接收电路和报警控制电路如图 8、图9、图10所示. 图8 发射管控制 图9 接收管控制 图10 报警控制电路 方案 2采用热释电红外传感器的红外辐射和红外检测原理。全部的操作控制都要在软件的控制体系下，这样的控制组成的效果图如11所示。。 综上对比，采用的方案2.。 热释电红外探头 比较放大电路 门限电路 89C2051 单 片 机 驱动电路 声光报警 复位 图11 系统的组成 3.2.2 输入检测部分 电路的输入检测系统框图和输入检测电路如图 12 、图 13 所示 待测目标 光学系统 （菲涅尔透镜） 热释电红外传感器 输出光电信号 比较放大 图12 输入检测框图 图13 输入检测电路 热释电传感器的基本原理及应用 (1) 热释电红外传感器的基本原理是一种偏振现象的热晶。偏振度 int 的 "铁电" 铁电密度 (单位面积电荷) 与温度有联系。如果在偏振铁电片表面辐射红外时, 片板温度升高, 偏振强度降低, 表面电荷减小, 相当于释放部分电荷。因此, 它被称为热释电传感器。如果负载电阻连接到铁电片, 则会在负载电阻上产生电信号, 输出信号取决于信号的大小。薄膜中温度的变化反映了入射红外辐射的强度。所以 热释电红外传感器的电压响应率与入射辐射的变化率成正比。当铁电温度发生变化时, 传感器没有输出 $only 的